尚慧萍，陳楊，唐沛蓉

(北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094)

0 引言

測(cè)控中心系統(tǒng)是航天測(cè)控工程中的關(guān)鍵系統(tǒng)，在航天任務(wù)中通過(guò)測(cè)控設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)，利用中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、監(jiān)控顯示系統(tǒng)與測(cè)控網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)施對(duì)航天器的測(cè)量與控制、測(cè)控信息的監(jiān)控與顯示、測(cè)控計(jì)劃的生成與實(shí)施、各參試人員的指揮與調(diào)度等[1]。目前航天任務(wù)中心系統(tǒng)已建立了以數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、磁盤(pán)冗余、雙機(jī)管理和備份管理等軟件為核心的信息系統(tǒng)[2]，如圖1 所示，重要數(shù)據(jù)都能及時(shí)和有效地得到備份，結(jié)合數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的雙機(jī)雙工技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的集群技術(shù)、磁盤(pán)陣列RAID 技術(shù)，解決了單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，使任務(wù)中心系統(tǒng)為航天測(cè)控任務(wù)提供持續(xù)和有效的服務(wù)。但隨著航天任務(wù)的逐步開(kāi)展，測(cè)控中心系統(tǒng)能力方面的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[3]：

圖1 測(cè)控中心系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖

(1)測(cè)控系統(tǒng)柔性不足，硬件系統(tǒng)與業(yè)務(wù)應(yīng)用緊耦合，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)自成體系；

(2)軟硬件資源分配和重組不靈活、資源共享不充分；

(3)系統(tǒng)的互連互通能力較差，適應(yīng)新業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展能力有限。

針對(duì)以上問(wèn)題，在滿足系統(tǒng)可靠性和實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)，測(cè)控中心系統(tǒng)迫切需要設(shè)計(jì)一種安全可靠、彈性靈活、易于運(yùn)維的架構(gòu)。因此，面向服務(wù)、按需定制的一體化云架構(gòu)的測(cè)控中心系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文就此描述系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示，主要由資源層、服務(wù)層和應(yīng)用層三層組成。資源層基于云計(jì)算和虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、顯示等基礎(chǔ)資源的融合共享[4]。服務(wù)層基于面向服務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、軌道計(jì)算、仿真、綜合顯示等系統(tǒng)功能的服務(wù)化、組件化。應(yīng)用層基于智能定制技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)模型與服務(wù)流程的快速構(gòu)建與靈活擴(kuò)展。

1.1.1 資源層

資源層由計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、顯示等硬件基礎(chǔ)設(shè)施組成，通過(guò)虛擬化技術(shù)將底層物理設(shè)備的資源以服務(wù)的方式提供給用戶，并通過(guò)云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理資源與虛擬資源的有效監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能化的資源性能、容量和配置管理。

1.1.2 服務(wù)層

服務(wù)層負(fù)責(zé)上層應(yīng)用與云管理平臺(tái)的交互[5]，不同業(yè)務(wù)可根據(jù)各自需求獲取不同的接口和服務(wù)。為了靈活調(diào)配資源，提高支持各項(xiàng)業(yè)務(wù)的能力和效益，需要合理設(shè)計(jì)中心系統(tǒng)的云服務(wù)，充分整合現(xiàn)有系統(tǒng)的功能。

1.1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層以資源層和服務(wù)層為基礎(chǔ)，直接面向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和用戶，各業(yè)務(wù)和用戶以服務(wù)層提供的軟件服務(wù)為基礎(chǔ)，按需定制業(yè)務(wù)模型和服務(wù)流程，并根據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的需求，分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

1.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由資源層上的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、顯示資源、輔助資源、一體化云管理平臺(tái)、服務(wù)層軟件以及應(yīng)用層軟件組成，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)及組成示意圖

1.2.1 資源層

計(jì)算資源包括各類計(jì)算硬件資源和虛擬化管理軟件[6]，以及承載在虛擬機(jī)上的多種粒度的服務(wù)軟件，實(shí)現(xiàn)云資源分配、服務(wù)管理、狀態(tài)監(jiān)控和日志管理等。

存儲(chǔ)資源包括存儲(chǔ)硬件資源以及承載其上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理軟件、各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)資源主要由高可用交換網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)或資源之間的信息傳輸。

顯示資源包括顯示系統(tǒng)和承載其上的業(yè)務(wù)顯示或用戶交互軟件。

輔助資源包括機(jī)柜、多屏切換套件、操作終端等輔助設(shè)施。

一體化云管理平臺(tái)通過(guò)虛擬化技術(shù)將物理資源進(jìn)行虛擬化，具體為計(jì)算虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等[7]，實(shí)現(xiàn)在單一物理服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器(虛擬機(jī))或容器[8]，把應(yīng)用程序?qū)Φ讓拥南到y(tǒng)和硬件的依賴抽象出來(lái)，從而解除應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系，使得物理設(shè)備的差異性與兼容性與上層應(yīng)用透明，不同的虛擬機(jī)之間相互隔離、互不影響，可以運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并提供不同的應(yīng)用服務(wù)。

1.2.2 服務(wù)層

服務(wù)層包括基礎(chǔ)通用服務(wù)和核心業(yè)務(wù)服務(wù)。基礎(chǔ)通用服務(wù)是為了系統(tǒng)運(yùn)行管理提供的基礎(chǔ)共性的服務(wù)單元，是核心業(yè)務(wù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。核心業(yè)務(wù)服務(wù)是利用基礎(chǔ)服務(wù)完成中心任務(wù)的業(yè)務(wù)模塊單元，是為上層各任務(wù)應(yīng)用提供支撐的軟件集合。

基礎(chǔ)通用服務(wù)包括計(jì)算服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、總線服務(wù)、密碼服務(wù)等。其中計(jì)算服務(wù)為軌道計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、故障診斷分析等提供通用計(jì)算、高性能計(jì)算、并行計(jì)算等功能，完成對(duì)各業(yè)務(wù)的計(jì)算和分析；數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等各類數(shù)據(jù)和配置信息的遠(yuǎn)程方法調(diào)用、提交、下載、更新等功能，為應(yīng)用和用戶提供存取、訪問(wèn)、管理服務(wù)；總線服務(wù)為中心內(nèi)部和外部系統(tǒng)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的交互方式，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用消息中間件支持中心內(nèi)部各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)服務(wù)和計(jì)算服務(wù)，為上層應(yīng)用提供安全可靠、功能完備、接口統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；密碼服務(wù)完成信息加解密服務(wù)和密碼管理分發(fā)服務(wù)。

核心業(yè)務(wù)服務(wù)包括信息收發(fā)、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)管理、軌道計(jì)算、控制計(jì)算、事后處理、模擬仿真和綜合顯示等。其中，信息收發(fā)完成中心系統(tǒng)對(duì)外的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送、數(shù)據(jù)的匯集和轉(zhuǎn)發(fā)以及中心內(nèi)部的信息交換；數(shù)據(jù)處理完成遙測(cè)、外測(cè)數(shù)據(jù)處理、遙控加工及發(fā)送等功能；存儲(chǔ)管理完成原各類原始測(cè)控?cái)?shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果的存儲(chǔ)、對(duì)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)等；軌道計(jì)算完成軌道確定、精密軌道計(jì)算和軌道預(yù)報(bào)等功能；控制計(jì)算完成航天器各類控制參數(shù)的計(jì)算處理功能；事后處理完成遙測(cè)事后處理和外測(cè)事后處理；仿真包括航天器仿真、空間環(huán)境仿真、航天器飛行軌道仿真以及測(cè)控網(wǎng)仿真等；綜合顯示用于監(jiān)視設(shè)備工作狀態(tài)，檢查、傳送指揮員的命令和控制信息，并為指揮控制人員、專業(yè)技術(shù)人員提供各種數(shù)據(jù)、圖像、語(yǔ)音等信息顯示。

1.2.3 應(yīng)用層

利用資源層和服務(wù)層提供的基礎(chǔ)平臺(tái)和服務(wù)支撐，應(yīng)用層是對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯組合建立的測(cè)控云服務(wù)模式，針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用建立的操作流程。應(yīng)用層通過(guò)PC 端、移動(dòng)端等響應(yīng)用戶服務(wù)請(qǐng)求，并實(shí)現(xiàn)用戶界面功能。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)部署

按照一體化云架構(gòu)建設(shè)測(cè)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括資源層、服務(wù)層和應(yīng)用層。資源層由計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、顯示資源、系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)軟件以及配套設(shè)施等組成。通過(guò)虛擬化和云技術(shù)將底層物理設(shè)備的資源以服務(wù)的方式提供給服務(wù)層和應(yīng)用層軟件使用。系統(tǒng)部署如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)部署示意圖

2.1.1 計(jì)算資源

計(jì)算資源主要由一組高性能服務(wù)器集群組成，完成中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息收發(fā)、事后信息收發(fā)、對(duì)接收的外部數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算處理(包括遙外測(cè)數(shù)據(jù)處理、軌道計(jì)算、資源調(diào)度等)，為完成航天器指令、數(shù)據(jù)注入等提供計(jì)算能力的保障。

通過(guò)云平臺(tái)管理動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集群的負(fù)載平衡。在云計(jì)算資源設(shè)計(jì)上，以服務(wù)器虛擬化技術(shù)為依托，將用戶對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署至虛擬化環(huán)境中，旨在提高物理服務(wù)器資源利用率，保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性，同時(shí)具備對(duì)物理機(jī)資源和云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。

按業(yè)務(wù)特點(diǎn)劃分，軌道計(jì)算、數(shù)據(jù)處理可歸為計(jì)算密集型業(yè)務(wù)，對(duì)CPU 資源要求很高；信息收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可歸為標(biāo)準(zhǔn)型業(yè)務(wù)，對(duì)CPU 資源要求較高，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)I/O 及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源也有較高的要求；運(yùn)行管理以及顯示服務(wù)可歸為非計(jì)算密集型業(yè)務(wù)。計(jì)算資源的虛擬機(jī)部署規(guī)劃如表1 所示，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)使用情況動(dòng)態(tài)添加CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)I/O 和磁盤(pán)等資源。計(jì)算資源通過(guò)虛擬化和云計(jì)算技術(shù)，創(chuàng)建應(yīng)用虛擬機(jī)，完成數(shù)據(jù)處理、軌道計(jì)算等功能，滿足不同應(yīng)用條件下的資源需求。

表1 計(jì)算資源部署規(guī)劃表

2.1.2 存儲(chǔ)資源

存儲(chǔ)資源完成各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事后處理數(shù)據(jù)的存放，提供數(shù)據(jù)檢索、查詢等功能。它由數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和事后數(shù)據(jù)的分級(jí)服務(wù)。

存儲(chǔ)資源的部署規(guī)劃采用混合部署的方式，即采用分布式云存儲(chǔ)系統(tǒng)和FC-SAN 存儲(chǔ)系統(tǒng)。分布式云存儲(chǔ)系統(tǒng)將平臺(tái)中所有節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和部署，形成一套高可靠、高性能、高擴(kuò)展的統(tǒng)一存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)。其核心是底層的分布式存儲(chǔ)引擎為上層提供塊存儲(chǔ)和文件存儲(chǔ)功能，這種全分布式的存儲(chǔ)架構(gòu)可以使整個(gè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。FC-SAN 存儲(chǔ)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、磁盤(pán)陣列和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等組成，用于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，使重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、查詢等出入庫(kù)操作。還有云平臺(tái)數(shù)據(jù)包括虛擬機(jī)映像模板和副本、虛擬機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)例、虛擬機(jī)實(shí)例快照、虛擬機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件運(yùn)行數(shù)據(jù)等，支撐著整個(gè)云平臺(tái)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)資源

網(wǎng)絡(luò)資源由核心交換機(jī)、匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)組成，形成業(yè)務(wù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、管理網(wǎng)三網(wǎng)相對(duì)分離的網(wǎng)絡(luò)體系，減少不同網(wǎng)絡(luò)間的相互影響，提高系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。

云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)使用中心系統(tǒng)的各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，按照功能規(guī)劃為3 個(gè)網(wǎng)絡(luò)平面：管理網(wǎng)絡(luò)平面、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平面和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平面。管理網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)整個(gè)云平臺(tái)的管理和控制，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)承載云平臺(tái)上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)承載云平臺(tái)中與存儲(chǔ)相關(guān)的業(yè)務(wù)。

為滿足服務(wù)器、存儲(chǔ)等資源互聯(lián)傳輸性能要求，確保網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性，需要配置核心交換機(jī)、匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)，為服務(wù)器和操作終端接入使用。配置光纖通道交換機(jī)用于計(jì)算資源服務(wù)器到存儲(chǔ)磁盤(pán)陣列的連接。

中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)劃分為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)。為了保證各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠性，業(yè)務(wù)和管理網(wǎng)絡(luò)間采用VLAN 技術(shù)進(jìn)行隔離，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)為光纖存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障不影響其余兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

(1)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)：主要是用業(yè)務(wù)網(wǎng)卡包括虛擬機(jī)虛擬網(wǎng)卡的通信平面，對(duì)外提供業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的交互。

(2)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)：主要為FC-SAN 存儲(chǔ)提供通信平面，并為虛擬機(jī)提供存儲(chǔ)資源。

(3)管理網(wǎng)絡(luò)：負(fù)責(zé)整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)的管理、業(yè)務(wù)部署、系統(tǒng)加載等流量的通信。

2.1.4 顯示資源

顯示資源由顯示系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等組成，主要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信號(hào)、視頻信號(hào)、設(shè)備控制信號(hào)等的統(tǒng)一接口、統(tǒng)一傳輸，可針對(duì)不同業(yè)務(wù)指揮需要，按需分配數(shù)字大廳資源，通過(guò)設(shè)備配置實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字大廳的靈活共享配置使用，滿足不同地點(diǎn)、地域指揮需要。

顯示資源的作用是為系統(tǒng)管理員提供遠(yuǎn)程登錄并操作云管理平臺(tái)作運(yùn)維管理、用戶管理的人機(jī)交互；為任務(wù)操作、監(jiān)視、指揮人員提供用于任務(wù)管控、綜合運(yùn)行管理、測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、任務(wù)規(guī)劃等信息的綜合顯示和操控。

LED 大屏顯示器通過(guò)信號(hào)切換設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部視頻畫(huà)面和指定終端顯示視頻內(nèi)容的選擇切換顯示。

顯示終端的顯示信息來(lái)源于數(shù)據(jù)庫(kù)、云管理平臺(tái)，通過(guò)綜合監(jiān)控顯示軟件響應(yīng)用戶的操作需求，定制用戶所需要的顯示結(jié)果，發(fā)送給指定的顯示終端。

2.1.5 輔助資源

輔助資源主要包括機(jī)柜、KVM 切換器以及操作終端等。機(jī)柜和KVM 切換器用于安裝部署服務(wù)器、磁盤(pán)陣列、交換機(jī)等設(shè)備，操作終端用于遠(yuǎn)程管理計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源等。

2.1.6 系統(tǒng)管理

云管理平臺(tái)主要由虛擬化引擎和云計(jì)算管理軟件組成。虛擬化引擎提升了服務(wù)器利用率，從而大大降低了服務(wù)器數(shù)量，進(jìn)而降低了用戶成本[9]；云管理平臺(tái)軟件簡(jiǎn)化了物理和虛擬環(huán)境中的服務(wù)器管理和應(yīng)用部署[10]。平臺(tái)具有虛擬機(jī)遷移、復(fù)制、備份、快照、虛擬交換機(jī)等功能，擁有虛擬機(jī)遷移、虛擬CPU 容錯(cuò)、高可用(HA)、熱添加等技術(shù)作為高可靠措施，提升系統(tǒng)的可靠性和容災(zāi)能力。

云管軟件采用虛擬化技術(shù)統(tǒng)一建設(shè)并整合硬件資源(包括計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等物理環(huán)境和設(shè)備，是整個(gè)云平臺(tái)的物理支撐基礎(chǔ))，對(duì)虛擬化資源池提供統(tǒng)一管理和安全防護(hù)，提供統(tǒng)一的計(jì)算資源服務(wù)、存儲(chǔ)資源服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)、綜合管理服務(wù)和安全控制服務(wù)。

系統(tǒng)管理采用高性能服務(wù)器部署云平臺(tái)，為整個(gè)云平臺(tái)提供計(jì)算支撐。所有服務(wù)器按照功能分為控制節(jié)點(diǎn)和計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)中計(jì)算節(jié)點(diǎn)的控制，管理著云平臺(tái)的虛擬機(jī)運(yùn)行以網(wǎng)絡(luò)配置；計(jì)算節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)運(yùn)行虛擬機(jī)，并執(zhí)行實(shí)際的計(jì)算任務(wù)。

2.2 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)安裝部署完成后進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。系統(tǒng)測(cè)試包括功能、性能測(cè)試以及穩(wěn)定性考核。功能性能測(cè)試完成服務(wù)器測(cè)試、終端測(cè)試、交換機(jī)測(cè)試、光纖存儲(chǔ)設(shè)備測(cè)試、分布式存儲(chǔ)設(shè)備測(cè)試、云管理平臺(tái)系統(tǒng)測(cè)試、云桌面測(cè)試、數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試、消息中間件測(cè)試、雙工管理軟件、時(shí)間服務(wù)軟件等測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均滿足各業(yè)務(wù)要求。穩(wěn)定性測(cè)丟包是對(duì)系統(tǒng)虛擬機(jī)和實(shí)體機(jī)的網(wǎng)絡(luò)組播進(jìn)行100 h 穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果組播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)正常，滿足網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)包率(含丟包、亂序)不大于10-7。

在云平臺(tái)性能測(cè)試中，業(yè)務(wù)虛機(jī)的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，為解決云平臺(tái)組播性能問(wèn)題，滿足測(cè)控業(yè)務(wù)的指標(biāo)要求，即在萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，組播帶寬利用率在70%以上，網(wǎng)絡(luò)無(wú)丟包。對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，利用數(shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)套件(Data Plane Development Kit，DPDK)，提供用于快速數(shù)據(jù)包處理的函數(shù)庫(kù)與驅(qū)動(dòng)集合；通過(guò)環(huán)境抽象層旁路內(nèi)核協(xié)議棧、輪詢模式的報(bào)文無(wú)中斷收發(fā)、優(yōu)化內(nèi)存/緩沖區(qū)/隊(duì)列管理、基于網(wǎng)卡多隊(duì)列和流識(shí)別的負(fù)載均衡等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高性能報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力，提高數(shù)據(jù)處理性能和吞吐量。如表2 所示，在萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)下用網(wǎng)絡(luò)收發(fā)軟件測(cè)試虛擬機(jī)之間的UDP 性能，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)10 min，在1 KB、4 KB、64 KB 不同包長(zhǎng)下，可看出極限接收流量值分別為5 017 Mb/s、9 511 Mb/s 和9 451 Mb/s。

表2 虛擬機(jī)間組播性能測(cè)試記錄表

服務(wù)層和應(yīng)用層軟件部署后進(jìn)行了測(cè)控各業(yè)務(wù)的測(cè)試驗(yàn)證，并經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)任務(wù)的檢驗(yàn)，結(jié)果表明，測(cè)控中心云系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

3 結(jié)論

測(cè)控中心系統(tǒng)按新的架構(gòu)實(shí)施建設(shè)后，實(shí)現(xiàn)新一代體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，形成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重組、數(shù)據(jù)靈活共享、全域調(diào)度指揮、智能業(yè)務(wù)決策的空間操控中心，在體系架構(gòu)擴(kuò)展、系統(tǒng)資源共享、業(yè)務(wù)能力生成、運(yùn)行模式優(yōu)化等方面取得顯著的建設(shè)效益。

(1) 一體化云架構(gòu)松耦合易擴(kuò)展

中心一體化云架構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)資源一體化、服務(wù)應(yīng)用一體化、信息接口一體化、協(xié)同運(yùn)行一體化，最大限度降低了系統(tǒng)內(nèi)層級(jí)之間功能的耦合度以及各類業(yè)務(wù)對(duì)特定資源和服務(wù)的依賴度，提高了體系的資源融合度和規(guī)模擴(kuò)展的適應(yīng)性。

(2) 系統(tǒng)資源共享靈活運(yùn)行可靠

計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、顯示等基礎(chǔ)資源利用云技術(shù)，通過(guò)軟硬件的共享和冗余機(jī)制，統(tǒng)一為上層的服務(wù)和應(yīng)用提供支撐，對(duì)中心業(yè)務(wù)的連續(xù)運(yùn)行和災(zāi)難的快速恢復(fù)具有較好的適用性，既促進(jìn)了平臺(tái)資源的高效利用，也確保系統(tǒng)的高可靠運(yùn)行。

(3) 業(yè)務(wù)能力持續(xù)增強(qiáng)

在航天器在軌管理等成熟能力的基礎(chǔ)上，基于一體化云架構(gòu)，動(dòng)態(tài)重組資源，按需定制服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的服務(wù)化，規(guī)范服務(wù)模型，提高重用水平，并利用成熟服務(wù)，少量開(kāi)發(fā)新型服務(wù)，基于統(tǒng)一的集成框架，快速構(gòu)建各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可確保業(yè)務(wù)能力的持續(xù)增強(qiáng)。

(4)運(yùn)行模式不斷優(yōu)化

隨著云架構(gòu)的深入應(yīng)用以及業(yè)務(wù)服務(wù)智能化水平的不斷提高，將形成“緊貼業(yè)務(wù)需求、需求牽引業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)統(tǒng)籌計(jì)劃、計(jì)劃驅(qū)動(dòng)實(shí)施”的運(yùn)行新模式。

目前基于云架構(gòu)的測(cè)控中心系統(tǒng)采用的是X86 架構(gòu)的國(guó)產(chǎn)服務(wù)器，不是國(guó)產(chǎn)芯片服務(wù)器，仍存有安全隱患。隨著自主安全技術(shù)的快速推進(jìn)，提出了對(duì)測(cè)控中心系統(tǒng)要完全自主安全的更高要求。所以，下一步的主要工作是做好純國(guó)產(chǎn)硬件和自主安全軟件的適配和定制，滿足測(cè)控中心系統(tǒng)信息傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示等方面的需要，全面實(shí)現(xiàn)測(cè)控中心系統(tǒng)的自主安全。