硅谷杂志:云计算在飞行试验数据处理中的探索 |
| 2012-11-10 18:17 作者：张阿莉 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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[硅谷网11月10日文]据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，针对飞行试验数据处理系统使用过程中所遇到的许多问题，将云技术引入到飞行试验数据处理中来，探索云计算应用到飞行试验数据处理中的优势，并阐述云计算对试飞数据处理的影响。
1飞行试验数据处理技术
飞行试验数据处理是飞行试验工程中非常重要的一个环节。一般地，飞行试验数据处理可以分为实时处理和事后处理。实时处理是与飞行试验同步进行的数据处理，为试飞工程师、飞行试验指挥员提供数据显示，监视飞行过程中飞机及系统的运行状态，保障飞行安全。事后数据处理是飞行试验结束后进行的数据处理[1]。对于大多数型号的数据处理模式都是采用单机数据处理，单机数据处理由于涉及机载测试记录、遥测卸载、数据处理等环节，因此处理效率很低，随着大飞机的试飞工作展开，数据量剧增，试飞参数大大增加，像大飞机单架次数据量达80GB。如果按照传统模式完成如此大的数据量的数据处理，确有困难，必须在有专门的数据存储下，完成数据处理的网络化。
飞行试验数据处理系统（简称FTDPS）（图1）是一个基于J2EE技术架构的网络数据处理系统。采用C/S、B/S多层体系结构，以分布式网络计算技术、应用中间件实现用户工程实际应用，在确保飞行试验数据安全管理的同时，方便了用户的技术应用，提高了系统的应用灵活性。
用户通过浏览器实现数据处理服务请求的准备，服务器接到服务请求后，启动数据库系统中分布式中间件接口数据处理软件，利用存储在阵列的试飞数据文件，完成用户的服务计算请求，然后将结果返回给数据处理系统。
尽管网络化处理模式相比传统的数据处理模式，确实是向前迈了一大步。但是随着后续试飞工作的逐渐展开，有很多问题需要我们来考虑：由于该系统借助园区网这个平台，随着数据量剧增所带来的带宽瓶颈；随着每架次数据量剧增，系统上传数据速度太慢；在处理过程中，有些帐号不能和调度建立连接进行数据处理；数据量剧增带来的数据处理速度是否能满足课题的要求等问题。
由此带来的对于海量试飞数据的存储管理模式、飞行试验数据处理系统调度算法的优化模式、海量试飞数据的快速处理模式、园区网网络负载均衡等问题的思考。
图1飞行试验数据处理系统
2云计算概述
2.1云计算的定义
云计算是一种超大规模的虚拟运算能力，它是在分布式处理、并行处理、网格计算等基础上提出的一种新型的商业计算模式，可以将计算机集群的超级计算模式运用到各种需求上，然后集中起来作为一种服务提供给用户。其工作原理是通过网络将庞大的计算处理任务分拆成无数个较小的子任务，再交给由多台服务器组成的系统计算分析后将处理结果回传给用户[2]。
2.2云计算的应用
国外方面，自从2006年Google公司提出云计算后，云计算的发展十分迅速。军事领域，在美军国防信息系统局、美国防部、美国政府都在应用云计算技术；其他领域，Google、微软、IBM、杀毒行业都在充分推广“云计算”。
与国外相比，国内云计算起步较晚。但是云计算技术应用的浪潮不可阻挡。像2010年北京20万亿次云计算平台通过专家鉴定；惠普携“融合”理念让云计算落地中国；微软在中国首发最新版云计算开发工具等；全国掀起一场”云“的热潮[3]。
3云计算应用到飞行试验数据处理中的优势
云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物[4]。
1）云计算拥有超强的计算能力。它可以为普通用户提供每秒10万亿次的计算能力，完成用户的各种请求服务，这种超级计算能力在普通计算环境下是难以达到的。云计算的超强计算能力正好可以为海量试飞数据的快速处理模式提供参考。
2）云存储（cloudstorage）作为云计算研究热点延伸和发展出来的新概念，正在受到来自学术界与工业界越来越多的关注，云存储服务系统为网络海量数据的存储提供了有效的解决方案，在最大程度节约成本的情况下，提供了一个完善的备份、容灾的数据中心。尽管云存储概念提出的时间还不长，却已在解决大规模非结构化数据的在线存储、查询、备份等方面起到了重要的作用[5]。那么能否将云存储技术应用到飞行试验数据存储管理技术当中来是我们值得考虑的。
3）能否利用现有的云技术来优化飞行试验数据处理系统调度算法？
4）云计算的最大优势成本极低；由于云的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，云的自动化集中式管理使使用者无需负担高昂的数据中心管理成本，云的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受云的低成本优势。
4云计算对试飞数据处理的影响
1）利用云计算技术对试飞数据处理系统资源进行整合，提高飞行试验数据处理能力。
随着后续型号试飞工作的开展，试飞参数越来越多，试飞数据量剧增，数据量由GB级到TB级。为了满足型号试飞需要，经常需要申请经费来添置服务器，存储设备等，每次采购的型号不同，很多设备不能兼容，只能闲置下来，等待报废。这样不仅浪费了人力、物力还浪费了国家钱财。能否可能在经费、人力、物力和技术等有限的条件下完全满足用户的需求。云计算技术的出现可以有效地解决这些问题。定制服务整合闲置服务器
2）云计算降低硬件更新时间，节约资金。
随着航空事业的快速发展，网络化的试飞数据处理模式需要大量的资金投入购买硬件设备，而且每年这些硬件的维护费用都很高。云计算的一大特点会使成本降低，数据处理服务器使用常规服务器即可，避免使用昂贵小型机和专用存储设备，使得投入硬件成本会越来越低。
3）云计算提高了试飞数据的容灾备份能力。
飞行试验数据是航空武器研制过程飞行试验所获得的最宝贵的科研信息资料，凝聚了设计、制造、试飞等多方面技术人员的心血，甚至冒着生命危险而取得。随着型号试飞任务的急剧增加，试飞数据量剧增，随之带来对这些试飞数据的存储管理提到了日程，特别是试飞数据的容灾备份能力的考虑，一旦发生意外情况，后果不堪设想。目前，NAS、SAN网络数据存储技术虽然给试飞数据存储带来了极大的便利，但都有各自的局限性。可以考虑云存储技术，利用云存储，数据被存放到多个第三方的服务器上，而不像传统的网络数据存储那样存放在专用的服务器上。云存储数据不受意外删除或硬件损坏等的困扰。由此可见，云计算技术这种强大的存储能力和超强处理信息动态伸缩能力为海量试飞数据存储提供了有力的保障。
4）云计算技术可以有效缓解机房温度过高的问题。
如果采用以前的资源配置模式，每个设备只能最大发挥作用到20%-30%，利用云计算技术，对现有服务器、存储设备、磁盘阵列等资源进行有效整合后，每个设备可以发挥作用到80%以上，有效的提高设备利用率，从而缓解机房温度过高的问题。
5结论
目前，云计算技术在飞行试验数据处理中的应用尚处在探索阶段，从理论到实际效益，还有很多路要走，我将继续这方面的研究，直到转变为现实的东西。
作者简介：
张阿莉（1976-），女，陕西临潼人，工程师，研究方向：计算机及数据处理技术。
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