CN104991483B - 一种基于虚拟化技术的测发控远程监控平台 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟化技术的测发控远程监控平台，包括前端数据采集终端模块、交换网络模块、远程监控模块、虚拟化服务器模块和存储模块；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模块，虚拟化服务器模块对测发控分系统各设备进行虚拟化，各个分系统对各传感器数据和控制指令进行处理；存储模块对数据进行备份；远程监控模块向各虚拟设备发送操作指令，并显示数据。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、实时进行远程监控等优势，最大程度上满足了运载火箭测发控监控平台的要求。

Description

一种基于虚拟化技术的测发控远程监控平台

技术领域

本发明涉及一种测发控监控平台，特别是一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，属于运载火箭地面远距离测发控监控平台系统领域。

背景技术

现有航天远距离测发控网络平台采用浏览交换机通过防火墙连接到后端网络获取浏览数据。

现有远距离测发控监控平台缺点：

现有远距离测发控网络平台监控系统数据浏览模式在后端网络中会产生较大的组播流量，对网络带宽要求较高，不易于实现远程异地的数据传输不能提供远程异地的数据浏览和判读服务，而远程异地数据浏览和判读服务是飞行任务期间的发射场判读人员数量和工作周期降低的必要条件，针对今后高密度发射的需求，大量设计人员长期在靶场工作对于后方的设计工作、人员培养和成本控制都将带来不利影响。

现有远距离测发控网络平台监控系统对浏览终端的硬件性能要求较高，不能通过瘦客户机、平板电脑、手机等实现数据浏览。

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测发控监控平台，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，并RDP协议通过远程监控，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、实时进行远程监控等优势，最大程度上满足了运载火箭测发控监控平台的要求。

本发明的技术解决方案是：一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、远程监控模块、虚拟化服务器 模块和存储模块；

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虚拟化服务器模块，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；

所述虚拟化服务器模块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接收远程监控模块发送的操作指令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；

虚拟化服务器模块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；

远程监控模块通过交换网络模块登录虚拟化服务器模块各个分系统内部的各设备，向各设备发送操作指令，并对各设备的数据进行显示。

所述虚拟化服务器模块包括至少两个虚拟化服务器，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。

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。

所述远程监控模块通过虚拟桌面基础架构，即VDI技术登录虚拟化服务 器模块各个分系统内部的各设备，向各设备发送操作指令，并对各设备的数据进行显示。

所述VDI技术采用RDP协议。

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。

(9)本发明中的远程监控采用RDP协议进行，单台标清显示界面的带宽占用通常在10K左右，网络访问的数据流量明显减少，在远程监控端直接使用硬件要求很低的瘦客户机、平板电脑、手机即可进行实时监控，大大降低了对监控终端的要求。

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测发控监控平台，用于某型号运载火箭远距离发射过程中，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测发控监控平台，包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、远程监控模块、虚拟化服务器模块和存储模块；

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虚拟化服务器模块，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；

所述虚拟化服务器模块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接收远程监控模块发送的操作指令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；

所述虚拟化服务器模块包括至少两个虚拟化服务器，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。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。

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。

虚拟化服务器模块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；

远程监控模块通过交换网络模块登录虚拟化服务器模块各个分系统内部的各设备，向各设备发送操作指令，并对各设备的数据进行显示。

在现有测发控监控平台的设计中，测发控监控平台提供本地测试数据实时浏览、历史数据浏览服务。现有的测试数据浏览模式在后端网络中会产生较大的组播流量，不易于实现远程异地的数据传输。为了更好的满足今后对本地和异地同时数据浏览的需求，在新一代基于虚拟技术的测发控监控平台的设计中，在保留现有组播模式并进行优化的前提下，利用刀片式服务器、磁盘阵列和虚拟化技术的综合优势，通过“虚拟桌面基础架构”(VDI，Virtual Desktop Infrastructure)技术，同时提供本地和远程异地的数据浏览与判读。

VDI是针对“云计算”环境中终端接入开发的通用技术，常用的标准协议有PCoIP、RDP两种，均采用“位图流”协议实现，即应用程序在远程主机上运行，然后通过单播协议传输位图至本地终端。两种VDI协议的主要技术区别如下：

RDP(Remote Desktop Protocol)传输所有的桌面位图流，使用远程主机GPU执行所有的编码，对CPU资源的消耗较少。典型应用例如Microsoft的VDI解决方案。

PCoIP(PC over IP)仅传输桌面变化的位图流，使用远程主机CPU执行所有的编码，对CPU资源的消耗较大。典型应用例如VMware的VDI解决方案。

以上两种VDI技术对终端接入设备的硬件需求都很低，均可以采用瘦客户机、平板电脑甚至手机显示桌面位图流。PCoIP和RDP共有的技术特点包括：

网络访问的数据流量明显减少，单台标清显示界面的带宽占用通常在10K左右；协议内嵌完整的认证、加密、压缩技术，同时支持数据通信领域的高级加密方式；

远程主机均支持动态的资源分配、断点续显等功能，能保证接入设备的连续显示。

本发明中使用的协议为RDP，传统的远程监控平台终端监控设备的要求为：双核CPU，内存4G以上，而采用RDP协议的远程监控平台终端监控设备只需要瘦客户机、平板电脑、手机即可，对终端监控设备的要求大大的降低了，提高了测发控监控平台的便捷性。

在新一代测发控监控平台的设计中，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)。

Claims (8)

1.一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于包括：前端数据采集终端模块、交换网络模块、远程监控模块、虚拟化服务器模块和存储模块；

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虚拟化服务器模块，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；

所述虚拟化服务器模块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接收远程监控模块发送的操作指令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；

虚拟化服务器模块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；

远程监控模块通过交换网络模块登录虚拟化服务器模块各个分系统内部的各设备，向各设备发送操作指令，并对各设备的数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于：所述虚拟化服务器模块包括至少两个虚拟化服务器，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。

3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于：所述虚拟化后的测发控监控平台的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。

4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，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。

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于：所述虚拟化后的测发控监控平台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。

6.根据权利要求2所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，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。

7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于：所述远程监控模块通过虚拟桌面基础架构，即VDI技术登录虚拟化服务器模块各个分系统内部的各设备，向各设备发送操作指令，并对各设备的数据进行显示。

8.根据权利要求7所述的一种基于虚拟化技术的测发控监控平台，其特征在于：所述VDI技术采用RDP协议。