基于虚拟化技术的民航气象数据库系统的应用设计

时间:2022-06-02 11:45:03 公文范文 浏览次数:

报告要素处理模块”、“质量控制模块”、“数据库入库模块”组成。其中除“报文数据处理接口模块”外,都是由一组程序组成。例如公报处理模块,由于有多种不同的公报格式,对应每一种公报就有相应的公报处理程序。

航空气象报文资料数据处理程序长驻内存,为可重入程序。一经启动,虚拟化系统可按控制参数的设定定时扫描通信接口目录,如果发现有报文文件就读入报文,分离一份公报,调用与之相应的处理程序,对一份公报处理完成后继续下一个公报,直到该报文文件处理完成,将该文件从通信接口目录中删除,转入垃圾备份目录,然后处理下一个报文文件。

为了有效解决机场信息系统所面临的难题,本文拟采用两台IBM服务器虚拟平台软件的服务器虚拟化整合解决方案。(如表1)

民航信息系统解决方案主要由两台IBM服务器构成信息系统的资源池,可有效避免服务器出现硬件故障时,只有1台服务器提供服务,导致资源负荷过度集中而形成性能瓶颈;通过1台低端独立的PC服务器安装v Center完成资源池的集中管理;本方案不需要独立的磁盘阵列,系统中需要的共享存储由V M ware的专为中小企业打造的VSA组件、利用服务器的本地存儲来实现;针对集群HA问题,可通过使用V M ware v Sphere自身拥有的HA功能解决,在硬件平台级别,不需要额外的HA软件。

方案分析:

资源利用率提升情况:采用两台IBM服务器虚拟平台软件的服务器虚拟化整合解决方案后,各类资源的利用率明显提升。同时,机房设备采用量减少,包括数据中心机房空间、机柜数量、交换机端口及网线数量、耗电量、空调和人力成本,实现绿色机房、节能减排的目标。

模板功能提升系统的可维护性:模板功能可通过向虚拟化平台申请所需的硬件资源,安装操作系统后,完成配置数据库管理软件和应用服务器,验证确保应用成功运行后,利用克隆功能把所有的IBM制作为模板,放入模板仓库中。后期部署则直接通过VM模板完成部署,简化了现场安装部署工作复杂程度,缩短应用上线时间,简化了系统维护的难度。

系统的高稳定性:方案通过V M ware v Sphere的HA及VSA,可以实现可靠的运行环境,任何一台服务器的失败,V M ware v Sphere虚拟化平台都可以自动发现,并把失败的服务器从可用服务器列表中剔除,从而保证任意时间用户请求的计算资源都是建立的可用的服务器之上。同时,通过功能,还可以保证失败的虚拟机计算资源可以自动迁移到其他可用的服务器上。

5.2 数据结构

数据库的数据结构由数据库目录结构,数据库表和字典组成。

5.2.1 数据表

数据表根据存取的时间和种类不同有不同的表结构。如:公报表,报告表,要素表和图形图象表等,在如有实时库表,历史库表和反演库库表。

5.2.2 数据字典

数据字典是对数据的说明。这种说明数据的数据也称为元数据。数据字典存放在目录字典目录中,数据库建立是由应用程序读出在数据库中建立数据字典表。如控制字典表,清除字典表和区站号字典表。

5.2.3 数据库目录结构

数据库目录结构中由四部分组成,执行程序目录;源程序目录;字典目录;数据工作目录。对于数据目录中又分四个子目录分别为:口志文件存放目录;监控信息文件存放目录;存档备份文件目录;通信与数据库接口目录。不同的目录中存放不同的文件。

5.3 程序结构

整个系统下分为三个子系统:数据库数据生成子系统、数据库数据检索应用子系统以及数据库系统管理子系统。

5.3.1 数据库数据生成子系统的作用是将从通信系统收集到的气象资料进行收集、处理、存储归档作用。按气象资料类型分类主要由气象报文的处理储存、航空报文的处理储存、图形图像及各点资料处理储存三部分程序组成,分别包括地面和探空实况资料处理模块、口常航空报文处理模块、数值预报格点资料处理模块、雷达和卫星云图图像资料处理模块等各类常规数据处理模块,其分类归档主要是依靠文件的命名规则实现。

5.3.2 数据库检索应用子系统的使用对象是用户,其作用是为气象预报人员和航空气象用户提供各机场实况报文、预报、图像图形产品、重要气象信息等丰富的气象产品。数据库检索应用子系统由:程序检索调用接口函数、图形界面用户管理程序组成。

5.3.3 数据库系统管理子系统主要面向系统管理员或维护人员,包括数据存档/恢复程序、数据自动/手动清除、数据库管理程序、数据库监视信息采集程序构成。包括数据存档模块、存档数据恢复模块、数据库手动清除模块、数据库自动清除模块、元数据加载模块、数据表生成模块、字典数据载入模块、数据库进程信息采集模块、数据库口志信息采集模块、数据库数据统计信息采集模块等。

5.4 系统功能设置

(1)库生成功能是指从将通信系统或其它加工系统获取的气象资料进行格式检测和转换,然后按数据库所设计的格式写入库中。民航气象数据库应用系统获取资料方式主要通过通信分系统获得,通信分系统将收到的数据分门别类存放在指定的接口目录,然后由数据库处理程序读出数据进行处理入库,另外系统库生成功能还可以通过分布式恢复功能和存档功能分别从其它的系统数据库中和存档文件中生成数据。

(2)质量控制功能主要是针对实况观测资料而言的。从气象数据特点来看民航气象数据库应用系统需要对实况观测进行两个方面的检测:一是对各种实况观测资料编码格式进行检测,检测项目包括观测资料种类标志检测、台站号检测、经纬度检测、组指示码检测及数字字母变换检测等等,在检测的同时,对于不符合格式规定但又在业务允许范围内的错,则需要按预定的原则自动订正,而对于不能订正的则将其相应的要素作缺测值处理,如果是特别严重错误致使系统无法进行修订的报文则需要将整份报告舍弃。另外一方面是需要对部分气象要素值的物理意义进行质量控制,比如气温的值范围应该在常理范围内等,因此检测内容需要有要素极值检测、要素值和时间一致性检测等。

(3)为了维持库生成程序的正常运行,民航气象数据库应用系统需要检测由于资料异常问题而出现的库生成程序的中断或死循环,并设法跳过该异常资料的处理进程。

(4)针对不同的用户民航气象数据库应用系统需要有不同的方式提供检索服务功能。针对数据库维护人员可以采用程序调用方式,即通过接口提交参数从而获得所需资料;而针对资料使用人员(航空气象用户和气象预报人员)则需要采取分布式的检索方式,用户必须首先通过授权,然后通过系统界面查询检索到分布式数据库系统中的任意节点库数据。

6 结论

过去几年来,基于软件的虚拟化技术在民航系统上迅猛发展,更强大的功能和更简单的管理使得虚拟化己经成为横向扩展硬件资源共享的一项重要技术,迈渐走向成熟和普及。虚拟化技术若要实现其全部潜能并拓宽其应用范围,必须与硬件实现更紧密的结合。随着技术的纯熟,硬件辅助的虚拟化技术,虚拟仕技术投入实用的成本和复杂性大幅降低,虚拟化技术的发展也从此进入了一个全新的时代,正朝着更强大、更高效、更可靠、更灵活的方向迈进。随着民用航空运输的快速发展,各国对民航业务运行系统的投入也不断加大,先后有美国和欧洲在空管运行上提出了发展规划,同时也为我国民航事业的发展特别是空管运行方面提供了借鉴的思路,在各国的运行发展规划虚拟化航空气象系统的建设和运行能力的增强是其发展的重点,而虚拟化数据库应用系统的建立也正好是民航气象业务运行不断发展的一个体现。

参考文献

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