机场信息化建设中云计算技术的应用研究

郝晓峰　戴海霞　樊瑞民

摘 要：机场信息化建设中新技术的应用很大程度上是为了保证信息系统安全，稳健，高效运行。云计算作为IT时代的新产物，无疑会对机场信息化建设起着重要变革作用。通过虚拟化云计算技术的引入，结合机场信息化建设实际情况，对云计算虚拟化技术在信息化系统运行中发挥的作用展开讨论，并最终形成结论。

关键词：云计算 虚拟化 机场信息化

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-090-02

1 云计算特点概述

云计算（Cloud Computing）被视为科学技术界的一次革命，是继80年代大型计算机上的客户端-服务器的变化后的另一种变化，它将带来工作方式和商业模式的根本性改变。近年来，云计算纷纷在各大企业得到相应的尝试及运用，随着云计算技术的不断完善及提高，云计算将给社会各界带来更大的价值。云计算作为传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，逐渐开始在各行各业应用，然而云计算目前仍未在民航机场中得到广泛应用。

云计算是一种新技术，可以极大程度提升数据中心的资源利用率，从而成为新的计算存储和网络资源管理模式。由于云计算的动态资源性、虚拟性和高可用性优势，受到了IT巨头和商家企业的青睐。云计算是虚拟化、效用计算、IaaS、PaaS、SaaS等技术混合演进并跃升的结果。是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它既包含互联网上的应用服务，也包含在数据中心提供这些服务的软硬件设施。而对用户而言，采用云计算就是降低成本、节约能源、提高效率和管理水平。以VMware为代表的云计算具备如下主要特点：（1）降低成本，节约能源，资源利用率增强；（2）改善资源分配，提高资源利用效率；（3）系统应用升级维护变得容易；（4）降低单点故障，增强系统稳定性；（5）系统资源自动分配，负载均衡；（6）通用性，应用程序不在依赖于某个操作系统。

2 机场信息化建设现状分析

国内机场的建设及运营需要大量资金，而信息系统建设花销是一笔不小的开支。特别是在建成投入使用之后，随着运营时间的增加，信息化设备的维护和保养费用逐年增加，规模较大机场更加明显。现阶段，机场的正常运营对IT信息系统的稳定性提出更高要求，不间断的升级维护，零故障率的高要求，迫使机场信息化建设方面优先考虑节约成本，高效运行，以及故障恢复时间。由于吞吐量迅猛增加，对航班信息量不断攀升，在过去看来很先进的设备逐渐成为现在的中流或更低水平的普通机器，远远跟不上IT技术的快速发展和机场运行的高标准要求，甚至面临着被淘汰。这样对机场运营成本的增加成为机场发展的不利因素。

机场的生产运营系统、离港系统、航班显示信息显示系统、安防系统和广播系统等等不同的业务通常需配备不同的软硬件设施，机场一些关键的业务系统如生产运营系统和航班显示信息系统等通常还需要考虑冗余和备份。

生产运营系统和航班显示信息系统中，数据库方面使用oracle作为生产管理数据库，目前采用的是冷备份机制。应用前台服务器、消息服务器，报文服务器则依旧采取冷备份为主，这种方式弊端：（1）备机长期处于闲置状态，造成资源浪费。（2）当出现故障时恢复时间往往需要几十分钟或者更长的时间，远远滞后于网络信息的高速发展需求。（3）维护升级困难，往往需要停机，且都是要在夜航结束后进行，次日航班开始前必须完成，以保证不影响生产正常运行，这在以往是很正常的工作。云计算技术的引入将会使机场信息化水平发生重大变革，为信息系统更加高效稳健运行提供技术支持。

3 云计算技术在民航机场的应用分析

根据目前云计算产品的特点和机场实际情况，我们运用云计算技术和Oracle RAC （real application clusters）相结合的形式来布署机场数据中心。也就是说，前台Web应用服务器、报文服务器和消息服务器采用基于VMware的产品虚拟化。而对于数据库服务器，根据对云计算产品数据分析和多次实践证明，目前oracle10g这样庞大的应用软件来说，通过对数据迁移与Oracle RAC集群功能应用比较，我们侧重于考虑采用Oracle的集群技术产品RAC来运行。这样，既避免了目前虚拟技术的不足，又发挥了Oracle数据库产品的优势，充分发挥了系统性能，满足机场信息化技术的标准要求。

3.1 Web服务器中云计算技术应用

云计算可利用高效的池化资源，将这些资源以服务的形式交付和使用。基于VMware vSphere平台的数据中心为云计算系统提供了基础设施架构。VMware vSphere主要由VMware ESXi和VMware vCenter两部分组成，本文以VMware vSphere 5.1版本进行阐述。

每台物理服务器中均预先安装ESXi套件，包括管理服务器也是如此，不同的是对于管理服务器来说，还需要安装管理软件VMware vCenter Server 5.1，用于进行各种功能应用平台，对于每一个功能的布署及实现均需要管理软件来完成。

云计算的核心技术为虚拟机技术。虚拟机（VirtualMachine）是指在一个物理主机上“虚”出多个与实际硬件相同的虚拟机，所以每个虚拟机系统上自然可以运行不同的操作系统，使用户应用程序不再依赖于某个操作系统。虚拟机是位于计算机硬件和操作系统之间，虚拟机监视器访问实际的物理资源，并负责管理和隔离上层运行的多个虚拟机，为它们提供安全、独立的和真实硬件完全相同的运行环境，并为每个虚拟机提供可伸缩的环境配置，构建可伸缩的计算机系统程序；虚拟机将多个机合并到一个物理平台上，减少了空间和管理成本，更容易实现安全和迁移等功能。

VMware vMotion虚拟机迁移功能，支持在不中断用户使用和不丢失服务的情况下，运行的虚拟机从一台物理主机实时迁移到另一台物理主机中运行。从而无需为计划内的服务器维护升级安排应用程序停机，在不影响用户使用系统的同时提高了系统可维护性。VMware High Availability （HA）一旦硬件或操作系统发生故障，在几分钟内即可经济高效地自动重新启动所有应用程序。不断间地监控群集中所用的ESXi Server主机，在发现存在故障主机时，迅速启动所有受影响的虚拟机在其他主机上的启动运行。极大程度上减少了系统故障对用户使用的影响。

3.2 数据库服务器中集群技术应用

集群是由一个或多个独立的服务器互相协作组成的一个系统。这种架构相对于对称多处理器系统更胜一筹，它可以随着系统的扩大而扩展，同时也提升了错误的恢复能力。Oracle实时应用集群继承了集群的所有特点，是一项并行计算的技术。它使得多个服务器能同时共享对某个单一数据库的实时访问，从而获取更高的可用性、最灵活的可伸缩性以及经济型系统架构。采用Oracle RAC（Real Application Clusters）10g集群技术来提升系统可用性（HA）。主要应用特点：（1）多节点负载均衡；（2）提供高可用性，使故障恢复时间尽可能短，以至于对用户无法感知，达到无缝切换效果；（3）节约硬件成本，可以用多个廉价PC服务器代替昂贵的小型机，同时节约相应维护成本；（4）可扩展性好，可以方便添加删除节点，扩展硬件资源。

本案例中列举2台应用服务器，如图1中所示，并非实际运行数量，意在说明云计算架构原理。按照传统架构，每一台应用服务器只能运行一个操作系统，应用程序也往往是唯一的。而云计算技术应用中，对于一台服务器主机而言，可以虚拟出若干个虚拟机，运行若干个不同的操作系统，且均不受硬件环境的影响。这样一台主机，却可以运行若干个应用程序，在过去需要若干个硬件主机情况下，且每台CPU运行效率均不高，使得高档机的高性能没有充分发挥出来。现在一台或者相对过去较少的数量便可以满足运行，大大节约了成本，同时提高了资源利用率，提升了高档机的性价比。

云计算虚拟技术和集群的应用，使得IT业发生重大变革。该技术的应用，提高了系统资源利用率、提升系统维护性、提高了系统稳定性、可扩展性增强、故障恢复能力显著提高。然而，新技术的应用需要高性能设备做支持，往往会产生新的一些问题，比如被新设备所取代而替换下来的旧设备重新利用问题，直接淘汰势必也会产生资源的浪费，因此，运行新技术前还有必要参照实际情况权衡一下。

4 结语

随着互联网带宽不断加大，网络速度提升，带宽不在是阻碍和制约新技术发展的瓶颈，本文以VMware云计算技术和Oracle RAC集群技术结合为例，根据民航机场信息化建设实际情况，分析并设计基于虚拟化和集群技术的民航机场的信息规划架构，建立私有云集群，为将来全国民航机场云计算应用普及发展迈出了关键性的一步。

参考文献：

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[2] 曲建峰，孙翌，徐汝兴，等.Oracle RAC 集群技术在图书馆集成管理系统中的应用[J].现代图书情报技术，2012（7/8）.

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