国家级气象通信同城备份系统设计

何恒宏，王 涛，田 征

（国家气象信息中心运控室，北京 100081）

国家级气象通信同城备份系统设计

何恒宏，王 涛，田 征

（国家气象信息中心运控室，北京 100081）

针对国家级气象通信系统业务连续性的重要性，本文进行了同城备份系统的设计，对核心气象通信业务功能进行备份，通过选择适用的备份模式和切换技术，能够灵活应对整体系统灾难性故障和单一系统故障等多种场景，并确保应急切换的可行可控。

气象通信系统；容灾备份；同城备份系统；备份切换；业务连续性

1 引言

国家级气象通信系统是承担全球及国内实时气象观测资料和预报服务产品收集与分发的业务系统，是中国气象局实时气象资料传输和交换的国家级通信枢纽，也是世界气象组织（WMO）的亚洲区域通信枢纽（RTH）和全球信息系统中心（GISC），作为连接气象综合观测系统、气象预报预测系统和公共气象服务系统的桥梁与纽带，是支撑气象预报业务和服务的核心基础业务平台。针对国家级气象通信系统缺乏异地备份能力的隐患，开展国家级气象通信同城备份系统建设工作，以建立和提高气象通信系统的容灾和故障应对能力，从而为气象预报业务和服务提供更为可靠的支撑和保障。

2 系统现状

国家级气象通信系统主要由国家级国际气象通信系统、国内气象通信系统、同城气象通信系统，以及相关的硬件平台和网络基础设施组成。其中，国际气象通信系统是承担RTH和GISC职责的业务系统，通过WMO核心通信网络RMDCN和Internet与14个国外中心连接，负责国外气象资料和产品的收集、国内全球交换资料的对外分发，用户主要为国家级业务系统及国外气象中心；国内通信系统通过全国气象宽带网（CMANet）连接全国省级气象部门，通过中国气象局卫星广播系统（CMACast）连接全国省级、地市级、县级气象台站，承担全国各类气象观测资料的上行收集，以及国内和全球各类气象观测资料和产品的实时分发服务，用户主要为国家级业务单位和全国各级气象部门。同城通信系统通过同城专线与民航、水利、海洋等20个气象部门外用户连接，提供国内及全球实时气象资料的分发服务。在国家级，通信系统收集的实时资料统一送入数据存储管理与服务系统存储，支撑包括国家气象中心在内的国家级业务单位的预报预测业务和服务。各系统之间及与国家级业务单位间通过国家级大院局域网实现互连互通。

3 系统设计

3.1 目标与功能

面向满足天气预报业务、国际交换以及部队用户的基本实时气象资料需求，按照适度、集约、简单可靠、常备兼顾、可扩展的原则，建立由通信网络、通信传输、卫星广播、数据存储管理与服务等业务系统有机组成、相互协调、快速响应的国家级气象通信业务同城异地备份系统，提升国家级通信系统的应急备份能力，最大限度减少主中心、主系统发生重大故障或业务灾难时对天气预报业务的影响。业务灾难恢复能力达到国家标准《信息安全技术信息系统灾难恢复规范》（GB/T 20988-2007）的第5级，即：具备“实时数据传输及完整设备支持”能力，数据恢复点目标（RPO）小于10分钟，业务恢复时间目标（RTO）小于25分钟。

（1）通信网络备份功能。备份中心具备与主中心相当的国际、国内、部际通信网络连接，接入能力与主中心相当，能够支撑国内上行数据传输、全球观测资料和产品的收集以及国际交换。

（2）通信传输备份功能。备份中心具备与主中心相同的国际、国内、部际通信传输功能，能够支撑天气预报业务所需的全部关键业务数据的传输。

（3）数据广播备份功能。备份中心具备与主中心CMACast主站系统相同的数据播发和网络管理功能，能够承担CMACast系统的全部数据播发和网管。

（4）数据存储管理与服务备份功能。备份中心具备与主中心相同的数据处理、存储管理、数据服务和业务监视的功能，能够支撑国家级天气预报和决策服务业务。

（5）切换管理功能。具备主备中心各业务系统应用软件、业务系统配置、元数据等信息的分布管理和更新同步能力，具备主备中心通信网络和各业务系统应急切换和恢复的调度控制功能。

3.2 布局与结构

国家级气象通信备份系统由通信网络系统、通信传输系统、卫星广播系统、数据存储管理和服务系统以及配套基础设施等组成，形成与主中心对等的国内、国际、部际通信能力及数据服务支撑能力，如图1所示。

图1 国家级气象通信主备系统总体结构

3.3 运行模式

（1）同构的系统平台与IP地址：为确保切换成功，简化配置管理和主备切换复杂度，各备份系统采用与主系统同构的系统平台和IP地址，确保主系统应用软件及配置在备份系统可直接运行，并实现切换过程对上下游用户的透明。在主备系统IP地址同构的基础上，对主备中心实施资料下载平台、切换管理系统配置异构的专用主备通信IP地址，实现主备系统的数据、配置等同步。

（2）基于应用层的数据同步：国家级气象通信同城应急备份系统备份重点是通信业务流程，数据备份只需保留最近15天数据。为确保应急情况下备份系统直接可用，备份系统在正常情况下与主系统同步运行，按照主中心业务流程使用相同的输入数据进行加工处理和后续传输、存储，确保每个流程环节运行正常。因此并未采用镜像等备份方式，而是采用应用层数据同步方式，由国内通信系统将收集的各类资料实时同步至备份中心进入备份业务流程。

（3）常备结合的备份机制：为充分发挥投资效益，正常情况下备份中心系统分担部分国内、国际通信业务，通过全国气象宽带网向各省提供数据下载和共享服务，分担互联网数据收集和分发等。

（4）可零可整的切换方式：备份系统提供应对整体系统灾难性故障和单一系统故障多种场景的备份能力，针对多种故障场景通过不同切换技术实现备份切换。

3.4 关键切换技术

针对国家级气象通信系统的备份要求，综合考虑系统网络环境和资源条件，主要采用

3.4.1 基于路由的切换

主备中心同时接入全国气象宽带网络MPLS VPN网状网络系统，通过BGP动态路由建立与全国各省级节点网络路由。

正常情况下，主中心路由器进行路由宣告，将通信系统IP地址在MPLS VPN网络进行发布，备份中心路由器不做路由发布，通信业务网络流量被引导至主中心。

应急情况下，主中心路由器取消路由发布，而备份中心路由器发布路由，通信业务流量被引导至备份中心，实现切换。

图2 基于路由的切换方式示意图

3.4.2 基于VLAN的切换

利用光纤将主备系统二层网络进行连接，主备系统使用相同IP地址，但接入不同VLAN。

正常情况下，主备系统二层网络互不相通，主系统安装主中心业务流程正常运行，备份系统按照备份中心业务流程正常运行。

应急情况下，主系统发生故障，将主系统离线，将备份系统二层网络划入主中心VLAN，备份系统接入主中心网络，脱离备份中心局域网络，实现切换。

图3 基于VLAN的切换方式示意图

3.4.3 基于DNS的切换

对于通过互联网对外提供服务的系统，无法实现主备系统对外服务地址的一致，通过对域名的注册IP地址进行调整，可实现主备系统的切换。

正常情况下，将主备系统对外服务系统地址均注册在系统域名下，用户将可按照解析结果随机访问主系统或者备份系统。

应急情况下，注销对应域名下的主系统对外服务IP地址，用户解析结果唯一指向备份系统，实现切换。

需要注意的是，由于DNS解析结果存在缓存时间（TTL），为了缩短切换时间，域名需要设置尽量小的缓存时间。

图4 基于DNS的切换方式示意图

4 结束语

国家级气象通信业务的连续性对于气象预报预测业务连续性具有至关重要的作用。灾难备份作是提升业务连续性的重要技术手段。国家级气象通信同城应急备份系统在多次例行演练以及系统搬迁、故障等过程中成功进行了主备系统切换，为保障气象通信业务的连续性发挥了重要作用。

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[4] 焦颖涛．计算机异地容灾技术概述[J]．数字通信世界，2016(1)

亚太卫星总裁程广仁荣获APSCC 2017年“年度卫星执行官奖”

2017年10月10日，亚太卫星通信委员会（APSCC）宣布程广仁先生获得2017年“年度卫星执行官奖”。APSCC是亚太地区卫星业内最具盛名和影响力的组织，其颁奖委员会颁布的奖项是对卫星行业做出突出贡献的个人和公司的肯定。

程广仁先生于2008年6月获委任为亚太卫星控股有限公司（“亚太卫星”）的执行董事兼总裁，为亚太卫星的发展做出了巨大的贡献。2009到2016年期间，亚太卫星购买了亚太2R和亚太9A等3颗在轨卫星，以及亚太7号，亚太7B，亚太9号，亚太5C，亚太6C和亚太6D共计6颗新建卫星。与此同时，亚太卫星的收入增长持续维持在较高水平，年均复合增长率达到11.8%。特别是2016年，在业界增长放缓的情况下，亚太卫星依然保持了收入和税息折旧及摊销前利润（EBITDA）的增长，且资产负债比率维持在25%的较低水平。

在获奖感言中，程广仁先生说：“我自1992年进入卫星产业，在过去的25年里分别供职于鑫诺卫星、中国直播卫星、中国卫通和亚太卫星。今天这个荣誉不仅是我在亚太卫星工作所得，也是对我这25年长期工作在卫星业界的肯定。今天，我们传统卫星公司面临一个新的下降周期，遇到了一些挑战和压力。但我坚信固定卫星业务依然有美好的未来，依然是卫星产业的领头羊。我和我的团队将继续砥砺前行，克服一切困难，迎接更好的明天。”

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.10.002

TP309.3，TN91，TN92文献标示码：A

1672-7274（2017）10-0006-03