浅谈民航气象数据库系统通信并行备份系统的设计

戴璇璇

（中国民用航空温州空中交通管理站，浙江 温州 325000）

1 民航气象数据库系统的现状

民航气象数据库系统自2009年投入业务使用以来已稳定运行多年，保障了气象资料的收集、交换、存储以及信息服务的资料完整性和时效性。其编、转、发、请求/响应、定时等核心功能，支持着民航气象业务逻辑和情报交换，是气象数据库系统中最为关键的业务运行系统。气象数据库系统包括通信子系统、数据库子系统、预报子系统和信息服务子系统4大部分，目前气象数据库系统内数据库子系统和oracle系统数据库在架构设计时考虑到了系统冗余，而通信子系统和信息服务子系统没有多余的备份系统，存在单点故障隐患。即使在安全运行规范的“一主二备三应急”要求下实现了通信系统和信息服务系统的备份，但该备机也是在冷备份的条件下运行，并未实现真实意义上的双机热备或并行运行。一旦业务主机发生故障，其烦琐的冷备切换步骤在时间和数据的完整性上直接影响着业务运行，同时为保持系统参数、配置文件与业务主机的一致性，也为系统的维护工作带来了额外开销。

2 民航气象数据库并行通讯系统的设计

考虑到上述问题为业务系统和维护人员带来的安全隐患和运行压力，设计并行通讯系统时应充分考虑系统的并行性和可恢复性。该系统功能包括：以在线业务系统并行的方式提供对气象数据库系统通信子系统和信息服务子系统的业务化备份；实现主业务系统故障后AFTN报文数据、同步产品资料、自动观测资料向数据库子系统的分发及本场需要与地区中心进行资料交换的报文和产品的实时上传；满足空管中心站对外提供信息服务的最小化业务需求。

2.1 系统包含的模块单元

2.1.1 AFTN 线路资料接收及处理

实时接收AFTN线路发送过来的报文资料，对接收到的公报进行报头检测和质量检测，并对其进行报告拆分及公报和报告的入库处理。同时在通信主业务系统发生故障后，作为数据源继续向主业务数据库系统分发数据，保证数据库内资料的完整。图1为AFTN资料处理流程图。

图1AFTN资料处理流程图

2.1.2AWOS 资料接收及处理

实时接收本场自观数据并完成格式转换及入库处理，同时在主业务系统发生故障后自动接管本场自观数据与地区中心资料交换的任务，并向主业务数据库系统分发数据，保证数据库内资料的完整。图2为AWOS资料处理流程图。

图2AWOS资料处理流程图

2.1.3 产品资料同步

通过ftp方式与地区中心进行产品资料的同步操作，将本场所需图形图像产品远程传输至本地，同时进行文件名称、文件长度检测以及入库处理。在通信主业务系统发生故障后，自动将所同步的产品资料分发至主业务的各数据库系统，以及将本场需要与地区中心进行数据交换的自动观测数据、雷达数据等图形产品进行实时上传。

2.1.4 数据存储及自动管理

将内存数据库作为并行备份系统的数据支撑，同时作为备份信息服务系统的数据源，系统自动完成内存库中资料的定时清除、定时迁移等系统级操作。

2.1.5 应急业务切换

通过业务检测模块实时监测通信主业务系统主机运行状态，包括asyn、awos、mfc等关键进程状态、系统LB百分比、各进程排队状态、线路排队状态等，一旦发现系统运行异常影响数据接收、分发、交换的情况，并行备份系统自动接管其处理任务，保证主业务数据库内数据的完整性和地区中心数据交换的及时性。由于备份系统中的信息服务平台能实现不间断的并行服务，所以无需对主业务系统的信息服务子系统进行额外的状态监测。图3为应急业务切换流程图。

图3 应急业务切换流程图

应急切换条件如下：①若并行备份系统一定时间内未接收到主业务系统存活信息，则进行整体切换。并行系统实时进行资料接收和同步，其整体切换包括报文转发、自观资料和产品文件上传以及向数据库子系统的分发。②一旦监测通信主业务系统LB满进程无法获取用于处理使用的共享内存空间，则进行整体切换。③监测通信主业务系统各进程运行状态，并针对各进程的状态进行相应切换。例如put进程无法运行时，则进行产品数据对中心上传的切换；分别监测asyn报文接收进程、asyn报文发送进程、asyn自观接收进程以及awos格式处理进程状态，并根据进程状态进行相应的切换。④监测通信主业务系统线路排队状态，如果线路排队有积压，则进行aftn报文转发切换。⑤暂定以上切换规则，具体业务应用可视实际情况及用户需求进行更新修改。

2.1.6 资料分发及上传

收到应急接管指令后，并行备份系统将接收到的aftn公报资料、自动观测资料、同步的产品资料以及本场产品资料（例如雷达资料）进行处理并入库，同时以ftp的方式向主业务中的各个数据库子系统分发资料至$HOME/data接口目录中，供数据库入库进程读取并处理。将需要与地区中心进行数据交换的本场资料，例如自动观测资料和雷达资料通过ftp方式上传至地区中心通信系统receive目录下。

2.1.7 与地区中心资料交换接口

并行备份系统通过ftp的方式完成产品资料的同步及通信主业务系统故障后产品资料和自动观测资料的上传任务。将文件系统目录作为系统接口，与地区中心通信系统进行资料交换，无需改变地区中心业务逻辑和任何业务配置文件，实现系统间的无缝衔接。

2.2 并行备份系统业务逻辑

实时接收并行异步线路的AFTN报文资料和AWOS资料，对公报进行检测、拆分以及自动观测资料的格式化转换，并将处理后的资料持久化至本系统内存数据库中；实时以ftp方式与地区中心进行数据同步，将本场所需产品资料下载到本地，并进行检测及入库处理；并行备份系统实时检测通信主业务系统运行状态，一旦发现其无法正常运行，则自动接管通信主业务系统对数据库资料的分发及本场数据的上传任务，实现系统间的无缝衔接；对外服务平台以内存数据库作为数据源实时提供报文检索、资料调取以及飞行文件打印等服务，为主业务系统中的数据库服务器和对外信息服务器故障提供应急保障。

系统逻辑架构如图4所示。

图4 通信并行备份系统逻辑架构图

3 结束语

民航气象服务是保证航空安全的重要前提，确保气象数据的稳定、安全、可靠是气象机务工作的重中之重。民航气象数据库通信并行备份系统的设计研究就是为当前民航气象数据库寻找一种合理的备份保障模式，消除了架构中的单点运行隐患，保证了业务运行以及信息服务的连续性，实现了对气象数据的可靠维护，从而更好地为航空安全提供优质服务。