基于Hyper-V虚拟化技术采用NAS存储实现4G无线测震波形数据的汇集*

粟 毅，安小伟，姚 远

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

0 引言

目前，云南省地震局的测震波形数据普遍采用物理服务器安装JOPENS软件(吴永权，黄文辉，2010)进行汇集，这种方式是通过有线专线传输，将数据存储在本地服务器，定期将波形文件备份至存储设备，适用于较多台网数据的传输和存储。在有大规模台网数据需要传输和存储时，中国地震局台网中心为满足测震波形数据管理的业务需求，选取基于Hadoop大数据技术的分布式文件系统HDFS和分布式计算Spark架构进行数据的存储和计算研究(郭凯等，2017)。在小规模观测项目或实验项目中，部分测震台通过4G方式传输数据，部分无人值守台站通过定期人工读取数采存储卡方式提取数据。因此，在保障数据及时性、有效性、安全性上还存在不足，尤其是在数据的远程传输、数据汇集所需设备等方面。吴叔坤等(2006)研究广东数字地震遥测台网数据传输的各种方寸，总结得出IP/VPN传输具有无丢数误码、断点续传、经济实惠、安全可靠等特点。

Hyper-V是一款兼顾了安全性和性能要求的虚拟化产品。数据采用4G方式传回区域中心服务器，通过VPN专线进入云南省地震行业网，挂载NAS存储回传数据(阳小珊等，2012)。此方法适用于小规模台网数据采集，可应用在实验观测项目中。本文主要探索服务器虚拟主机安装FreeBSD系统(冉慧敏，史勇军，2011)的波形数据文件汇集，以节约服务器设备资源、保障数据安全性，为测震数据传输、存储等提供技术参考。

1 研究方法及思路

2017年，云南省地震局在小江断裂带附近新建20个测震观测点，在对其数据完成汇集和存储时需要解决2个技术问题：其一，区域中心数据接收虚拟服务器在行业专网内，与4G无线路由之间跨越2个独立网络，因此需通过VPN方式建立2网之间的安全隧道以解决网络连接问题；其二，在服务器资源及存储资源有限的情况下，利用服务器虚拟化技术共享服务器资源，同时使用NAS存储系统解决数据存储问题。

首先在区域中心做测试，将测震仪器数采与路由器连接，建立4G无线路由与VPN之间的安全隧道并测试网络连通，后配置虚拟机和安装FreeBSD系统和Jopens软件(冉慧敏，史勇军，2011)，并做好软件与仪器数采配置，保证数据能传输到虚拟服务器，最后配置NAS与FreeBSD系统之间的网络连接，通过ISCSI挂载到系统分区中，修改Jopens数据存储路径到NAS设备，实现测震波形数据的非本地存储(图1)。

图1 配置流程图

2 测震数据传输与接收

本文涉及的远程数据传输是采用“四信”4G无线路由器做链路信道，测震仪器数采设备通过网线连接路由器，配置好路由器的IP地址映射，同时需开启路由器远程连接属性，方便后期登陆进行维护。路由器配置完成后需配置VPN专线路由器，将信道运营商私有地址通过VPN专线接入到云南省地震局行业专网。配置完成后，可在行业专网直接访问无线路由器和测震仪器数采设备WEB控制页面，远程调整数采各项参数(图2)。

在区域中心服务器上配置Hyper-V虚拟机，此虚拟机仅支持Windows Server 2008 R2及以上服务器操作系统。配置时需注意，Hyper-V服务端默认不支持FreeBSD网卡，在虚拟机客户端需选择旧版本网卡，在虚拟机资源分配时根据观测点数量进行配置，本次架设20个测震观测点，需2核以上CPU，5 G以上内存，50 G以上硬盘。

2.1 FreeBSD系统部署注意事项

本次数据接收服务器部署FreeBSD 11.1操作系统，选择最小化安装，按系统默认分区方式划分分区表，安装完成后进行网络配置，确保系统连通测震仪器数采设备。最后进行SSH配置，允许远程SSH连接，方便后续远程操作使用。

2.2 安装JOPENS6.0软件

通过JOPENS6.0软件完成测震数据的接收、分析和存储，操作系统安装完成后通过移动硬盘或SSH工具将JOPENS安装文件导入到系统/usr/目录下准备安装。JOPENS 6.0软件安装可参照软件说明书进行部署。

图2 数据传输连接图

3 测震数据存储

本次应用将数据存储位置设为独立NAS，也可使用专业存储设备进行存放。

3.1 配置NAS服务端获取ISCSI target信息

首先配置NAS空间，NAS需接入到与主机相同网段，通过浏览器进行访问，建立ISCSI存储空间(图3)，并获取ISCSI target信息(图4)。

图3 建立ISCSI存储空间

图4 获取ISCSI target信息

3.2 FreeBSD系统客户端配置

在FreeBSD系统配置ISCSI客户端连接信息，如没有安装ISCSI程序需要进行下载安装，输入make install clean自动下载安装，安装完成后编辑/etc/rc.conf文件指定配置文件。

将NAS端获取的ISCSI target信息写到/etc/iscsi.conf文件，创建ISCSI客户端连接信息，添加如下内容：

target0 { # nickname

targetaddress=10.53.208.234 —NAS存储IP

TargetName=iqn.2017-09.com.thecus.n4810：iscsi.ynfzx.raid0

}

同时编辑/boot/loader.conf文件，开启ISCSI连接并制定配置文件存放位置，需添加如下内容：

iscsi_initiator_load=”YES”

iscsi target config=“/usr/local/etc/iscsi/targets”

配置完成后执行命令kldload iscsi_initiator，启动iscsi_initiator内核，输入命令建立连接iscontrol-t10.53.208.234-n target0(图5)，查看/var/log/message 记录da1是否已连接。最后格式化新连接的分区 newfs/dev/da1。

图5 连接ISCSI

3.3 挂载ISCSI分区到FreeBSD系统实现数据存储

挂载da1分区到AWS模块数据库存储目录，需用户自行创建该目录并赋权。

# mount/dev/da1 /usr/home/tank

查看是否连接成功 df -h，会发现多出了一个da1分区并挂载到/usr/home/tank目录。

最后用命令在FreeBSD系统根目录下创建/online 目录并赋权，在挂载存储的tank目录下建立一个符号链接文件online到内存磁盘。

#ln-sf/online/usr/home/tank/online —连接到存储目录

进入到服务端JOPENS管理页面，配置AWS模块存储路径(图6)，修改为挂载的ISCSI路径/usr/home/tank，保存后重启wildfly服务。

最后查看波形文件是否写入到NAS存储中(图7)。

图6 修改配置文件

图7 查看波形文件

修改JOPENS客户端配置文件jopens-config. properties，文件位置X：jopensconf将默认存数路径jopens.aws.archiveDir=/home/jopens/tank修改为存储位置，如：/usr/home/tank，即完成了数据文件调用。至此，实现了虚拟机挂接NAS存储测震波形数据，接下来，用户可使用MSDP模块调用波形数据进行分析处理。

4 结论

本文总结了利用Hyper-V虚拟化技术安装FreeBSD系统运行JOPENS6.0软件实现4G无线测震波形数据汇集的方法，基于ISCIS技术实现了测震波形文件在NAS存储系统上的汇集，结论如下：

(1)将各类应用部署在虚拟主机上，利用虚拟机自身的容错机制，可提升应用的稳定性。在分配虚拟机资源时，可根据应用的资源消耗灵活进行分配，也可按应用实际使用资源进行后期调整。

(2)无线数据传输可作为无人值守台站、流动观测台、实验仪器数据接收等非常规的数据汇集使用。本文对利用VPN技术解决4G无线接入行业内网的方法进行了实践。

(3)NAS具有网络存储方式简单、设备体量较小、便于数据移动等特点，要根据实际情况来选择最优化的方式。以NAS方式存储测震波形数据并不是最优化的方式，推荐还是存放于服务器本地硬盘，定期做数据的导出和删除工作。本文主要是以节约资源为主，为资源紧张的实验项目、小台网等提出一种解决方式。

(4)本次台站建设于2018年1月正式运行，在系统运行期间数据接收连续率为98%，网络连接最大延迟约700 ms(台站物理位置4G信号影响)，运行至今接收连续波形数据量600 G左右。系统整体运行状态良好，完全能够满足小台网、实验项目等场景应用。