卫星遥感综合服务应用平台基础支撑技术浅析

2019年5月

卫星遥感综合服务应用平台基础支撑技术浅析

于海滨（中国联合网络通信有限公司黑龙江省分公司，

哈尔滨150000）【摘要】遥感数据共享交换云平台通过空间地理信息综合服务为用户提供遥感大数据综合服务，满足其对于卫星遥感数据的需求，促进间时

空大数据信息交换和资源共享，提升遥感数据在地理信息产业中的应用宽度与深度。

经过脱密处理后的遥感数据为企业和大众提供服务，从而推动空间地理信息规模化和产业化的发展，实现“互联网+遥感”、“数据+应用”一体化支撑。

【关键词】卫星遥感；云计算；

大数据【中图分类号】TP79【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222（2019）05-0003-02

1前言

目前,卫星遥感技术的发展已被各国提升到战略高度,我国也不例外。尽管起步较晚,但是发展势头迅猛,已成为我国增长最快的高新技术产业之一。特别是随着国家高分专项推进力度的持续加大,可以预见到,对于卫星遥感数据的需求将会呈现井喷式的增长。

卫星遥感数据与传统的影像数据产品相比,其显著特点是含有极为丰富的空间地理信息,出于安全保密方面的考虑,带有高精度地理坐标的卫星遥感数据无法通过公众平台媒介进行分发。同时,因卫星遥感数据本身具有数据量庞大、更新快、对数据使用需要一定的专业知识背景等特点,所以在数据的处理、存储、分发、管理及标准规范制定等方面都有非常高的要求。

2卫星遥感综合服务应用平台整体架构

卫星遥感综合服务应用平台依托数据中心,完成遥感数据接收、存储管理与分发,以满足政府部门、各行业所需遥感数据的存储需求。基于遥感数据量庞大的特点,数据存储应当采用分布式云存储技术,充分调用现有资源,减少建设成本。同时,通过遥感数据综合应用展示平台,为政府部门、行业企事业单位搭建一个门户级的应用服务平台,提供用户体系管理、数据产品服务、动态公告及政策规范等服务;同时针对各级政府、各个职能部门以及各企事业单位具体的业务需求,开展行业级专题应用服务,并配套提供相应的售后服务和技术支持,以更好地满足用户对遥感数据应用的需求。

平台建设总体架构方案设计见图1。

支撑层:由软硬件环境组成,软件环境包括云平台管理系统、分布式存储系统;硬件环境包括计算服务器、管理服务器、存储设备、网络安全设备。

数据层:汇聚了高分一号、高分二号、资源一号等多种卫星遥感数据。

服务层:该层包括数据接收系统、数据与产品分发系统、自动化生产线、信息产品发布和管理系统、API 服务及认证管理系统、地图集群服务系统、运维管理系统,实现对数据的接收、处理、发布、推送、调用等多个过程。

应用层:根据应用场景的不同需求,由实时鸡西遥感综合服务平台、遥感数据综合应用APP 、遥感数据综合应用展示平台组成。门户网站作为平台的示范应用,是平台所有数据获取的“窗口”,APP 作为对门户网站的终端延伸,满足当前移动端的主流需求,遥感数据综合应用展示平台则主要应用于多人场合下的成果展示。

3遥感基础支撑平台管理系统

通过云技术署软件的虚拟化服务,使硬件资源可以集中统一、按需的提供计算服务。因此遥感基础支撑平台管理系统是平台核心组成部分。系统需要对基础支撑资源实现虚拟化,主要分为业务平台以及管理平台。管理平台对资源进行统一调度部署,业务平台通过云资源的虚拟化实现业务需求。[1-2]

3.1功能架构图

详细的功能结构见图2。

Platform 作为硬件平台是物理服务器的最底层,Hypervi 鄄sor 层是Platform 上运行的是虚拟化业务处理平台。当业务应用下发某个任务时,KVM 平台会通过kvm-QEMU 功能进行指令转换,然后将转换后的指令发给Hypervisor 层上的硬件驱动程序,再通过驱动程序通知硬件平台执行完成应用任务。

3.2功能模块

服务器虚拟化系统支持intel 、AMD 的32位、64位

CPU

图1

总体架构图

图2遥感基础支撑平台管理系统架构图

通信设计与应用

3

2019年5月服务器虚拟化。系统支持主流服务器厂商的主流X86服务器。

为满足高负载应用环境的要求,虚拟机可以支持虚拟多路

CPU技术。虚拟机支持直接访问裸设备,还可以通过文件系统

访问存储设备。[4]

网络虚拟化系统支持e1000和Virio的网卡类型的虚拟

化,用户能够在虚拟机中使用网卡设备进行网络通讯。

存储设备虚拟化系统支持对块存储、对象存储、磁阵等存

储设备虚拟化。

虚拟机隔离系统通过对虚拟机的隔离,保证多个虚拟机

同时运行,虚拟机之间互不影响当一台虚拟机发生故障时,不

会影响其他的虚拟机运行,继续稳定的对外提供服务。

虚拟机迁移支持虚拟机的动态迁移以保证业务连续性。

虚拟机备份和恢复主机加载虚拟系统运行环境后,可以对部署的虚拟机进行快照操作。

虚拟机的HA需求监控到虚拟机发生故障后,在同一集群上重启该虚拟机。

异构虚拟化软件的支持可以通过异构的虚拟化软件提供的接口实现对异构虚拟化软件的管理、监控、操作等功能。

服务器运行状态监控系统提供物理主机、虚拟服务器的运行状态监控功能,虚拟化管理软件监控虚拟机、物理主机运行状态和资源消耗。

对主流操作系统的支持一台物理器可以安装成为多个不同操作系统的虚拟服务器。

模板管理支持模板的上传,模板生成虚拟机,虚拟机生成模板。

项目管理支持按不同的项目配置虚拟机、物理资源、和用户权限。

3.3系统的特性

通过虚拟化技术,实现资源的最优利用。在物理服务器上通过虚拟出多个虚拟机,让不同的虚拟机上运行不同的应用服务。减少系统对硬件资源的依赖性,从而使得用户降低运营成本,大提高硬件利用率,简化服务器安装程,节约时间50%~ 70%,减少10或更多的硬件购买需求。节约一半的购买和维护成本。

通过虚拟化技术,实现资源动态负载均衡。为了有效利用计算资源,加快响应速度,通过负载均衡技术,将计算任务分派到多个不同的计算资源中执行,充分利用虚拟机与硬件无关的特性,按需分配计算资源。当某个节点的运行负载过高时,可以在不中断业务的情况下,将过高的负载迁移到其他负载较较低的计算节点。[3]

通过系统自愈功能,提高系统的可靠性。在系统硬件发生故障时,系统自愈功能可以自动重启虚拟机,避免在物理硬件系统上恢复操作系统和重新安装应用程序,可以减少硬件成本和维护成本。[5-6]

面向业务资源分配:要以按不同的业务要求,来划分的硬件资、网络资源和存储资源。由不同的业务按需分配和动态调度。

3.4系统的部署结构

部署架构图见图3。

Zone:区域是部署中最大的组织单位。一个区域通常会对应到一个单一的数据中心。将基础设施组织进区域的好处是提供物理隔离和冗余。Zone包含多个Pods,每个Pod包含多个集群以及多个一级存储服。区域中的二级存储被所有pods 进行共享。

Pod:机架,同一机架的主机在同一子网内。Cluster:集群,由多个Host组成的集群。Host:集群中的主机,是一台物理机器。Primary storage:一级存储,通过ISCSI或者NFS技术实现。

Secondary storage:二级存储可以使用NFS服务或者Openstack对象存储技术。Management server:管理服务器,运行CloudStack管理和Mysql数据库。

Mysql cloud db:Mysql云数据库,用于存放卫星遥感相关数据信息。

云操作系统的网络架构见图4。

参考文献

[1]石美峰.云计算平台浅谈[J].山西焦煤科技,2014(4):15.

[2]张学雷.省级环境信息中心数据整合平台建设[J].中国环境管理, 2011(12):25.

[3]孙钰云.技术在三网融合管控系统中的应用[J].信息网络安全,2013 (10):10.

[4]佟伟,王海新.基于云计算的金融IT架构设计与实现[J].无线互联

科技,2018(11):10.

[5]朱志勇.云计算及其关键技术[J].青海石油,2012(12):15.

[6]李明栋,孟昱,胡捷.云计算关键技术及标准化[J].电信网技术, 2010(9):15.

收稿日期：2019-4-17

作者简介：于海滨(1973-),男,黑龙江哈尔滨人,高级工程师,硕士,主要研究方向为工业互联网及物联网

。

图3

遥感基础支撑平台管理系统部署架构图

图4遥感基础支撑平台管理系统网络架构图

通信设计与应用4