OpenMediaVault存储方案在智能网格预报业务中的应用

杨俊萍，张广通

(云南省气象信息中心，云南 昆明 650034)

1 引言

如今，无论身处何地，只要打开电脑或者手机APP，通过卫星定位就可以快速获取所在位置的最新天气预报。事实上，这种获取方式正是使用了智能网格天气预报技术。除此之外，网格预报还有助于预报员开展灾害性天气影响预报，为政府部署灾前防御措施、抢险措施及灾后重建等工作，提供更为科学、合理、及时的决策依据，将气象灾害可能造成的损失降到最低[1]。2018年，云南省气象部门开始部署与实施该技术，并投入业务试运行，在环境搭建方面，经过对现状进行探讨分析，决定使用OpenMediaVault存储方案。

网格预报就像地球上的经纬网一样，如果把中国以及每个城市所在的区域分解成许多个5 km×5 km、甚至1 km×1 km的网格，而公众就是生活在这样一个个的网格中，每个网格中的天气情况也会有所差异。网格预报就是针对这样的每一个网格开展的，与原来的定点预报相比，它在空间上更精细，也更具针对性[2]。

OpenMediaVault简称OMV，是一个开源的基于Debian Linux的下一代网络附属存储解决方案。OpenMediaVault包含众多服务,如SSH,(S)FTP,SMB等，并具有通过插件可增强的模块化设计框架特性，是一个简单和易于使用的开箱即用的解决方案[3]。

NAS(Network Attached Storage：网络附属存储)是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。按字面理解是连接在网络上并具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。NAS是一种专用数据存储服务器，它以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽，提高性能，其成本远远低于使用服务器存储，而效率却远远高于后者[4]。

2 存储方案应满足的业务需求

①为云南省气象台的MICAPS-GFE(Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System气象信息综合分析处理系统-Grid Editing System格点编辑系统)显示软件提供共享产品，同时满足云南省信息中心为MICAPS4服务器实时转发产品。该两项条件均需要存储方案具备跨多台服务器部署的应用程序访问相同数据来源。

②多台机器需要挂载磁盘共享网格预报产品，如同步网格预报产品的服务器、CIMISS(China Integrated Meteorological Information Service System全国综合气象信息共享平台)服务器等，需存储方案能够满足为多台服务器提供相同的数据访问来源。

③部署的智能网格预报服务器不仅同步国家局的产品要及时，还要把本省订正产品及时同步至国家局服务器，并要求速度快，需要该方案具有低时延的存储性能。

④客户端软件均基于Windows平台，而后台部署的服务器均为Linux平台，需存储方案满足多类操作系统应用。

⑤管理方便，功能灵活，需具有模块化管理功能。

根据智能网格产品的总体方案，结合NAS存储的特点，可以得出OMV解决方案最符合以上业务需求，也是业务最重要的支撑点。该存储方案的成功搭建，会使业务运行起来更稳定、更安全。

3 智能网格产品的总体架构

把一块2T的硬盘作为共享盘，挂载到省级智能网格预报服务器和省级CIMISS的APP01-APP04服务器上，以挂载方式提供给5台服务器；省级将从国家局产品云上下载5大类服务产品，统一在本省智能网格预报服务器上进行规范化存储；使用产品的用户可以通过MUSIC(Meteorological Unified Service Interface Community气象数据统一服务接口)接口提取到挂载盘上的所有产品，如：国家级格点预报指导产品及分省切片数据、省级格点预报产品、全国格点预报服务产品、全国格点预报逐时滚动更新产品、全国格点实况分析产品[5]；省台MICAPS4-GFE软件自动同步省级智能网格服务器上的所有产品，值班人员进行订正后点击上传按钮，产品应自动上传到省级智能网格预报服务器上的对应目录中，然后秒级上传至国家局产品云上；以FTP方式提供给MICAPS4服务器经处理、解析、入库后在MICAPS4的客户端显示。方案框架如图1所示。

图1 方案框架图Fig.1 System frame diagram

通过部署省级智能网格服务器，归纳出整个产品流经过程。如图2所示。

图2 数据流框图Fig.2 Data flow diagram

4 NAS环境的设计

4.1 总体设计

NAS存储以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽、提高性能。由于专用NAS 的硬件成本以及管理成本均较高，而采用软件来搭建NAS存储，不仅可以降低成本，而且可以大大提高系统的灵活性。本方案设计以虚拟机作为服务器，安装基于Debian操作系统的NAS管理操作软件(OMV)，可以大大提高系统的可扩展性。同时，基于B/S架构，底层为Linux操作系统，大大提高了系统的安全性与稳定性。通过IE浏览器对NAS设备进行直观方便的配置操作和管理[6]，部署NAS文件系统，把2T的磁盘设置成名为CIMISS的共享盘，对该盘进行设置访问用户的权限，并打开FTP、SMB等服务来满足业务需求。

4.2 软件安装准备及注意事项

①建立虚拟机环境。操作系统配置为64位、内存8G、硬盘不低于30G、Debian linux软件，另外需要安装OMV软件。

②虚拟机中的网卡采用桥接模式，这样可以获取到路由器的真实IP，局域网才可以访问。

③建议选择英文安装，如果选中文，容易有区域编码不匹配引起乱码问题。安装成功后，提示界面如图3所示。

图3 安装成功提示Fig.3 Successful installation

5 NAS环境的配置

主要涉及磁盘管理、RAID设置、逻辑卷管理和文件系统，还有共享文件夹的权限管理等内容。

5.1 识别并设置共享盘

在客户端使用IE浏览器打开OMV软件，输入安装时自定义的用户名密码，即可登录。点击扫描后会检测当前系统连接的所有磁盘，找到磁盘然后将其设置为数据存储空间。如图4，/dev/vda是OS盘，/dev/vdb为数据盘。如果是两个数据盘或者以上先做Raid，之后选中/dev/vdb1点击挂载，完成后可以看到状态已经变为在线。如图5，已配置成大小为2T的CIMISS共享盘。

图4 识别出设备Fig.4 identify the device

图5 配置共享盘Fig.5 Configure shared disk

其它服务器如要访问该CIMISS共享盘，需增加新用户，并赋予用户组，其次进行权限分配。整个文件夹可赋予用户读写操作，也可以对盘内的不同文件夹赋予不同的读写权限。

5.2 局域网内服务器挂载共享盘

智能网格预报服务器和CIMISS中的APP01-APP04机器进行共享盘挂载时，需将挂载命令保存在开机启动文件中，确保机器重启后，挂载的磁盘不会丢失。图6为查看所有磁盘空间占用情况，表明CIMISS共享盘已挂载好，随时可获取共享盘中的资料。

图6 挂载共享盘Fig.6 Mount shared disk

5.3 同步国家级云产品

根据GFEDataFileConfig.xml文件配置(如图7部分配置所示)的国家级同步目录，系统自动从国家级的对应数据目录中获取网格产品[7]，保存到本省对应的目录中，目前已经部署5大类产品。

图7 同步产品Fig.7 Synchronous product

6 NAS环境的实现

访问共享盘，除了在服务器内可直接访问外，一般可以通过FTP或Samba进行交互使用。如图8为FTP用户登录后的目录列举，图9是映射后的目录列举，达到了简单方便获取产品的目标。

图8 FTP服务Fig.8 FTP service

图9 映射服务Fig.9 Mapped service

7 结语

设计并搭建的NAS网络附属存储方案采用了独立于操作系统的设计，精简化的操作平台，B/S模式的访问，大大提升了产品的易用性[8]。平台的搭建解决了系统之间的挂载问题，同时支持Windows、Linux等多种操作系统，大大减轻了CIMISS服务器负担。用户通过TCP/IP协议可快速、简单、可靠地对智能网格服务器上的网格预报产品进行访问，可以更精细地制作出公众气象服务产品、交通气象、旅游气象等专业专项预报预警和服务产品，为天气预报业务、气象服务与管理提供了一个集智能下载、文件存储、共享数据等功能为一体的NAS平台。