虚拟化和数据融合在空管数据中心建设中的应用分析

文｜石彦君

目前空管领域内有众多的信息系统在同时运行，存在硬件资源利用效率低、网络资源耗费大、维护成本大、信息孤岛多、数据一致性难以保证等多种问题。本文探讨研究空管数据中心的虚拟化及数据融合的应用实践，同时阐述了数据中心架构的主要方式和重要建设内容。

空管信息数据是我国空管保障体系中重要的资源，对其进行有效采集和利用，对于提升空管运行和保障能力、提高国家空域资源规划利用和空域安全水平、维护空中交通秩序、确保航空活动的安全高效，都有着至关重要的作用。随着空管一体化、军民协同、无人机飞行规模化等新趋势的出现，西南空管原有空管信息系统的建设模式和技术架构面临着不少新的问题和挑战。

云计算和虚拟化技术的发展，对计算机科学和应用产生了极大的影响，也促进了IT基础架构的变革。同时随着信息技术的发展，空管领域的数字化、电子化在规模和程度上都有比较大的发展，数据交互、共享和协同需求越发重要，系统及数据的安全可靠也需要不断强化。

一、传统空管信息系统运行情况

传统的空管信息系统基本上都处在独立运行的状态，系统之间仅仅基于各自系统结构的特定数据接口和链路来保证必要的数据交互和通信。各个系统的服务端和客户端比较分散，仅有个别系统进行了基本的网络共享，整体上各个系统的逻辑结构和数据流程均独立，普遍存在以下几个方面的主要问题。

（一）硬件资源利用效率偏低

现有的运行系统在硬件设备上相互独立，造成服务器、客户端等硬件资源耗费较多；另外，在客户端的部署上，也基本上采用一套系统、一台客户端的策略进行配置。

（二）网络资源耗费较大

系统之间存在信息互联或读取同步等要求，因此各信息系统之间存在数据共享的实际需求。由于客户端分布广泛，各系统服务器与客户端之间的链接需要占用大量的传输链路资源，出于安全性、高效性等多方面的考虑，各系统的传输链路相互独立，很大程度上造成了网络资源的浪费。

（三）维护成本较大

系统大多数采用C/S架构，或者C/S模式和B/S模式混杂，另外客户端分布较为分散，当硬件发生故障时，维护人员疲于奔命，维护效率受到一定程度的影响。

（四）存在信息孤岛

目前空管各信息系统安装位置分散，在一定程度上存在信息孤岛的情况。在实际运行环境下，系统之间互联或者数据共享存在着较大且不必要的软硬件开销，在一定程度上增加了系统的安全运行风险。

（五）不同系统间数据一致性难以保障

各个空管信息系统运行相互独立，只在关键的数据上进行交互。对于其中一些相对固定的基础数据来说，多数情况下可以依靠初始录入或者定期运维更新的方式进行，这样难免由于录入时间和方式的不同，或者人为疏失及程序的bug等原因，导致不同的系统使用了有差异的基础数据，从而使得不同的信息系统生成的处理结果无法正常匹配。如果数据量巨大，当异常情况出现时开展排查和修正工作也会十分困难。

二、服务器虚拟化及数据融合

（一）服务器虚拟化

服务器虚拟化（Server Virtualization）是指在服务器上通过将物理资源抽象成逻辑资源，从而构建出若干相互隔离的虚拟服务器的技术。每个虚拟服务器都有逻辑上的 CPU、内存及I/O硬件，彼此之间相互独立，可以通过安装不同的操作系统和应用程序，来实现在同一服务器上同时运行多个不同的操作系统及应用程序。

（二）服务器虚拟化优势

1.成本优势

由于在物理服务器上可以构建若干独立的虚拟服务器，每个虚拟服务器上可以部署不同的应用，这样就可以在单台物理服务器上部署多种应用而不会冲突，从而减少物理服务器的数量需求，减少机房UPS 和空调的负荷，有效降低机房的运维成本。

2.方便维护、迁移和灾难恢复

虚拟化技术对物理服务器进行抽象，在不同物理服务器之间进行迁移，不必重新安装操作系统和应用系统，大大提高了维护和迁移的效率。如果发生服务器硬件故障或操作系统崩溃的情况，可以在极短时间内将相关的虚拟服务器自动迁移至其它物理服务器上，迅速恢复业务。

（三）空管信息数据融合

要解决信息孤岛，保障数据的一致性和有效性，避免冗余信息的干扰，让信息在其生命周期地充分发挥作用，就需要让信息清晰化和有效化。我们需要对空管信息系统树立起一个“大局观”——空管信息不是割裂存在的，他们是一个相互关联、相互作用的集合，构成了一个有机的整体，关联的核心是量化两个数据之间的数理关系。为更好地映射各种相互关联的空管信息，第一步就需要把有用的空管信息进行分析归类，将相互作用较大和相类似的空管信息集中起来，进行统一的规划、管理和应用，从而让不同的空管信息系统协同工作起来。

为了对各种空管信息进行融合，接下来需要有一个功能强大的中心系统对整个信息数据进行采集、存储、处理和发布。空管信息数据中心正是以实现这样的功能为目的建立的，具体数据流程如图1所示。融合前需要对获取的数据进行数据治理，主要包括的工作有数据源校验、数据清洗、数据预处理、数据质量控制和数据归档等。数据融合是将相互孤立的业务系统数据进行梳理，对同类或相近数据通过算法进行合并操作，在相关的数据之间建立关联，不断整合数据，形成更加完整、全面，维度更丰富的数据聚合。

图1 空管信息数据中心数据流示意图

三、空管信息数据中心架构及建设内容

空管数据中心基于多套核心交换机、防火墙、服务器、光纤存储器构建，由虚拟化服务器组成计算资源池。其架构方式如图2所示。

空管信息数据中心架构的主要内容包括：

（一）数据源一致性的保障

当前对于空管信息系统来说，存在多点多地多系统（主备保障异地备份等）的运行状况。针对同一业务类型来说，不同的系统数据的覆盖范围更新时间存在细微差异，因此在实现数据的引接汇聚前要先评估数据的一致性，以免导致融合过程中出现错误，由于各个空管信息系统处于独立的状态，同时也需要对数据格式进行处理。

（二）基于云的技术运用

随着系统规模激增，传统的基于物理硬件形式的系统逻辑架构，在管理和资源调度等方面的复杂度趋于明显，云技术的运用也就很有必要。针对空管信息系统特性选择合适的云技术方案，可以采用H3C CloudOS作为云资源调度平台。

（三）建立内部网络结构和网络安全

根据运行需求，我们构建了能够统一管理和资源调配云网络资源，同时应该配备相应的云安全组件（虚拟防火墙、云入侵防御等）。针对安全管理需要，分别采用分级分组权限管理及其他操作进行信息跟踪和集中管理。

四、结束语

对于空管行业来说，如何有效利用各种信息来帮助实现运行保障一直都是重要的课题。数据中心系统的正式上线运行，逐步实现了对空管信息系统的整合和数据共享，并对未来的空管信息化和数据应用探索提供了条件，解决了各部门基础设施利用率低、重复建设严重、应用部署灵活性不高、运维困难等问题，这是未来不断探讨和努力的方向之一。