CN104850452A - 一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，包括前端数据采集终端模块、交换网络模块、至少两个虚拟化服务器和存储模块；前端数据采集终端模块采集测发控系统各传感器数据和控制指令，并通过交换网络模块传输给虚拟化服务器，两个虚拟化服务器对测发控系统各个分系统各设备进行虚拟化，虚拟化后的各个分系统对前端数据采集终端模块采集的测发控系统各传感器数据和控制指令进行处理；存储模块对通讯数据进行备份，本发明可实现测发控系统对各分系统的运算资源一体化管理，具有获得信息安全性好、动态调度运算资源、数据交互可靠性高等优势，最大程度上满足了运载火箭测发控计算平台系统的要求。

Description

一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台

技术领域

本发明涉及一种测发控计算平台，特别是一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，属于运载火箭地面远距离测发控平台系统领域。

背景技术

现有航天远距离测发控计算平台服务器系统与存储系统采用多个服务器分别实现不同功能，进行数据计算和数据存储。

现有测发控计算平台服务器系统与存储系统缺点：

在现有网络平台的设计中，测发控各个分系统之间的数据交换和各分系统内部设备之间的数据交换均需要通过网络进行，因此，一组数据需要耗费几倍于自身数据量的网络资源才能完成不同设备之间的数据交换，对网络资源耗费严重，需要很大的网络带宽去解决数据传输的需求。

现在存储设备中使用的硬盘仍采用机械式设计，其故障率远高于它电子类器件。磁盘系统是数据的最终存储单元。任何一块硬盘的损坏就可能导致数据存取性能的严重下降，甚至是关键业务数据的完全丢失。

在现有测发控计算平台中，各个设备均拥有大量计算资源(服务器，包括CPU资源、内存资源、存储资源等)，但仅能为本系统提供服务且各个设备的硬件资源利用率很低，造成了硬件资源的浪费。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，通过虚拟化服务器虚拟测发控各分系统中的各个设备，完成各系统的数据处理、交互和存储工作，可实现测发控系统对各分系统的运算资源一体化管理，具有获得信息安全性好、动态调度运算资源、数据交互可靠性高等优势，最大程度上满足了运载火箭测发控计算平台系统的要求。

本发明的技术解决方案是：一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、至少两个虚拟化服务器和存储模块；

所述前端数据采集终端模块采集测发控系统各传感器数据和控制指令，并通过交换网络模块传输给第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、液位高度传感器和压力传感器，所述控制指令包括开关指令和加电指令；

所述两个虚拟化服务器为第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备进行虚拟化，虚拟化后的各个分系统对前端数据采集终端模块采集的测发控系统各传感器数据和控制指令进行处理；

第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器将测发控系统各个分系统之间的通讯数据和各个分系统内部各设备之间的通讯数据存储在存储模块中进行备份。

所述虚拟化后的测发控系统各个分系统之间的数据通讯和各个分系统内部各设备之间的数据通讯均在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器内进行。

所述第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器分别对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备中一个或多个设备进行虚拟化，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器共同完成对所有分系统中所有设备的虚拟化。

所述虚拟化后的测发控系统各个分系统和各个分系统内部各设备在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器之间的数据通讯通过交换网络进行。

所述第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器均采用刀片式服务器。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明利用两个虚拟化服务器来共同完成测发控系统的虚拟化，并且两个虚拟化服务器互为冗余，存储模块对两个虚拟化服务器的数据进行备份，显著减轻了服务器部件的突发故障对数据处理、服务提供的影响，显著提高了存储系统应对硬盘故障的能力，实现任何故障状态下的数据高效存取；

(2)本发明能够在单一虚拟化服务器上同时运行多个测发控分系统和测发控软件，且各分系统都在相互独立的空间内运行而互不影响，进而显著提高了计算资源的利用效率；

(3)本发明采用运算资源一体化设计，服务器与磁盘阵列组合设计，单台服务器内各虚拟分系统和分系统内部各设备之间的数据传输，直接在服务器内部传输，不需通过网络交换机，与传统测发控计算平台相比，显著降低了通过网络传输的数据量，传输效率高，减少了后端网络资源占用，并且提升传输可靠性，网络物理节点减少，可减少配备相应网卡，设备减少；

(4)本发明中的两个虚拟化服务器均采用了刀片式服务器，可根据实际应用需求来对两个虚拟化服务器的运算资源进行调整，在不增加部署空间的同时，所能提供的业务服务种类成倍增长，且存储效率和可靠性显著提高。

(5)后端采用运算资源一体化设计，各系统可按照自身需要申请计算资源与存储空间，如对资源的需求增加，不需进行硬件升级，通过虚拟化平台动态调度资源即可，从而可以根据各系统需求更合理使用服务器资源，提升资源利用率，节省成本；

(6)本发明中的存储模块应用磁盘阵列进行集中存储，有助于数据迁移、双机容错、故障切换等，有益于数据存储的可靠性，减少设备故障恢复时间，还有助于存储空间扩容。

(7)本发明中的存储模块应用磁盘阵列进行集中存储，使汇总数据的转存、备份等任务在磁盘阵列内直接完成，无需占用后端网络带宽资源或服务器的CPU资源，减少后端网络资源占用，并且提升传输可靠性。

(8)后端采用运算资源一体化设计，取消各系统分散的服务器、工作站，可进行集中管理，统一杀毒，杜绝了由各系统工作站传入病毒的可能性，增强了地面测发控网络的安全性；同时后端设备数量减少，网络连线减少，由于去除各系统维护自身计算机类设备的负担，不再需要考虑自己所需的硬件设备，可以减少设备保障人员，设备恢复时间缩短，有利于缩短测试发射流程。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

本发明提供了一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，用于CZ-3A远距离发射过程中，通过服务器虚拟化构建与磁盘阵列冗余合理化设计的方式，使得能够对总体网中各分系统的数据进行更高效、可靠的计算及存储。如图1所示为本发明的平台系统构成，从图1可知，本发明提供的一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、至少两个虚拟化服务器和存储模块；

所述前端数据采集终端模块采集测发控系统各传感器数据和控制指令，并通过交换网络模块传输给第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、液位高度传感器和压力传感器，所述控制指令包括开关指令和加电指令；

所述两个虚拟化服务器为第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备进行虚拟化，虚拟化后的各个分系统对前端数据采集终端模块采集的测发控系统各传感器数据和控制指令进行处理；所述虚拟化后的测发控系统各个分系统之间的数据通讯和各个分系统内部各设备之间的数据通讯均在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器内进行。

第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器还可以分别对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备中一个或多个设备进行虚拟化，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器共同完成对所有分系统中所有设备的虚拟化，虚拟化后的测发控系统各个分系统和各个分系统内部各设备在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器之间的数据通讯通过交换网络进行。

第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器将测发控系统各个分系统之间的通讯数据和各个分系统内部各设备之间的通讯数据存储在存储模块中进行备份；

所述第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器均采用高性能刀片式服务器、共享式磁盘阵列构建服务器集群，并配合VMware软件部署虚拟化计算平台，以满足业务处理的连续性、可靠性要求。其主要技术优势体现在以下几方面：

1)刀片式服务器的集成密度能达到14块刀片(一块刀片服务器等同于一台机架服务器)，所能提供的业务服务种类可成倍增长，且部署空间不会有任何增加；

2)刀片式服务器可同时集成10GE网络接口、8GB FC或6GB SAS存储接口，通过高速连接磁盘整列，数据存储容量几乎可达到无限，且存储效率会显著提高；

3)刀片式服务器与磁盘阵列的组合设计，将使汇总数据的转存、备份等任务在磁盘阵列内直接完成，无需占用后端网络带宽资源或刀片式服务器的CPU资源；

4)刀片式服务器与磁盘阵列的组合有助于构建虚拟化的计算环境，虚拟机之间可实现任务迁移、双机容错、故障切换等高级功能，有益于业务应用的可靠性设计。

在新一代测发控计算平台的设计中，采用磁盘阵列冗余设计保障数据的可靠、高效、安全存储，实现多块硬盘同时故障下(非同一RAID-1组中)数据不会丢失；任何数据存取操作均有安全日志记录；存储容量几乎可以无限扩展等功能。磁盘阵列的冗余设计可以显著提高存储系统应对硬盘故障的能力，实现任何故障状态下的数据高效存取。其主要技术优势体现在以下几方面：

1)使用磁盘阵列提供全部数据的统一存储，提高硬盘存储效率并提供集中安全管控能力；

2)配置RAID-10+SPARE硬盘控制冗余技术，提供更高的存储可靠性和数据访问性能；

采用高性能刀片式服务器、共享式磁盘阵列构建服务器集群。针对现有网络平台中总体网配置的多台服务器，可以通过“服务器整合解决方案”集成于刀片式服务器中，并将“实时数据库应用”、“历史数据库应用”、“浏览应用”、“终端应用”、“备份应用”等全部业务整合到三/四块刀片服务器中；

配合VMware软件部署虚拟化计算平台。采用VMware公司的vCenter作为虚拟计算环境的主要监控和管理工具。同时监控物理机和虚拟机的实时运行状态(CPU、内存、磁盘、网络资源等)，配置并调度虚拟机的高可用性功能(High Availability、Fault Tolerance、vMotion等)。

本发明中计算平台只需要两台4路*10核，内存为500G的虚拟化服务器，硬件成本为40万，用这两台虚拟化服务器可以虚拟出40台设备，虚拟出的设备硬件成本为200万，由此可见，用本发明中基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台可以大大的降低硬件成本。

若利用本发明中一台虚拟化服务器去虚拟化所有分系统的所有设备，则测发控分系统之间和分系统内部各设备之间的数据无需通过网络进行传输，大大降低了对网络带宽的要求。

利用虚拟化服务器可以使得服务器的硬件资源利用率达到40％以上，而传统设备的硬件资源利用率只能达到10％左右，由此可见，利用虚拟化的服务器可以使得硬件资源利用率大大提高。

Claims (5)

1.一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，其特征在于包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、至少两个虚拟化服务器和存储模块；

所述前端数据采集终端模块采集测发控系统各传感器数据和控制指令，并通过交换网络模块传输给第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、液位高度传感器和压力传感器，所述控制指令包括开关指令和加电指令；

所述两个虚拟化服务器为第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备进行虚拟化，虚拟化后的各个分系统对前端数据采集终端模块采集的测发控系统各传感器数据和控制指令进行处理；

第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器将测发控系统各个分系统之间的通讯数据和各个分系统内部各设备之间的通讯数据存储在存储模块中进行备份。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，其特征在于：所述虚拟化后的测发控系统各个分系统之间的数据通讯和各个分系统内部各设备之间的数据通讯均在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器内进行。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，其特征在于：所述第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器分别对测发控系统的控制分系统、测量分系统、动力分系统、发射支持分系统和总控网分系统各设备中一个或多个设备进行虚拟化，第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器共同完成对所有分系统中所有设备的虚拟化。

4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，其特征在于：所述虚拟化后的测发控系统各个分系统和各个分系统内部各设备在第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器之间的数据通讯通过交换网络模块进行。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的高可靠测发控计算平台，其特征在于：所述第一虚拟化服务器和第二虚拟化服务器均采用刀片式服务器。