基于虚拟机技术的地震应急指挥系统

摘要：基于虚拟机技术的地震应急指挥系统可将原本需要部署在多台服务器上的系统在一台高性能服务器上进行实现，节约资源的同时使整个系统的冗余备份及异地移植更加方便灵活；虚拟机的快速恢复功能又可将系统的日常运维及二次开发能力增强。基于虚拟机技术的地震应急指挥系统，可大大提升整个系统的稳定性、灵活性、可靠性。

关键词： 虚拟机；地震应急；指挥系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6821-06

地震应急指挥系统包含了ORACLE数据库、ARCSDE数据引擎、WEBLOGIC中间件服务平台、认证系统、系统总线、评估系统、辅助决策系统等众多基础软件平台及业务软件。系统的复杂性带来不稳定性，但系统的特殊性又要求整个系统必须具有高可靠性、高稳定性，因此整个系统的冗余备份显得十分重要。目前，地震应急指挥系统运行在两台数据库服务器、五至六台应用服务器上，通过系统总线方式进行通讯、控制。简单照搬常规的冗余备份不但耗资巨大、费时费力，而且不利于推广应用。系统的复杂性还使日常运行维护、异地移植及二次开发的难度加大。本文通过运用先进的虚拟机技术，在一台高性能服务器上，结合现有地震应急指挥系统基础平台与应用软件，实现整个技术系统的业务应用，从而达到整个系统冗余备份的目的。同时利用虚拟机技术可实现一台主机内不同虚拟机的内部网络通信功能，使异地移植功能更加方便、灵活，虚拟机强大的镜像恢复功能又可为整个系统的日常维护及二次开发提供有力支持。先进的虚拟机技术与地震应急指挥系统相结合，大大提高了整个地震应急指挥系统的稳定性、可靠性、灵活性。

1 虚拟机技术介绍

虚拟机就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒。目前流行的虚拟机技术主要有虚拟仪器、虚拟显示、虚拟机等。本文主要运用虚拟机技术在一台高性能服务器中实现整个地震应急指挥系统的业务应用。

1.1 虚拟机基本概念

虚拟机.即为由虚拟机软件模拟出来的计算机或称为逻辑上的计算机。通过虚拟机软件，可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟计算机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。对于使用者来说虚拟机只是计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言.它就像是在真正的计算机中进行工作。

1.2 主流虚拟机

目前流行的虚拟机软件有VMware、Virtual PC和Oracle VM Vi rtualBox等.它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机，用于安装Linux、OS/2、FreeBSD、Windows等操作系统。

VMware Workstation是VMware公司出品的一款虚拟机软件。利用它可以在一台电脑上模拟出若干台机器，这些虚拟机如同真实机一样各自拥有自己独立的操作系统、CPU、硬盘、内存及其他硬件，你可以像使用普通计算机一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，所有这些操作都不会对真实主机的硬盘分区和数据造成任何影响和破坏。VMware虚拟机的最大特点是不需要重新开机就能在一台电脑上同时运行多个操作系统，这跟在同一台PC机上安装多操作系统是不同的。PC机上的多操作系统安装，在任一时刻，只能运行其中的一个系统，如果想切换到其它系统，必须重新启动机器。而在虚拟机环境下，多个操作系统可以同时运行，人们可以与对待标准的Windows应用程序那样在多个操作系统之间来回切换，而不需要重新启动机器。最值得关注的是VMware强大的网络功能，可将多个虚拟机联接在一起，组建一个局域网，这个网络的行为与真实的网络完全一致，而且不用担心损坏虚拟网卡和虚拟交换机。

考虑到VMware虚拟机强大的网络功能及快照恢复功能等，本文采用VMware作为虚拟机软件。

2 虚拟机技术的地震应急指挥系统

地震应急指挥系统包含了ORACLE数据库、ARCSDE数据引擎、系统总线、评估系统、辅助决策系统等众多基础软件、支持软件及业务软件。部署于ORACLE数据库上的地震应急基础数据库是整个系统的核心与基础。ARCSDE空间数据引擎、ARCIMS空间数据服务软件、WEBLOGIC中间件等基础软件为业务系统与支持系统的运行提供了服务与环境，用户日志系统、总线系统等支持系统为业务软件的运行提供了支撑保障。

以上各种软件部署在不同的服务器及操作系统上，要想运用虚拟机技术实现地震应急指挥系统的冗余备份、异地移植及灵活应用，首先应实现网络平台的搭建。在搭建好包含不同操作系统的虚拟网络平台后，在虚拟系统中建立地震应急基础数据库，同时部署配置ARCSDE空间数据引擎、ARCIMS空间数据服务软件、WEBLOGIC中间件等基础软件，再进行各业务系统的部署，最后在基础数据的支持下进行综合调试。下面将分别对虚拟机技术与地震应急指挥系统结合下的网络平台搭建、数据库部署、业务系统部署调试等进行探讨。

2.1 网络平台搭建

目前地震应急指挥系统安装部署在两台数据库服务器，五至六台应用服务器上。各个服务器通过物理网络连接，一旦网络发生故障，会造成整个系统的运行不畅。且物理网络的连接使整个系统的冗余备份、异地移植等变得复杂、困难。利用虚拟机技术，可在一台服务器上搭建包含多个不同操作系统的虚拟服务器网络平台。每台虚拟服务器添加双虚拟网卡，一个网卡采用Host-Only网络模式，一个网卡采用Bridge网络模式。各虚拟服务器之间即可通Host-Only网络模式，实现同一台主机的内部网络通信连接，完全避免外部物理网络故障给整个系统带来的影响；也可通过Bridge网络模式，实现通过外部网络外界访问系统的目的。

按照现有地震应急指挥系统的安装部署情况，Oracle数据库和ArcSDE数据引擎安装部署在Linux系统上，其余支持系统及业务系统均安装部署在Microsoft 2003 Server系统上。因此在虚拟机中，可虚拟一台Linux服务器作为数据库服务器，虚拟两至三台Microsoft 2003 Server作为应用服务器。

虚拟网络平台搭建完成后，通过Bridge虚拟模式网卡，还可模拟出一个与真实相差无几的客户端/服务器环境，便于对Oracle Net组件及通过ArcGIS Desktop连接ArcSDE进行配置使用。

2.2 数据库的部署

地震应急基础数据库是整个系统的核心，各业务系统需在地震应急基础数据库的支持下才能正常运转。数据库的运行正常与否直接影响着整个系统的运行状态。从地震应急指挥系统的日常运行来看，每一次数据库出问题都会给整个系统带来灾难性的影响。另外，由于地震应急指挥系统24小时不间断运行，每日运维也在不断计算，产生了大量的计算结果及运行日志，各业务系统的表空间、系统表空间等常常需要清理、扩展。数据库在日常工作中操作频繁，任何一个误操作都可能带来严重后果。通过在虚拟数据库服务器上部署地震应急基础数据库，可利用虚拟机“闪回”镜像技术实现冗余备份，不必担心数据库运行异常。更可通过在虚拟服务器上操作来验证对真实数据库的操作是否正确，起到提前试验的目的。

在已搭建好的虚拟数据库服务器上，通过安装部署ORACLE数据库和ARCSDE数据引擎，建立用户及表空间，导入基础数据等可实现地震应急基础数据库的部署，为整个系统的冗余备份、异地移植、快速恢复等打下坚实的基础。地震应急基础数据库的更新也是地震应急指挥系统的一项重要工作。运用虚拟数据库，可先将需要更新的数据导入虚拟数据库中，通过各虚拟业务系统的运行使用，确认无误后再导入真实数据库，大大提升数据库的安全性、稳定性。

2.3 业务系统部署

业务系统是地震应急指挥系统的主干。在地震应急基础数据库的支持下，业务系统通过计算产生各种评估结果、报告和辅助决策信息供指挥人员参考。整个地震应急指挥系统共包含14个业务软件，目前部署在5至6台应用服务器上。软件数量所用服务器数量较多，造成了运行环境复杂、运行成本较高和系统备份较难等问题。利用虚拟机技术，在一台高性能服务器上，完成虚拟网络平台及数据库的搭建后，可将众多业务软件部署在划分成多个虚拟服务器的单一服务器上，实现整个系统的冗余备份。

另外各业务系统运行时，通过系统总线相互关联，一个系统的计算结果，往往是其他系统的运算依据，系统之间复杂的内部联络也使得单一系统的运行故障会影响整个系统，对系统的稳定性造成影响。

利用虚拟机技术，可对每台虚拟应用服务器随时进行备份，发生问题后，利用“闪回”功能，迅速回到正确状态，在提升整个系统稳定性的同时，也为日后二次开发、本地化研究打下了坚实基础。

2.4 应急指挥系统冗余备份测试

在虚拟网络平台上，部署好地震应急基础数据库及各相关业务软件之后，可通过人工触发地震来测试整个虚拟地震应急指挥系统的性能，检验基于虚拟技术的地震应急指挥系统能否实现对原有系统的冗余备份。通过使用镜像“闪回”技术，可检验系统的快速恢复功能。机机的镜像管理器，可使使用者随时保存当前镜像，也可回到任意保存了镜像的时刻，整个系统状态将和保存镜像时的状态一样。

通过异地拷贝虚拟机文件，可检验基于虚拟机技术的地震应急指挥系统的异地移植灵活性。虚拟机表现为一系列的虚拟机硬件配置文件及虚拟磁盘文件，在部署虚拟机时，不同的虚拟机可设立不同的名称，只需将不同虚拟机的硬件配置文件及磁盘文件简单复制，即可实现跨平台的异地部署。

3 基于虚拟机技术的系统的优点

利用虚拟机技术，在一台高性能服务器上建立的地震应急指挥系统具有良好的稳定性、可靠性、灵活性，其主要优点如下：

1）易于实现整个应急指挥系统的备份及转移部署。

虚拟机可表现为一系列的虚拟机的虚拟硬件配置文件及虚拟磁盘文件，这些文件均可方便地刻录备份，并在各种不同系统的虚拟机中加载运行，实现系统的跨平台部署。

2）便于数据库更新。

数据库更新前，首先在虚拟机搭建的备份系统中进行更新并进行充分测试，确认数据的有效性后，再导入正式系统。

3）无需掌握复杂的系统备份及恢复过程便可实现快速的系统恢复操作。

虚拟应急指挥系统可随时对整个系统进行备份，当系统出现故障时，可方便的利用虚拟机的快照“闪回”功能实现整个应急系统的快速恢复。

4）可对系统大胆进行各种二次开发及调优操作。

以往对系统的二次开发或调优操作时，考虑到系统的稳定性，往往不敢放手试验，现在利用虚拟机的快照“闪回”功能，可对系统进行大胆操作。

4 结束语

基于虚拟机技术的地震应急指挥系统，使原来需要两台数据服务器，六台应用服务器的整个系统在一台高性能服务器上即可实现。基于虚拟机技术的地震应急指挥系统还可利用“闪回”技术，记录操作过程的每一步，方便技术人员随时回到上一次的原始状态，减少了每次试验的重复步骤，在提高效率的同时也增强了开发、试验的灵活性、可恢复性。而且通过虚拟机技术在一台服务器上实现的地震应急指挥系统，启动快速、移植方便，可为现有地震应急指挥系统提供快速安全灵活的冗余备份，提升整个系统的安全性、实用性、可靠性。

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