基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)設(shè)計(jì)

李 泉，靳萌萌，聶曉杰

(1.中國民航信息網(wǎng)絡(luò)有限公司(運(yùn)行中心)，北京 101318；2.北京新媒體集團(tuán)，北京 100089)

0 引言

民航公司將現(xiàn)代科技與航空信息技術(shù)相結(jié)合，以提升民航信息基礎(chǔ)的服務(wù)效能，該平臺(tái)可以規(guī)范化日常的維修問題，并且可以自動(dòng)處理用戶的常見問題。通過智能云平臺(tái)，逐步將專業(yè)遠(yuǎn)程服務(wù)軟件、防偽稅控軟件、建立服務(wù)熱線、統(tǒng)一服務(wù)入口、閉環(huán)電話、遠(yuǎn)程上門服務(wù)、滿意度測(cè)評(píng)，民航公司與國際數(shù)據(jù)部門，航空業(yè)務(wù)部建立了廣泛的合作關(guān)系。目前，大多數(shù)的信息系統(tǒng)都是用手工書寫，存在著大量的人力成本，缺少規(guī)范化、時(shí)間、內(nèi)容不透明、信息不透明、管理復(fù)雜等制約因素，迫切需要構(gòu)建一個(gè)能滿足各方面需要的信息支撐平臺(tái)。為此，張勇等人提出了一種調(diào)控云平臺(tái)IaaS層技術(shù)，在監(jiān)控中心的引導(dǎo)下，利用此技術(shù)與各節(jié)點(diǎn)共同部署監(jiān)控云平臺(tái)。以云計(jì)算為核心，為電網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)核心IaaS(監(jiān)管云基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管云平臺(tái)硬件資源的虛擬化(共享和動(dòng)態(tài)部署)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用服務(wù)，并為監(jiān)管業(yè)務(wù)提供云服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)民航信息基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)[1]；曾佑偉等人提出基于云平臺(tái)的仿真軟件設(shè)計(jì)方法，將海量的云資源封裝到 Docker容器中，通過建立 B/S結(jié)構(gòu)將 Docker容器的供應(yīng)端連接起來，使得海量的云資源可以被分類存儲(chǔ)，并在模擬軟件的支撐下，對(duì)分類存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了民航信息基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)[2]。由于民航信息服務(wù)產(chǎn)生的信息較多，單純使用上述兩種方法存儲(chǔ)信息容器數(shù)量不夠，導(dǎo)致民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)效率不佳。為此，提出了基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)設(shè)計(jì)。采用磁盤陣列的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，利用防火墻技術(shù)，將10 G和 WAN相結(jié)合，利用遙感數(shù)據(jù)、軟件、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。搭建基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)，采用虛擬映射算法來確保數(shù)據(jù)的安全，并加速數(shù)據(jù)交互。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文平臺(tái)具有良好的通信功能，使用本文平臺(tái)最大吞吐量為4.4 Gbit/s，最小吞吐量為2.6 Gbit/s，與理想值一致，并確保了民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)的運(yùn)行精度。

1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

J2EE平臺(tái)是一種可移植性強(qiáng)、平臺(tái)獨(dú)立性強(qiáng)、多操作系統(tǒng)支持的企業(yè)級(jí) Java平臺(tái)，便于系統(tǒng)的開發(fā)與部署[3]。J2EE標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化的組件使J2EE成為平臺(tái)廠商能夠開發(fā)出功能強(qiáng)大的產(chǎn)品的良好平臺(tái)，基于該思路，設(shè)計(jì)了基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)結(jié)構(gòu)

由圖1可知，采用J2EE體系結(jié)構(gòu)，將不同的應(yīng)用資源集成到一個(gè)容器中，便于海量的云資源的存儲(chǔ)。每一個(gè)集裝箱內(nèi)都有一個(gè)單獨(dú)的部件，用于對(duì)其進(jìn)行分析和使用[4]。

1.1 磁盤陣列

在物理上，采用磁盤陣列的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而 VPC采用了千兆位交換機(jī)，用于對(duì)虛擬 PC系統(tǒng)中的實(shí)體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控、備份和遷移[5]。利用防火墻技術(shù)，將10 G和 WAN相結(jié)合，方便了移動(dòng)云終端的使用。在圖2中顯示了磁盤陣列的結(jié)構(gòu)。

圖2 磁盤陣列結(jié)構(gòu)

由圖2可知，該結(jié)構(gòu)是由千兆交換機(jī)、機(jī)柜、萬兆交換機(jī)組成的。使用綜合布線的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，通常是用來放置終端交換設(shè)備的，網(wǎng)線主要從通信線纜中抽出，與網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜上下方依次連接，方便觀察和保護(hù)線纜[6-7]；萬兆交換機(jī)可以有效地整合網(wǎng)絡(luò)，一秒鐘可以處理10 G以上的數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶使用萬兆端口時(shí)，可以減少網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)的概率[8-9]。

在處理器方面，采用較高處理能力的 CPU，在 CPU內(nèi)核數(shù)量充足的情況下，可以有效地改善 CPU的處理能力。在網(wǎng)卡方面上，萬兆光纖網(wǎng)卡可以滿足大部分的業(yè)務(wù)要求，具有功耗低，相對(duì)穩(wěn)定，布線方便等特點(diǎn)。就內(nèi)存容量而言，在選擇256 GB的硬盤時(shí)，使用DDR4內(nèi)存來提升性能。從硬盤的性能角度來看，計(jì)算服務(wù)器的硬盤性能和容量只用于虛擬化的基礎(chǔ)主機(jī)，而虛擬機(jī)的存儲(chǔ)、文件的讀取和寫入等性能都反映在后臺(tái)存儲(chǔ)的性能上。在虛擬化軟件的運(yùn)行條件下，可以適當(dāng)?shù)販p少硬盤的性能和容量需求。

1.2 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的處理，針對(duì)民航信息資源的不同，將其劃分為結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)兩種。其主要包括以下兩個(gè)方面：一是SQL將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與基于Mybatis技術(shù)的Hive數(shù)據(jù)庫鏈接；另一方面，為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了Hbase數(shù)據(jù)庫的NoSQL連接。任務(wù)跟蹤器可以用作任務(wù)跟蹤器的基本資源分配。數(shù)據(jù)收到Persistent Execution命令后，job被定義為系統(tǒng)的基本組件資源。任務(wù)是基本資源配置單元。此輪任務(wù)是為云計(jì)算提供持久支持而定制的。

1.3 訪問控制

云平臺(tái)中資源數(shù)據(jù)訪問主要包括兩個(gè)主要模塊：民航信息資源文件數(shù)據(jù)讀取與存儲(chǔ)的模塊，負(fù)責(zé)對(duì)將民航信息資源數(shù)據(jù)寫入和讀出平臺(tái)的分布式文件系統(tǒng)，由民航信息資源數(shù)據(jù)寫入功能的民航信息資源存儲(chǔ)模塊接口和民航信息資源從平臺(tái)文件系統(tǒng)中讀取功能資源數(shù)據(jù)接口2 個(gè)部分組成。WEB訪問控制系統(tǒng)采用J2EE主流的SSH2模型-視圖—控制(MVC)框架。在SSH2的開發(fā)架構(gòu)中，Strust2是一個(gè)視圖層，它的內(nèi)部 URL篩選器和欄截器機(jī)制，可以根據(jù)用戶在概要文件 strust.xml中預(yù)先設(shè)定的映射關(guān)系，向相應(yīng)的進(jìn)程操作程序發(fā)送請(qǐng)求，并在執(zhí)行階段調(diào)用邏輯 Bean對(duì)象來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

1.4 用戶權(quán)限控制

用戶權(quán)限管理是民航信息基礎(chǔ)設(shè)施云計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展和部署的關(guān)鍵。第一個(gè)層次是使用者，第二個(gè)層次是角色，第3個(gè)層次是系統(tǒng)。模型將模塊化的權(quán)限從使用者的模塊化權(quán)限中分離出來，并在此基礎(chǔ)上確立了用戶和角色、模塊化權(quán)限(中間階層)的關(guān)系；使用者的權(quán)利與模組的使用沒有直接的聯(lián)系。用戶和角色的關(guān)系就是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。同時(shí)，角色和系統(tǒng)模塊之間有著過多的聯(lián)系，在系統(tǒng)模塊中設(shè)定了具體的操作權(quán)限(瀏覽，添加，修改和刪除)。在訪問該模塊時(shí)，用戶可以根據(jù)角色的權(quán)限進(jìn)行訪問。若無權(quán)限，將會(huì)發(fā)出訊息，停止運(yùn)作。該系統(tǒng)采用分級(jí)管理方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)的每個(gè)步驟的授權(quán)判定和認(rèn)證，確保了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。

2 基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)

設(shè)計(jì)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)，如圖3所示。

圖3 民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)

由圖3可知，該平臺(tái)是由服務(wù)層、虛擬化層和資源池層組成，詳細(xì)內(nèi)容如下所示。

2.1 服務(wù)層

云服務(wù)客戶端在用戶接入云端后運(yùn)行，注冊(cè)成功后，用戶即可登錄并使用該平臺(tái)，用戶可以在其授權(quán)范圍內(nèi)檢索、瀏覽、下載各種數(shù)據(jù)[10]。在此期間，遙感信息成為一項(xiàng)能夠查詢和查詢數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)。

應(yīng)用服務(wù)層設(shè)計(jì)主要將處理層的數(shù)據(jù)，主要是通過辦公軟件集成、儀表盤、靜態(tài)報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)展示等多種形式，為民航生產(chǎn)一線和運(yùn)行監(jiān)測(cè)中心的業(yè)務(wù)需要提供個(gè)性化的服務(wù)，為民航生產(chǎn)一線作出準(zhǔn)確的決策，確保信息基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的安全有序，提升云平臺(tái)運(yùn)營的智能化水平。

2.2 虛擬化層

云計(jì)算最大的特點(diǎn)就是虛擬化，它將計(jì)算機(jī)的軟件、硬件、連接網(wǎng)絡(luò)等全部虛擬化，然后放在云計(jì)算平臺(tái)上，進(jìn)行統(tǒng)一的管理和服務(wù)[11]。在云計(jì)算平臺(tái)上，虛擬機(jī)是一種非常有效的虛擬資源。云計(jì)算平臺(tái)上的虛擬機(jī)可以作為一個(gè)業(yè)務(wù)項(xiàng)目直接向客戶或?yàn)槠涮峁┨摂M化的服務(wù)。

在云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用中，虛擬化層的運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的利用率有很高的要求，因此，必須將服務(wù)器的利用率與 CPU的利用率相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的問題進(jìn)行控制。虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)于虛擬化層運(yùn)行來說是至關(guān)重要的。通過多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)的并行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

在虛擬化層進(jìn)行民航信息基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)虛擬屬性信息的聚集特性，確定虛擬層的硬件信息運(yùn)行要求，確保虛擬化層的軟件設(shè)計(jì)，能夠在清楚地確定硬件資源運(yùn)行模式的情況下，能夠滿足云計(jì)算平臺(tái)的優(yōu)化構(gòu)建要求，從而有效地實(shí)現(xiàn)虛擬屬性信息的價(jià)值。虛擬信息的調(diào)動(dòng)過程，也可以根據(jù)虛擬機(jī)的特性，對(duì)虛擬化層的特性進(jìn)行分析，從信息負(fù)荷的角度來看，根據(jù)負(fù)載和業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)特性來構(gòu)建云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，根據(jù)云計(jì)算的特性，對(duì)其進(jìn)行功能和實(shí)用性的分析，為滿足集群設(shè)備的應(yīng)用需求提供了良好的環(huán)境。

2.3 資源池層

通過向云服務(wù)中心登記用戶，可以根據(jù)用戶的需要對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成用戶需要的具體信息。云服務(wù)中心具有存儲(chǔ)典型業(yè)務(wù)服務(wù)平臺(tái)和系統(tǒng)配置的能力，可以完成對(duì)業(yè)務(wù)的打包、自動(dòng)化發(fā)布，并且可以快速地為多個(gè)客戶提供服務(wù)[12]。利用遙感數(shù)據(jù)、軟件、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。

資源層設(shè)計(jì)的主要目的是：利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，將航空公司的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的收集、儲(chǔ)存，并制定量化的數(shù)據(jù)分類、安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和方針，將數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)過濾和消除，并且僅處理具有潛在值的數(shù)據(jù)。嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)安全，以提高數(shù)據(jù)有效性、標(biāo)準(zhǔn)化和安全性，并為數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理、挖掘和預(yù)測(cè)創(chuàng)建一個(gè)全面一致的數(shù)據(jù)庫。突破目前航空管制數(shù)據(jù)來源多，格式多，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等問題，提高了數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的搭建和操作的有效性。保障航空公司各個(gè)層面的數(shù)據(jù)利用，保障航空公司的個(gè)人信息保密和信息的安全性，并使其成為航空公司的一項(xiàng)寶貴資源。

另外，資源池層的設(shè)計(jì)工作根據(jù)負(fù)載均衡器的運(yùn)行特性設(shè)計(jì)。根據(jù)資源負(fù)荷方式和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方式，可以利用更多的物理主機(jī)運(yùn)行業(yè)務(wù)特性，擴(kuò)展資源負(fù)荷功能，并結(jié)合民航信息管理工作對(duì)信息資源回收利用的需求，對(duì)資源池層的信息回收功能進(jìn)行明確。通過這種方式，可以充分利用資源池層在集群部署上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而為主機(jī)系統(tǒng)的虛擬技術(shù)進(jìn)行最優(yōu)的處理操作。

3 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

3.1 民航信息服務(wù)云服務(wù)功能設(shè)計(jì)

從云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)的角度來看，將系統(tǒng)模塊硬件資源管理和控制方案相結(jié)合，實(shí)施民航信息資源運(yùn)營系統(tǒng)的建設(shè)和處理，可以大大提高和保證硬件資源與云計(jì)算平臺(tái)連接的完整性，更多的共享信息資源可以基于云計(jì)算平臺(tái)的設(shè)計(jì)特征來完善云服務(wù)功能。此外，由于其基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，模塊化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠與云服務(wù)功能部門進(jìn)行精確對(duì)接。

民航信息服務(wù)云平臺(tái)集成了數(shù)據(jù)的通訊和存儲(chǔ)兩方面的內(nèi)容，平臺(tái)采用了虛擬映射算法來確保數(shù)據(jù)的安全?；贘2EE應(yīng)用服務(wù)器，在不損害原始功能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過拓展新的功能模塊、服務(wù)和二次開發(fā)功能，可以根據(jù)市場(chǎng)的需求，建立一個(gè)面向市場(chǎng)的信息化云計(jì)算服務(wù)應(yīng)用和二次發(fā)展平臺(tái)?；诖耍O(shè)計(jì)的民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)數(shù)據(jù)通信流程，如圖4所示。

圖4 民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)數(shù)據(jù)通信流程

由圖4可知，此平臺(tái)分別設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)功能模塊如下所示。

1)用戶登錄：

當(dāng)使用者在云端平臺(tái)上啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)證書的狀態(tài)，當(dāng)使用者使用授權(quán)后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè) Token標(biāo)記以供后續(xù)驗(yàn)證。

單點(diǎn)登錄(SSO)是最流行的業(yè)務(wù)集成解決方案之一。SSO的定義方式是，多個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)中的用戶只需登錄一次即可訪問所有相互信任的應(yīng)用程序系統(tǒng)。該平臺(tái)利用耶魯大學(xué)CAS項(xiàng)目，具有最先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、合理的架構(gòu)、簡單的配置、廣泛的客戶端支持和成熟的技術(shù)。

2)開票軟件：

將納稅人識(shí)別碼、分機(jī)號(hào)從金稅板中讀出，與本地登記冊(cè)相對(duì)照，如有不符，則自動(dòng)下載安裝。通過與系統(tǒng)的比對(duì)，驗(yàn)證了軟件的版本號(hào)，實(shí)現(xiàn)了版本的控制。

3)旅館業(yè)治安管理：

使用者可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)房間數(shù)量和類型進(jìn)行維護(hù)，并能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的房間狀態(tài)。在辦理入住手續(xù)時(shí)，按“沒有”鍵，由二代身份證閱讀器和身份證掃描器向派出所發(fā)送身份證件[13]。

4)一鍵求助：

用戶只需要一次緊急求助，就能根據(jù)使用者的身份，以及最新的政策變動(dòng)，找出問題的地點(diǎn)，如果找不到，就直接進(jìn)行遠(yuǎn)程處置，實(shí)在不行，就讓技術(shù)人員去解決。

5)服務(wù)費(fèi)繳納：

在服務(wù)費(fèi)的支付界面上，會(huì)有當(dāng)前用戶的納稅人識(shí)別號(hào)、酒店公安編號(hào)、公司名稱、服務(wù)費(fèi)到期時(shí)間、繳費(fèi)金額、發(fā)票信息等信息，在用戶確認(rèn)后，會(huì)生成一張自動(dòng)生成的二維碼，并打印出相應(yīng)的電子合同[14]。

6)法律服務(wù)：

用戶可以通過對(duì)自身業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，并通過對(duì)多年合作伙伴的法律爭議數(shù)量和類型進(jìn)行調(diào)查，對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。

7)訪問權(quán)限管理：

支持具有多個(gè)用戶角色和級(jí)別的多用戶權(quán)限管理，并為用戶提供靈活的分區(qū)和分散管理。連接PaaS公共資源管理系統(tǒng)中的授權(quán)服務(wù)，進(jìn)行身份驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的用戶登錄。具有修改、查看模型預(yù)訂的全局參數(shù)配置功能。更改配置信息后，無需重新啟動(dòng)服務(wù)器即可生效。支援節(jié)點(diǎn)名稱、服務(wù)地址、日志等資訊的組態(tài)。

8)模型數(shù)據(jù)發(fā)送。

9)在云模式數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，需要向一個(gè)或多個(gè)用戶發(fā)送修改的模型數(shù)據(jù)；在改變?cè)颇Ｐ椭?，可以?shí)時(shí)訂購模型數(shù)據(jù)，并及時(shí)更新到用戶所在的數(shù)據(jù)側(cè)數(shù)據(jù)庫；相同的變更模型數(shù)據(jù)可以傳輸給多個(gè)用戶。

10)訂閱管理：

模式訂購觸發(fā)管理功能只在云端提供，它可以在云數(shù)據(jù)庫表格中建立觸發(fā)機(jī)制，從而實(shí)時(shí)地了解云端的增量變動(dòng)數(shù)據(jù)。云訂閱管理可以在云和源數(shù)據(jù)頁面上查看訂閱關(guān)系，而云無法在源數(shù)據(jù)頁面自定義訂閱關(guān)系。

11)資源管理：

對(duì)于物理和虛擬資源，將顯示IssS資源和配置，管理資源規(guī)格和安排，并提供在線流程和統(tǒng)計(jì)報(bào)告功能。

12)消息推送：

該系統(tǒng)提供了3種消息類型，普通、 提示、 告警，通過彈出窗口方式向使用者發(fā)送信息，方便了使用者對(duì)重要信息的及時(shí)回饋，同時(shí)也避免了二次開發(fā)者花費(fèi)時(shí)間去研發(fā)新的信息特性，而直接使用正確的信息推送函數(shù)。

3.2 虛擬映射算法

民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)在業(yè)務(wù)流程中，各業(yè)務(wù)模塊之間的協(xié)作關(guān)系決定了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，采用了虛擬映射算法，在虛擬機(jī)上部署了不同的任務(wù)，從而確保了民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)的運(yùn)行效率。在這一進(jìn)程中，每個(gè)步驟都會(huì)加速數(shù)據(jù)交互[15-17]。

根據(jù)民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)通信需求，計(jì)算J2EE架構(gòu)下的平臺(tái)通信性能，可表示為：

Gk=α1Gcpu+α2Gm

(1)

式(1)中，α1、α2分別表示折算因子；Gcpu、Gm分別表示CPU性能和內(nèi)存大小。

在此基礎(chǔ)上，民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)映射到J2EE架構(gòu)鏡像的映射關(guān)系可描述為四元組R：

R=

(2)

式(2)中，Sk表示民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)映射到J2EE架構(gòu)鏡像后，J2EE架構(gòu)鏡像間的通信集合；Ck表示J2EE架構(gòu)鏡像上所部署的計(jì)算性能需求集合[19-20]，即sr；Ok表示J2EE架構(gòu)鏡像上所部署的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)各個(gè)模塊間的通信需求綜合集合，即sj。

(3)

以式(3)為約束條件，當(dāng)其計(jì)算結(jié)果小于等于1時(shí)，J2EE架構(gòu)鏡像計(jì)算能力較低，該指標(biāo)越低越說明映射結(jié)果越優(yōu)，也由此說明民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)各個(gè)模塊間的通信效率較高，有效保證了民航信息服務(wù)任務(wù)能夠順利執(zhí)行。

4 平臺(tái)測(cè)試

基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)在完成設(shè)計(jì)后，為保證平臺(tái)功能能夠達(dá)到預(yù)期效果，需要對(duì)平臺(tái)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行性能測(cè)試，避免功能異常。

利用大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對(duì)民航信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析，將通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象、空域信息、航線信息、陸空通話、廣播廣播和電子進(jìn)程單等信息，通過相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行采集，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并且在分布式文件存儲(chǔ)器中通過不同的數(shù)據(jù)交換部件進(jìn)行存儲(chǔ)，有效地將各類民航信息進(jìn)行集成。

4.1 通信功能測(cè)試

如圖5所示，為基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。 Jenkins和CIS-RC安裝在Windows PC上，而ControlUnit和L1測(cè)試工具安裝在Linux PC上。此處使用兩個(gè)顯示器。然而，當(dāng)有多臺(tái)主機(jī)時(shí)，可以使用顯示切換器來共享顯示屏，從而節(jié)省空間和成本并便于操作。

圖5 通信功能測(cè)試環(huán)境

對(duì)于平臺(tái)通信功能的測(cè)試，如表1所示。

由表1可知，只有在客戶端使用正確證書，后臺(tái)使用正確證書，證書才能得到有效解密。在有效解密的情況下，輸入數(shù)據(jù)和返回?cái)?shù)據(jù)能夠精準(zhǔn)傳輸?shù)狡脚_(tái)中，說明基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)具有良好通信功能。這是因?yàn)楸疚钠脚_(tái)采用磁盤陣列的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，利用防火墻技術(shù)，將10 G和 WAN相結(jié)合，利用遙感數(shù)據(jù)、軟件、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。

4.2 數(shù)據(jù)交互測(cè)試

為了驗(yàn)證基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)設(shè)計(jì)合理性，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選用MATLAB軟件，CPU為16Core；Memory為128 GB；Disk為3TBBandwidth為1 000 Mb/s。運(yùn)行KVM虛擬機(jī)，配置：CPU為2core；Memory為4 GB；Disk為50 GB；Bandwidth為1 000 Mb/s。在 MATLAB 平臺(tái)搭建云平臺(tái)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，具體如6所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)環(huán)境拓?fù)鋱D

由圖6可知，Machine1是防火墻后的文件服務(wù)器，可提供文件傳輸服務(wù)、安全服務(wù)、遠(yuǎn)程服務(wù)；Machine2是提供文件傳輸服務(wù)和遠(yuǎn)程服務(wù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；防火墻允許用戶訪問兩臺(tái)服務(wù)器的相應(yīng)服務(wù)，并阻止其他服務(wù)。本文從吞吐量和排列角度分析民航信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交互情況，并將該平臺(tái)與文獻(xiàn)[1]提出的調(diào)控云平臺(tái)IaaS層技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)、文獻(xiàn)[2]提出的基于云平臺(tái)的SiROS仿真軟件進(jìn)行對(duì)比分析。

4.2.1 吞吐量測(cè)試

將3種方法數(shù)據(jù)吞吐量進(jìn)行對(duì)比分析，如圖7所示。

圖7 3種方法數(shù)據(jù)吞吐量對(duì)比分析

由圖7可知，使用文獻(xiàn)[1]平臺(tái)最大吞吐量為6.0 Gbit/s，最小吞吐量為1.8 Gbit/s，與理想值相差較大；使用文獻(xiàn)[2]平臺(tái)最大吞吐量為5.6 Gbit/s，最小吞吐量為1.3 Gbit/s，與理想值不一致；使用本文平臺(tái)最大吞吐量為4.4 Gbit/s，最小吞吐量為2.6 Gbit/s，與理想值一致。

通過上述分析結(jié)果可知，使用本文平臺(tái)能夠控制數(shù)據(jù)吞吐量，說明使用該平臺(tái)民航信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)吞吐量具有良好控制效果。這是因?yàn)楸疚姆椒ù罱ɑ贘2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)，采用虛擬映射算法來確保數(shù)據(jù)的安全，并加速數(shù)據(jù)交互。

4.2.2 民航信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列測(cè)試

理想情況下的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列應(yīng)該是規(guī)整的，如果混亂，則將影響數(shù)據(jù)交互效果?；诖耍钣脩舻卿洈?shù)據(jù)為Q1、開票軟件數(shù)據(jù)為Q2、旅館業(yè)治安管理為Q3、一鍵求助為Q4、服務(wù)費(fèi)繳納為Q5、法律服務(wù)為Q6，將3種方法民航信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列進(jìn)行對(duì)比分析，如圖8所示。

圖8 3種方法民航信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列對(duì)比分析

由圖8可知，使用文獻(xiàn)[1]平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列雜亂，通過該方案交互的數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)、丟失情況；使用文獻(xiàn)[2]平臺(tái)小部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列規(guī)整，大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列雜亂，通過該方案交互的數(shù)據(jù)也容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)、丟失情況；使用本文平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)排列規(guī)整，通過該方案交互的數(shù)據(jù)能夠獲取一個(gè)全面且不重復(fù)的交互結(jié)果。

4.2.3 航行數(shù)據(jù)平均誤差測(cè)試

依據(jù)上述內(nèi)容，將該平臺(tái)與文獻(xiàn)[1]方法、文獻(xiàn)[2]提方法進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)3種方法航行數(shù)據(jù)平均誤差進(jìn)行對(duì)比分析，如圖9所示。

圖9 航行數(shù)據(jù)平均誤差對(duì)比

使用該平臺(tái)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的平均誤差在允許范圍內(nèi)，并且隨著時(shí)間的推移，誤差逐漸減小，直至很小的值，相比兩種文獻(xiàn)平臺(tái)，本文平臺(tái)的航行數(shù)據(jù)平均誤差較小，說明設(shè)計(jì)的基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)確保了民航信息基礎(chǔ)云服務(wù)的運(yùn)行精度。這是因?yàn)楸疚姆椒ù罱ɑ贘2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云服務(wù)平臺(tái)，采用虛擬映射算法來確保數(shù)據(jù)的安全，并加速數(shù)據(jù)交互。

4.3 平臺(tái)硬件負(fù)載率測(cè)試

基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)設(shè)計(jì)中，引入常規(guī)信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)，即文獻(xiàn)[1]方法、文獻(xiàn)[2]方法，設(shè)計(jì)多項(xiàng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中從民航信息數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)生成任務(wù)集，針對(duì)常規(guī)信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)中的管理任務(wù)調(diào)度效率差的問題，選擇平臺(tái)硬件負(fù)載率作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。在生成任務(wù)集之后，定義平臺(tái)硬件負(fù)載率，其計(jì)算公式為：

(4)

式中，Li表示平臺(tái)硬件負(fù)載率，T表示任務(wù)集合中第一個(gè)任務(wù)到最后一個(gè)任務(wù)的時(shí)間，w表示任務(wù)數(shù)，αi表示每個(gè)任務(wù)占用信息，s表示任務(wù)到達(dá)間隔，h表示任務(wù)大小，βi表示目標(biāo)任務(wù)。 對(duì)于基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)，其平臺(tái)硬件負(fù)載率越平穩(wěn)，說明平臺(tái)工作效率越高，反之，工作效率越低。實(shí)驗(yàn)前，每次測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)，都會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生 1 000個(gè)任務(wù)，將各組任務(wù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比分析各個(gè)平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用性能，平臺(tái)硬件負(fù)載率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

圖10 硬件負(fù)載率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖10中顯示常規(guī)的兩種平臺(tái)，達(dá)到頂峰的時(shí)間較長，負(fù)載率最高達(dá)到 50%，在達(dá)到頂峰后，負(fù)載率下降趨勢(shì)緩慢，下降不明顯；提出的基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)負(fù)載率在30%以下，在達(dá)到頂峰后，負(fù)載率下降快速且穩(wěn)定，說明其自我調(diào)整能力更好。綜上所述，設(shè)計(jì)的基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，工作效率高。

5 結(jié)束語

設(shè)計(jì)的基于J2EE架構(gòu)的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了需求分析，得到了該平臺(tái)的整體框架。在對(duì)民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)各功能模塊進(jìn)行了劃分。通過平臺(tái)測(cè)試，證實(shí)了該平臺(tái)基本功能良好，且數(shù)據(jù)吞吐效果和排列結(jié)果都與理想情況一致，說明使用該方法具有數(shù)據(jù)傳輸和交互效果。該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的功能，可以直接在客戶端上運(yùn)行。但是由于此次研究時(shí)間有限，并且提出的民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)尚未在實(shí)際中得到大量操作和應(yīng)用，在某些方面可能存在一些不足之處，今后會(huì)對(duì)該課題展開深層次探究，同時(shí)為了滿足更多的用戶和應(yīng)用程序，需要對(duì)平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)一步地?cái)U(kuò)充，比如增加內(nèi)存，為民航信息基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)提供有力的理論支撐。