虚拟化技术在气象信息网络运行中的应用分析

纪立恒 黄丹梅 陈斌源

(1.福建省漳州市气象局,福建漳州 363000;2.福建省龙海市气象局,福建龙海 363100)

1 虚拟化技术的实现原理

1.1 拆分

如果计算机硬件配备比较高,而本身工作负荷却不大,资源得不到充分利用,可通过拆分的虚拟技术,将这台计算机拆分为多台虚拟机,供多用户使用,使其资源分配得到合理化调整。

1.2 整合

气象部门业务精细化较强,可能同时拥有大量计算机,性能却一般,而数据计算却需要高性能计算机来完成。此时通过虚拟整合技术,把大量计算机整合为一台计算机,满足用户对高性能需求。

1.3 迁移

(1)通过虚拟迁移把一台逻辑服务器中所闲置的资源加入到另一台逻辑服务器中,使另一方的性能得到提升。

(2)通过网络将本地资源供远程计算机使用。Windows下的共享目录,Linux下的NFS等,还包括远程桌面等等。目的是用来实现资源共享,实现跨系统平台应用等。

2 虚拟化的实现形式

2.1 硬件虚拟化

不需要操作系统支持,可直接实现对硬件资源划分,任一分区内操作系统和硬件故障不影响其他分区,例如HP nPAR。

2.2 逻辑虚拟化

不需要操作系统支持,在系统硬件和操作系统之间以软件和固件形式存在,任一分区操作系统故障不影响其他分区,如IBM DLPARS、HP vPAR、VMware ESX Server、Xen。相对硬件虚拟模式而言,逻辑虚拟模式会占用一定系统资源。目前大型主机虚拟效率一般在95%以上,虚拟化损耗约为2%～3%;AIX和HP-UX上虚拟效率在90%以上,虚拟化损耗约为5%;而x86架构上虚拟效率在80%左右,虚拟化损耗大约20%。

2.3 软件虚拟化

需要主操作系统支持。在主操作系统上运行一个虚拟层软件,可安装多种客户操作系统,任何一个客户系统故障不影响其他用户操作系统,如VMware GSX Server和微软Virtual Server2005。

3 虚拟化技术在气象信息网络中的应用

3.1 应用前

漳州市气象信息中心机房使用虚拟化技术前,业务系统应用是通过单台或多台服务器模式进行的。涉及到资源问题,要经常对服务器空间进行清理,然后重启,才可正常运行。机房内服务器数量不断加大,导致机房空间减小,空调压力加大,如果机房温度得不到控制,除主要业务服务器外,其它服务器都要关闭,否则影响工作正常进行。若不关闭,机房负载过大,易引发火灾,产生损失不可估量。如果硬件或个别服务器出现问题,也只能通过暂时关闭服务器检修,对气象信息传输质量有很大影响。

3.2 应用后

气象数据传输要求24小时不间断进行,漳州市气象局响应全市节能减排要求,因此,虚拟化技术投入是目前最好的建设方式。当前,漳州市气象局的虚拟化平台所承载的40个左右关键性业务,只需要4台服务器便可以满足,并且,在未来两三年内也不需要再添置服务器。通过4台服务器和一台存储通过一台光纤交换机组成FC存储网络且高效稳定运行。在物理服务器安装vmware底层操作系统esxi,所有虚拟机都运行在这个平台上,通过vcenter集中管理4台物理服务器。目前信息中心部署一套虚拟化集群,由于虚拟化优点和业务需要,日后将再部署一套虚拟化系统。将不同业务部署到不同虚拟机中,实现抽屉式管理方式,虚拟化集群中总共部署近40个单台虚拟服务器,12台实时业务虚拟服务器担任信息中心上传和分发数据任务,此外还有10台各类中心站服务器,2台虚拟化运维管理服务器,4台数据处理服务器,8台各单位业务应用服务器。虚拟服务器分别部署WindowsXP、Window2003、Windows2008、SuseLinux等操作系统。

4 虚拟化技术应用于气象信息网络后的效益

4.1 节约建设成本和运行成本,资源利用率高

使用虚拟化技术后,部门里可以减少物理机数量,因此节约了硬件成本,室内布线也不需太多,并且运行中降低了服务器能源消耗,一部分用于设备维修和保养的费用也节约下来,机房所占空间不再是问题。并且虚拟化技术对于提高现有资源利用率起到很大作用,使服务器和网络端口节约出来,投入减小,物理基础设施得到简化。同时对于服务器由于管理和载荷造成的故障得到明显改善。

4.2 单台虚拟服务器性能比得到提升

引进虚拟技术前,多台虚拟机不能同时在一台物理服务器上工作,应用后每台虚拟机分到的CPU、内存及磁盘都比原来物理机时要多,速度更快,并且在系统自动均衡负载情况下,对性能有极大提升。

4.3 整个系统适应性更好,资源利用率更高

当业务量激增,使用某个应用系统人数突然很多时,通过虚拟机管理软件来对配置合理调整,如增加CPU数量、CPU有效频率,加大内存和磁盘,有极大方便。在使用虚拟化服务器时,对现有的硬件资源的升级和扩容而使应用程序和操作系统的实现多重的运行。并且虚拟机之间、虚拟机与主机之间都是隔离的,任何在系统内进行的业务操作都不会对主机操作系统造成影响,用户可根据业务需求对自己所需资源调配。

4.4 简单易操作

将一台物理机上虚拟机转到其它物理机上运行时,由于虚拟机硬件是标准的,不存在硬件发生变化情况。在虚拟机上运行时,操作系统不需要再次配置,这样有利于备份、迁移系统以恢复及复制多个系统。

4.5 系统的运行更加安全可靠

如果检修问题物理服务器或更换元件时,可以不中断系统运行就能实现在线更换,不用进行计划性停机准备。并且通过物理机实现多台虚拟机运行更加安全可靠,其中一个虚拟机故障,也不会对其它虚拟机和主机造成影响,不会因一个虚拟机遭受病毒木马等数据破坏和泄露情况而影响重要气象信息安全性。

5 结语

气象信息网络应用虚拟化技术,使机房网络设备和整体系统性能得到了资源合理优化调配,缓解机房经费限制,解决了多系统共存问题,隔离功能保障了重要气象信息安全性。虚拟化技术在气象业务现代化发展中已得到了业界认可,且随着技术越来越完善,会更加广泛地应用于气象信息网络中替代原来网络系统模式。气象信息网络业务人员要不断学习,掌握虚拟化技术,活学活用,充分发挥其特有作用,提高系统服务保障水平。

[1]刘其海,贾思阳,王帅,张旭阳,王慧瑜.浅谈虚拟化技术在气象信息网络中的应用[J].电脑知识与技术,2017,13(23).

[2]刘一谦,方国强,张常亮.基于虚拟化技术构建省级气象信息网络系统[J].计算机系统应用,2017,26(7)84-89.