基于云平臺的民航業(yè)信息系統(tǒng)運維自動化研究

摘要：民航業(yè)信息系統(tǒng)在現(xiàn)代社會中扮演著至關(guān)重要的角色，支持機場運營、飛行安全、航班管理等核心功能。然而，這些系統(tǒng)的運維和管理常常面臨挑戰(zhàn)，包括復(fù)雜的配置、監(jiān)控和故障排除，為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，民航業(yè)開始探索基于云平臺的自動化解決方案。本文以云平臺為核心，針對民航業(yè)信息系統(tǒng)運維自動化方式展開研究，以期在進一步提高民航信息系統(tǒng)運維效率的同時，減少故障和人為錯誤的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：云平臺；民航業(yè)；信息系統(tǒng)；運維自動化

引言

民航信息系統(tǒng)的運維和管理一直是一個具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這些系統(tǒng)通常包括大量的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)組件，需要定期維護、監(jiān)控和故障排除，以確保其高可用性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的手動運維方法在應(yīng)對復(fù)雜性和規(guī)模上面臨很大的困難，容易出現(xiàn)人為錯誤和延誤，需要尋求更智能、更自動化的解決方案。因此，基于云平臺的民航信息系統(tǒng)運維自動化成了一個備受關(guān)注的研究領(lǐng)域，平臺具體架構(gòu)如圖1所示。通過利用云計算技術(shù)和自動化工具，民航業(yè)可以實現(xiàn)更高效的系統(tǒng)運維，降低成本，提高飛行安全和服務(wù)質(zhì)量。本文旨在探索如何充分發(fā)揮云平臺的優(yōu)勢，為民航信息系統(tǒng)的運維提供更智能、更自動化的解決方案，滿足日益增長的航空運輸需求。

1. 民航業(yè)信息系統(tǒng)運維存在的問題

1.1 運維管理復(fù)雜性較高

民航信息系統(tǒng)通常包括多個子系統(tǒng)，如機場管理系統(tǒng)、航空公司系統(tǒng)、航班調(diào)度系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互依賴關(guān)系，涉及不同的硬件和軟件組件，管理和維護這些系統(tǒng)需要全面了解其架構(gòu)和功能。民航信息系統(tǒng)涉及大量數(shù)據(jù)，包括乘客信息、航班計劃、機組信息等，這些數(shù)據(jù)需要進行有效的管理和備份，確保其完整性和可用性。不同的子系統(tǒng)和應(yīng)用程序需要共享數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)一致性至關(guān)重要，運維團隊必須確保數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)之間的同步性和一致性，這離不開復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理和同步機制。

1.2 運維管理安全風(fēng)險較多

民航信息系統(tǒng)通常需要連接到互聯(lián)網(wǎng)，以便與不同的航空公司、機場和相關(guān)合作伙伴進行數(shù)據(jù)交換，使得系統(tǒng)容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，如DDOS攻擊、惡意軟件傳播和數(shù)據(jù)泄露等。運維團隊必須采取有效的網(wǎng)絡(luò)安全措施，包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)和加密技術(shù)，保護信息系統(tǒng)的安全。民航信息系統(tǒng)涉及大量敏感數(shù)據(jù)，如乘客的個人信息、信用卡數(shù)據(jù)和飛行計劃，保護這些數(shù)據(jù)的隱私和確保合規(guī)性成為關(guān)鍵問題，運維團隊必須遵守數(shù)據(jù)隱私法規(guī)。民航信息系統(tǒng)通常依賴于多個供應(yīng)商提供硬件和軟件組件，增加了供應(yīng)鏈風(fēng)險，供應(yīng)商可能面臨安全漏洞或數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。

1.3 運維管理性能和可用性較低

許多民航信息系統(tǒng)缺乏足夠的實時監(jiān)控和性能分析工具，在追蹤系統(tǒng)的運行狀況時，無法及時發(fā)現(xiàn)和解決性能問題與故障，缺乏全面的監(jiān)控系統(tǒng)，會使問題擴大，影響系統(tǒng)的可用性和性能。系統(tǒng)無法合理負載均衡機制，導(dǎo)致某些部分過度負載，而其他部分處于空閑狀態(tài)，系統(tǒng)缺乏彈性和冗余性，也會使其容易受到單點故障的影響。由于民航信息系統(tǒng)的運維團隊缺乏足夠的經(jīng)驗維護和更新系統(tǒng)，系統(tǒng)無法得到及時優(yōu)化，容易影響系統(tǒng)的可用性和性能。

2. 基于云平臺的民航業(yè)信息系統(tǒng)運維自動化方式

2.1 自動化監(jiān)控與警報

運維團隊?wèi)?yīng)在云平臺上部署專業(yè)的監(jiān)控工具，如Zabbix、Nagios、Prometheus等，監(jiān)測各種系統(tǒng)資源和性能參數(shù)，這些工具能夠定期輪詢服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，獲取關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)，包括CPU利用率、內(nèi)存使用率、磁盤空間、網(wǎng)絡(luò)流量等。通過這些數(shù)據(jù)，可以幫助管理員和運維團隊更好地了解系統(tǒng)的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。一旦警報觸發(fā)，自動化通知系統(tǒng)會發(fā)送通知給相關(guān)責(zé)任人員，如運維工程師或系統(tǒng)管理員，通知可以通過電子郵件、短信、即時消息等方式發(fā)送。運維團隊接收到通知后，立即采取相應(yīng)的措施，如遠程登錄服務(wù)器、擴展資源、重啟服務(wù)等，解決問題。監(jiān)控工具可以自動記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中，這些歷史數(shù)據(jù)對于分析系統(tǒng)性能趨勢和問題根本原因非常有用，自動化分析工具可以定期掃描歷史數(shù)據(jù)，檢測異常和趨勢，進一步幫助運維團隊預(yù)測問題并采取預(yù)防措施[1]。

2.2 自動化配置管理

通過采用IAC工具，如Terraform、AWS Cloud Formation等，運維團隊可以將基礎(chǔ)設(shè)施的配置信息編寫成代碼，然后通過自動化工作流程部署和管理云資源，確保系統(tǒng)環(huán)境的一致性和可重復(fù)性，減少手動配置和設(shè)置的錯誤，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)設(shè)施工具在云資源部署和管理方面的優(yōu)勢如表1所示[2]。

運維團隊?wèi)?yīng)配置管理工具，如Ansible、Chef、Puppet等。允許運維團隊定義和管理應(yīng)用程序和服務(wù)器的配置，通過編寫自動化腳本和規(guī)則，自動配置服務(wù)器、應(yīng)用程序和服務(wù)，確保它們符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，減少配置錯誤，提高系統(tǒng)的可維護性。通過容器編排平臺，如Kubernetes、Docker Swarm等，自動管理和部署容器化應(yīng)用程序，將應(yīng)用程序打包成容器，然后使用容器編排工具來自動化部署、伸縮和管理容器實例，實現(xiàn)應(yīng)用程序的高可用和彈性[3]。

2.3 自動化故障排除

運維團隊?wèi)?yīng)在云平臺上集成專業(yè)的日志和事件監(jiān)控工具，如ELK Stack（Elasticsearch、Logstash、Kibana）或Splunk，實時監(jiān)測系統(tǒng)中的日志和事件，這些工具可以自動分析和報告異常情況，如錯誤信息、警告或系統(tǒng)事件，幫助運維團隊快速定位問題，日志和事件監(jiān)控工具在云平臺上的優(yōu)勢如表2所示。

運維團隊?wèi)?yīng)運用自動化診斷工具，如Sensu、Nagios等，定期掃描系統(tǒng)的健康狀態(tài)，識別異常情況，并自動觸發(fā)故障排除工作流程，幫助運維團隊快速定位問題的根本原因，減少排查故障的時間，建立自動化問題解決工作流程，并根據(jù)問題的類型和嚴重程度，制定相應(yīng)的自動化故障排除方案，包括自動重啟服務(wù)、恢復(fù)備份、調(diào)整資源配置等，根據(jù)事先定義的規(guī)則來執(zhí)行。

2.4 自動化擴展與負載均衡

運維團隊?wèi)?yīng)利用云平臺的彈性自動擴展功能，根據(jù)系統(tǒng)的負載情況，自動增加或減少計算資源，通過監(jiān)測CPU利用率、內(nèi)存使用率、網(wǎng)絡(luò)流量等指標(biāo)來觸發(fā)自動擴展。當(dāng)系統(tǒng)負載升高時，自動擴展可以自動啟動新的虛擬機實例，處理更多的請求；當(dāng)系統(tǒng)負載減輕時，自動收縮，停止不必要的實例，降低成本。運維團隊還應(yīng)配置負載均衡設(shè)備或服務(wù)，將流量均勻分發(fā)給多個服務(wù)器實例，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性，負載均衡可以通過四層或七層負載均衡器來實現(xiàn)，如使用Nginx、HAP roxy、AWS ELB（Elastic Load Balancer）等，這些負載均衡器可以自動檢測服務(wù)器的健康狀態(tài)，將請求路由到健康的服務(wù)器上，分擔(dān)負載和避免單點故障，負載均衡設(shè)備或服務(wù)在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與可用性方面的優(yōu)勢如表3所示。

運維團隊?wèi)?yīng)使用容器化技術(shù)，如Docker，將應(yīng)用程序和其依賴項打包為容器鏡像，然后在云平臺上部署和管理這些容器，從而實現(xiàn)快速部署、自動擴展和負載均衡，提高系統(tǒng)的彈性和穩(wěn)定性。

2.5 自動化備份和恢復(fù)

運維團隊?wèi)?yīng)設(shè)置自動備份策略，定期備份整個信息系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和配置文件，包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序代碼、配置文件等，備份頻率可以根據(jù)實際需求進行調(diào)整，通?？梢赃x擇每日、每周或每月備份，這些備份數(shù)據(jù)存儲在云存儲服務(wù)中，如AWS S3、Azure Blob Storage等，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，定期自動備份策略配置文件的備份情況。另外，運維團隊?wèi)?yīng)采用增量備份技術(shù)，只備份發(fā)生更改的數(shù)據(jù)，減少備份的時間和存儲空間，實施版本控制，恢復(fù)到不同時間點的系統(tǒng)狀態(tài)，應(yīng)對不同情況下的數(shù)據(jù)損壞或誤操作，配置自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測備份過程的狀態(tài)和結(jié)果，如果備份過程出現(xiàn)錯誤或失敗，監(jiān)控系統(tǒng)可以自動觸發(fā)警報，通知管理員采取相應(yīng)的措施，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題，確保備份的完整性和可用性。

結(jié)語

基于云平臺的民航信息系統(tǒng)運維自動化是一個具有巨大潛力的領(lǐng)域，可以提高系統(tǒng)的可靠性和效率，減少運維過程中的人為失誤和風(fēng)險。通過選擇適當(dāng)?shù)淖詣踊ぞ吆捅O(jiān)控系統(tǒng)，民航業(yè)可以更好地應(yīng)對復(fù)雜的運維挑戰(zhàn)，提供更可靠的服務(wù)。未來，希望更多的民航信息系統(tǒng)采用這些先進技術(shù)，不斷提高航空運輸?shù)陌踩院托省?/p>

參考文獻：

[1]王添男，李新慶，徐曉慶，等.基于氣象大數(shù)據(jù)云平臺的自動化告警應(yīng)用研究[J].寧夏工程技術(shù)，2021，20（4）：352-356.

[2]王瑩，王順新，談龍兵.基于流量分析及自動化測試融合的云平臺保障研究與實現(xiàn)[J].中國新通信，2023，25（8）：15-17.

[3]秦浩，張麗，張允耀.基于信息系統(tǒng)運維的管理自動化措施探究[J].無線互聯(lián)科技，2023，20（8）：35-37.

作者簡介：鄒佶汛，本科，研究方向：民航信息系統(tǒng)運維及建設(shè)。