管制综合信息系统中的服务器虚拟化应用

陈惠锋

管制综合信息系统中的服务器虚拟化应用

陈惠锋

民航中南空中交通管理局通信网络中心，广东 广州 510000

随着民航事业的稳步发展，航班量屡创新高，空管行业中的管制综合信息系统的重要性日益凸显，对信息系统的高可用性、应急保障和运维都提出了更高的要求。服务器虚拟化、高集成度的刀框服务器等应用发展迎合了管制综合信息系统高可用性和应急保障的需求。在介绍服务器虚拟化技术的基础上，对民航空管行业中管制综合信息系统的虚拟化应用进行了探讨。

管制综合信息系统；服务器；虚拟化

随着民航事业的稳步发展，航班量屡创新高，空中交通管制压力与日俱增。空管行业中对设备运维的要求越来越高，对空管设备支持和保障提出了严峻的考验。管制综合信息系统是民航近几年不断强调的发展方向，在中南地区主用包括航班信息处理系统（FIPS）、航班协同放行决策系统（CDM）、塔台运行管理系统（TOMS）、航班信息发布系统、管制中心运行管理系统（ATCOMS）等，应用范围遍及中南地区各地空管局、空管分局、空管站。随着民航业的发展，空管事业进入高速发展阶段。管制综合信息系统在管制工作的作用越来越重要，管制员对这些信息系统的依赖性越来越强，相应的对管制综合信息系统的保障要求也越来越高。

传统的业务系统通常运行在机架式硬件服务器上，存在业务量不均衡、服务器数量庞大、性能扩容难度大、硬件运维成本高、机房空间有限等问题。面对空管信息系统层出不穷的新需求、新业务、新应用，仍采用传统新增硬件服务器的方式是不理想的。虚拟化技术的推广应用，可以整合硬件和网络资源，可以避免一定程度的资源浪费，降低运维成本，也为系统资源提供了很强的扩展性，同时还可以利用虚拟化管理工具实现多个业务系统在物理服务器上的负载平衡、实时迁移等功能，具有高可用性的特性，并能实现多个虚拟机的集中管理，系统资源的统一监控等，从而提高管制综合信息系统的管理效率和可靠性。

1 几种典型的虚拟化产品

从国际市场占用率来看，VMware（vSphere）、Microsoft（Hyper-V）和Citrix（XenServer）是目前在X86平台上主流的虚拟化厂商，占据96%的市场份额，其中VMware的市场占用率是最高的。XenServer是基于Linux的产品，但能实现的功能不多；Hyper-V成本较低，甚至提供了免费的版本，而且处于微软的软件架构下，对于微软的习惯用户而言更容易上手；VMware的vSphere在三者的对比中是成本最高的，但在易用性和使用性能上也是胜于另外两家，具备的功能也是最多最完善的，尤其在特性VMotion功能上，以零时间迁移虚拟机，在系统运维上更显便捷和优势。在管理工具方面，VMware管理工具相对Hyper-V的标准MMC界面，也会更加灵活和直观。在实际工作中，我们主要采用VMware的虚拟化产品搭建虚拟化架构[1]。

2 服务器虚拟化

虚拟化技术隐藏底层物理硬件，把服务器的物理资源抽象成逻辑资源，从而让多个各自独立运行的系统可以透明地共享使用这些资源。在一台服务器上可以同时运行多个虚拟机，每个虚拟机使用其中一份逻辑资源，虚拟成一台逻辑意义上的服务器，而虚拟机之间相互独立运行各自不同的业务系统。虚拟化技术允许多个操作系统和应用共享同一套基础物理硬件。

在实际应用中，在物理上采用高集成度高性能的刀框服务器，再利用VMware虚拟化技术，可以为管制综合信息系统提供硬件资源高度整合的平台，并具备高可用性、高性能的特性。

中南空管采用主要的刀框服务器主要型号是DELL M1000e，最多可包含 16 个半高刀片（服务器模块）、8 个全高刀片、8 个带有四分之一高度刀片的封套，或可以将这三种刀片类型混装，它同时提供了共享的电源、冷却、网络及各种互连和管理组件。设备之间的互联集成在背板，背板上提供了一个隐藏的24口交换机，用于连接所有设备的管理网口。通俗地说，只要一根网线连接到背板，就可以访问刀框内的所有刀片服务器、交换机、CMC等，极大地减少了所需外部线缆的数量，可以大大降低由线缆连接故障带来的风险。

以中南CDM系统为例，我们在2套互联刀框服务器中各自配置了VMware虚拟化平台，共配置了5台虚拟服务器和2套存储阵列，并在此基础上构建了SQL server2012 AlwaysON群集。通常配置主、备服务器在其中一个刀框，应急服务器在另一个刀框，通过SQL server2012 AlwaysON群集实施异地容灾，主用刀框存储阵列的数据库会每天定期复制到备用刀框。

VMware虚拟化平台提供了很多高可用性的实用功能。其中VMware VMotion功能利用对物理机、存储和网络连接的虚拟化，可以将正在运行的整台虚拟机从一台物理刀片服务器实时迁移到另一台物理刀片服务器中，其间不会对虚拟机上运行的程序、应用造成影响，实现业务的无缝迁移；另一项很重要的功能是VMware HA，这项功能可实现当其中一台虚拟服务器发生宕机时，虚拟平台会立刻在其他物理刀片服务器上重新将该虚拟服务器开启，完成故障恢复。相比传统模式下多达几小时甚至几天的物理服务器故障修复过程，虚拟服务器的故障迁移只需要短短几分钟，极大地缩短了设备修复时间。

3 服务器资源整合

管制综合信息系统包含非常多的信息化系统。每个系统一般都会配备主、备数据库服务器和应用服务器等，在传统的架构下每个服务器都会在一台物理服务器上运行，每新增一台服务器就需要增加一台物理服务器，即使有些服务器实际上只占用了一小部分的硬件资源。使用服务器虚拟化，将每台物理服务器转化为对应的虚拟服务器，就可以将这些服务器进行整合，例如多个实际资源占用少的虚拟服务器可以运行在一台物理刀片服务器上，并利用VMware的DRS（分布式资源调度）功能，可以实现物理刀片服务器之间重新分发虚拟机来自动分配额外的资源，例如将资源占用率太高的物理刀片服务器上的部分虚拟机使用VMotion在线迁移到负荷较小的物理刀片服务器上，达到物理刀片服务器之间负载平衡的效果。整个重新分配的过程不会对正在运行的虚拟服务器上的业务造成影响，系统自动操作执行，用户不会有感知。

虚拟服务器正式运行后，当有性能需求增加，在物理服务器资源充足的情况下，不需要另外购置设备，只需利用VMware虚拟平台管理工具对原虚拟服务器进行虚拟资源扩容，包括CPU、磁盘空间、内存等都可以进行调整。当有新系统的部署需求时，同样不需重新购置设备，可通过新建虚拟机来实现，并且可以利用虚拟机拷贝等进行虚拟机创建及数据库、中间件部署，进而实现系统快速部署上线。对于系统建设而言，这样既经济又有效率。刀框服务器硬件资源的扩容可通过增加刀片服务器来实现。由于每个刀片都是热插拔的，因此刀框服务器可以轻松地进行刀片替换、变更，将维护时间降到最低。

4 集中监控，灵活管控

利用虚拟化平台的整合作用，可以对虚拟平台内的服务器资源进行系统、集中、统一、灵活的管理控制和维护。使用vSphere Client连接vCenter Server，通过vCenter Server可实现从单一控制点管理所有的物理机和虚拟机，提供详细的虚拟机架构信息，进行大规模管理，可对虚拟机进行新建、开关机、配置、迁移等管理操作[2]。

除了VMware自带的管理工具，我们还结合第三方的监控软件如SolarWinds，实现服务器、终端的节点状态、硬件状态（包括风扇状态、温度状态、电源模块状态、磁盘状态、内存状态、电池状态、CPU温度和状态等等）、硬件性能（包括磁盘空间、CPU和内存使用率）和服务器上运行的管制业务程序相关的进程、服务等的自动检查和告警功能。

综上所述，服务器虚拟化在整合民航管制综合信息系统硬件资源，优化系统性能方面有着重要的意义。由于其优良特性，该技术应用方案已成为管制综合信息系统未来发展的路线，并将发挥出更重要的作用。

[1]武佳宁. 基于VMware vSphere的数据中心服务器虚拟化解决方案[J]. 微型电脑应用，2016，32（9）：32-34.

[2]胡晓荷. 虚拟化时代即将来临[J]. 信息安全和通信保密，2009（3）：14-17.

Server Virtualization Applications in Integrated Regulatory Information Systems

Chen Huifeng

Communication Network Center of Civil Aviation Central South Air Traffic Management Bureau, Guangdong Guangzhou 510000

With the steady development of civil aviation industry, the number of flights has reached new highs. The importance of the integrated information system in the air traffic control industry has become increasingly prominent, and higher requirements for information system high availability, emergency support and operation and maintenance have been put forward. Application developments such as server virtualization and highly integrated blade servers cater for the needs of high availability and emergency support for integrated information systems. On the basis of introducing the server virtualization technology, the virtualization application of the integrated information system in the civil aviation industry is discussed.

regulatory integrated information system; server; virtualization

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