郝曉峰　戴海霞　樊瑞民

摘 要：機場信息化建設(shè)中新技術(shù)的應(yīng)用很大程度上是為了保證信息系統(tǒng)安全，穩(wěn)健，高效運行。云計算作為IT時代的新產(chǎn)物，無疑會對機場信息化建設(shè)起著重要變革作用。通過虛擬化云計算技術(shù)的引入，結(jié)合機場信息化建設(shè)實際情況，對云計算虛擬化技術(shù)在信息化系統(tǒng)運行中發(fā)揮的作用展開討論，并最終形成結(jié)論。

關(guān)鍵詞：云計算 虛擬化 機場信息化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-090-02

1 云計算特點概述

云計算（Cloud Computing）被視為科學技術(shù)界的一次革命，是繼80年代大型計算機上的客戶端-服務(wù)器的變化后的另一種變化，它將帶來工作方式和商業(yè)模式的根本性改變。近年來，云計算紛紛在各大企業(yè)得到相應(yīng)的嘗試及運用，隨著云計算技術(shù)的不斷完善及提高，云計算將給社會各界帶來更大的價值。云計算作為傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，逐漸開始在各行各業(yè)應(yīng)用，然而云計算目前仍未在民航機場中得到廣泛應(yīng)用。

云計算是一種新技術(shù)，可以極大程度提升數(shù)據(jù)中心的資源利用率，從而成為新的計算存儲和網(wǎng)絡(luò)資源管理模式。由于云計算的動態(tài)資源性、虛擬性和高可用性優(yōu)勢，受到了IT巨頭和商家企業(yè)的青睞。云計算是虛擬化、效用計算、IaaS、PaaS、SaaS等技術(shù)混合演進并躍升的結(jié)果。是并行計算、分布式計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。它既包含互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用服務(wù)，也包含在數(shù)據(jù)中心提供這些服務(wù)的軟硬件設(shè)施。而對用戶而言，采用云計算就是降低成本、節(jié)約能源、提高效率和管理水平。以VMware為代表的云計算具備如下主要特點：（1）降低成本，節(jié)約能源，資源利用率增強；（2）改善資源分配，提高資源利用效率；（3）系統(tǒng)應(yīng)用升級維護變得容易；（4）降低單點故障，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性；（5）系統(tǒng)資源自動分配，負載均衡；（6）通用性，應(yīng)用程序不在依賴于某個操作系統(tǒng)。

2 機場信息化建設(shè)現(xiàn)狀分析

國內(nèi)機場的建設(shè)及運營需要大量資金，而信息系統(tǒng)建設(shè)花銷是一筆不小的開支。特別是在建成投入使用之后，隨著運營時間的增加，信息化設(shè)備的維護和保養(yǎng)費用逐年增加，規(guī)模較大機場更加明顯?，F(xiàn)階段，機場的正常運營對IT信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出更高要求，不間斷的升級維護，零故障率的高要求，迫使機場信息化建設(shè)方面優(yōu)先考慮節(jié)約成本，高效運行，以及故障恢復時間。由于吞吐量迅猛增加，對航班信息量不斷攀升，在過去看來很先進的設(shè)備逐漸成為現(xiàn)在的中流或更低水平的普通機器，遠遠跟不上IT技術(shù)的快速發(fā)展和機場運行的高標準要求，甚至面臨著被淘汰。這樣對機場運營成本的增加成為機場發(fā)展的不利因素。

機場的生產(chǎn)運營系統(tǒng)、離港系統(tǒng)、航班顯示信息顯示系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)等等不同的業(yè)務(wù)通常需配備不同的軟硬件設(shè)施，機場一些關(guān)鍵的業(yè)務(wù)系統(tǒng)如生產(chǎn)運營系統(tǒng)和航班顯示信息系統(tǒng)等通常還需要考慮冗余和備份。

生產(chǎn)運營系統(tǒng)和航班顯示信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫方面使用oracle作為生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫，目前采用的是冷備份機制。應(yīng)用前臺服務(wù)器、消息服務(wù)器，報文服務(wù)器則依舊采取冷備份為主，這種方式弊端：（1）備機長期處于閑置狀態(tài)，造成資源浪費。（2）當出現(xiàn)故障時恢復時間往往需要幾十分鐘或者更長的時間，遠遠滯后于網(wǎng)絡(luò)信息的高速發(fā)展需求。（3）維護升級困難，往往需要停機，且都是要在夜航結(jié)束后進行，次日航班開始前必須完成，以保證不影響生產(chǎn)正常運行，這在以往是很正常的工作。云計算技術(shù)的引入將會使機場信息化水平發(fā)生重大變革，為信息系統(tǒng)更加高效穩(wěn)健運行提供技術(shù)支持。

3 云計算技術(shù)在民航機場的應(yīng)用分析

根據(jù)目前云計算產(chǎn)品的特點和機場實際情況，我們運用云計算技術(shù)和Oracle RAC （real application clusters）相結(jié)合的形式來布署機場數(shù)據(jù)中心。也就是說，前臺Web應(yīng)用服務(wù)器、報文服務(wù)器和消息服務(wù)器采用基于VMware的產(chǎn)品虛擬化。而對于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，根據(jù)對云計算產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析和多次實踐證明，目前oracle10g這樣龐大的應(yīng)用軟件來說，通過對數(shù)據(jù)遷移與Oracle RAC集群功能應(yīng)用比較，我們側(cè)重于考慮采用Oracle的集群技術(shù)產(chǎn)品RAC來運行。這樣，既避免了目前虛擬技術(shù)的不足，又發(fā)揮了Oracle數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的優(yōu)勢，充分發(fā)揮了系統(tǒng)性能，滿足機場信息化技術(shù)的標準要求。

3.1 Web服務(wù)器中云計算技術(shù)應(yīng)用

云計算可利用高效的池化資源，將這些資源以服務(wù)的形式交付和使用?；赩Mware vSphere平臺的數(shù)據(jù)中心為云計算系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)。VMware vSphere主要由VMware ESXi和VMware vCenter兩部分組成，本文以VMware vSphere 5.1版本進行闡述。

每臺物理服務(wù)器中均預(yù)先安裝ESXi套件，包括管理服務(wù)器也是如此，不同的是對于管理服務(wù)器來說，還需要安裝管理軟件VMware vCenter Server 5.1，用于進行各種功能應(yīng)用平臺，對于每一個功能的布署及實現(xiàn)均需要管理軟件來完成。

云計算的核心技術(shù)為虛擬機技術(shù)。虛擬機（VirtualMachine）是指在一個物理主機上“虛”出多個與實際硬件相同的虛擬機，所以每個虛擬機系統(tǒng)上自然可以運行不同的操作系統(tǒng)，使用戶應(yīng)用程序不再依賴于某個操作系統(tǒng)。虛擬機是位于計算機硬件和操作系統(tǒng)之間，虛擬機監(jiān)視器訪問實際的物理資源，并負責管理和隔離上層運行的多個虛擬機，為它們提供安全、獨立的和真實硬件完全相同的運行環(huán)境，并為每個虛擬機提供可伸縮的環(huán)境配置，構(gòu)建可伸縮的計算機系統(tǒng)程序；虛擬機將多個機合并到一個物理平臺上，減少了空間和管理成本，更容易實現(xiàn)安全和遷移等功能。

VMware vMotion虛擬機遷移功能，支持在不中斷用戶使用和不丟失服務(wù)的情況下，運行的虛擬機從一臺物理主機實時遷移到另一臺物理主機中運行。從而無需為計劃內(nèi)的服務(wù)器維護升級安排應(yīng)用程序停機，在不影響用戶使用系統(tǒng)的同時提高了系統(tǒng)可維護性。VMware High Availability （HA）一旦硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生故障，在幾分鐘內(nèi)即可經(jīng)濟高效地自動重新啟動所有應(yīng)用程序。不斷間地監(jiān)控群集中所用的ESXi Server主機，在發(fā)現(xiàn)存在故障主機時，迅速啟動所有受影響的虛擬機在其他主機上的啟動運行。極大程度上減少了系統(tǒng)故障對用戶使用的影響。

3.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中集群技術(shù)應(yīng)用

集群是由一個或多個獨立的服務(wù)器互相協(xié)作組成的一個系統(tǒng)。這種架構(gòu)相對于對稱多處理器系統(tǒng)更勝一籌，它可以隨著系統(tǒng)的擴大而擴展，同時也提升了錯誤的恢復能力。Oracle實時應(yīng)用集群繼承了集群的所有特點，是一項并行計算的技術(shù)。它使得多個服務(wù)器能同時共享對某個單一數(shù)據(jù)庫的實時訪問，從而獲取更高的可用性、最靈活的可伸縮性以及經(jīng)濟型系統(tǒng)架構(gòu)。采用Oracle RAC（Real Application Clusters）10g集群技術(shù)來提升系統(tǒng)可用性（HA）。主要應(yīng)用特點：（1）多節(jié)點負載均衡；（2）提供高可用性，使故障恢復時間盡可能短，以至于對用戶無法感知，達到無縫切換效果；（3）節(jié)約硬件成本，可以用多個廉價PC服務(wù)器代替昂貴的小型機，同時節(jié)約相應(yīng)維護成本；（4）可擴展性好，可以方便添加刪除節(jié)點，擴展硬件資源。

本案例中列舉2臺應(yīng)用服務(wù)器，如圖1中所示，并非實際運行數(shù)量，意在說明云計算架構(gòu)原理。按照傳統(tǒng)架構(gòu)，每一臺應(yīng)用服務(wù)器只能運行一個操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序也往往是唯一的。而云計算技術(shù)應(yīng)用中，對于一臺服務(wù)器主機而言，可以虛擬出若干個虛擬機，運行若干個不同的操作系統(tǒng)，且均不受硬件環(huán)境的影響。這樣一臺主機，卻可以運行若干個應(yīng)用程序，在過去需要若干個硬件主機情況下，且每臺CPU運行效率均不高，使得高檔機的高性能沒有充分發(fā)揮出來。現(xiàn)在一臺或者相對過去較少的數(shù)量便可以滿足運行，大大節(jié)約了成本，同時提高了資源利用率，提升了高檔機的性價比。

云計算虛擬技術(shù)和集群的應(yīng)用，使得IT業(yè)發(fā)生重大變革。該技術(shù)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)資源利用率、提升系統(tǒng)維護性、提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可擴展性增強、故障恢復能力顯著提高。然而，新技術(shù)的應(yīng)用需要高性能設(shè)備做支持，往往會產(chǎn)生新的一些問題，比如被新設(shè)備所取代而替換下來的舊設(shè)備重新利用問題，直接淘汰勢必也會產(chǎn)生資源的浪費，因此，運行新技術(shù)前還有必要參照實際情況權(quán)衡一下。

4 結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)帶寬不斷加大，網(wǎng)絡(luò)速度提升，帶寬不在是阻礙和制約新技術(shù)發(fā)展的瓶頸，本文以VMware云計算技術(shù)和Oracle RAC集群技術(shù)結(jié)合為例，根據(jù)民航機場信息化建設(shè)實際情況，分析并設(shè)計基于虛擬化和集群技術(shù)的民航機場的信息規(guī)劃架構(gòu)，建立私有云集群，為將來全國民航機場云計算應(yīng)用普及發(fā)展邁出了關(guān)鍵性的一步。

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