目前,云南省地震局的测震波形数据普遍采用物理服务器安装JOPENS软件(吴永权,黄文辉,2010)进行汇集,这种方式是通过有线专线传输,将数据存储在本地服务器,定期将波形文件备份至存储设备,适用于较多台网数据的传输和存储。在有大规模台网数据需要传输和存储时,中国地震局台网中心为满足测震波形数据管理的业务需求,选取基于Hadoop大数据技术的分布式文件系统HDFS和分布式计算Spark架构进行数据的存储和计算研究(郭凯等,2017)。在小规模观测项目或实验项目中,部分测震台通过4G方式传输数据,部分无人值守台站通过定期人工读取数采存储卡方式提取数据。因此,在保障数据及时性、有效性、安全性上还存在不足,尤其是在数据的远程传输、数据汇集所需设备等方面。吴叔坤等(2006)研究广东数字地震遥测台网数据传输的各种方寸,总结得出IP/VPN传输具有无丢数误码、断点续传、经济实惠、安全可靠等特点。

Hyper-V是一款兼顾了安全性和性能要求的虚拟化产品。数据采用4G方式传回区域中心服务器,通过VPN专线进入云南省地震行业网,挂载NAS存储回传数据(阳小珊等,2012)。此方法适用于小规模台网数据采集,可应用在实验观测项目中。本文主要探索服务器虚拟主机安装FreeBSD系统(冉慧敏,史勇军,2011)的波形数据文件汇集,以节约服务器设备资源、保障数据安全性,为测震数据传输、存储等提供技术参考。

2017年,云南省地震局在小江断裂带附近新建20个测震观测点,在对其数据完成汇集和存储时需要解决2个技术问题:其一,区域中心数据接收虚拟服务器在行业专网内,与4G无线路由之间跨越2个独立网络,因此需通过VPN方式建立2网之间的安全隧道以解决网络连接问题; 其二,在服务器资源及存储资源有限的情况下,利用服务器虚拟化技术共享服务器资源,同时使用NAS存储系统解决数据存储问题。

首先在区域中心做测试,将测震仪器数采与路由器连接,建立4G无线路由与VPN之间的安全隧道并测试网络连通,后配置虚拟机和安装FreeBSD系统和Jopens软件(冉慧敏,史勇军,2011),并做好软件与仪器数采配置,保证数据能传输到虚拟服务器,最后配置NAS与FreeBSD系统之间的网络连接,通过ISCSI挂载到系统分区中,修改Jopens数据存储路径到NAS设备,实现测震波形数据的非本地存储(图1)。

图1 配置流程图
Fig.1 The flow chart of the configuration

本文总结了利用Hyper-V虚拟化技术安装FreeBSD系统运行JOPENS6.0软件实现4G无线测震波形数据汇集的方法,基于ISCIS技术实现了测震波形文件在NAS存储系统上的汇集,结论如下:

(1)将各类应用部署在虚拟主机上,利用虚拟机自身的容错机制,可提升应用的稳定性。在分配虚拟机资源时,可根据应用的资源消耗灵活进行分配,也可按应用实际使用资源进行后期调整。

(2)无线数据传输可作为无人值守台站、流动观测台、实验仪器数据接收等非常规的数据汇集使用。本文对利用VPN技术解决4G无线接入行业内网的方法进行了实践。

(3)NAS具有网络存储方式简单、设备体量较小、便于数据移动等特点,要根据实际情况来选择最优化的方式。以NAS方式存储测震波形数据并不是最优化的方式,推荐还是存放于服务器本地硬盘,定期做数据的导出和删除工作。本文主要是以节约资源为主,为资源紧张的实验项目、小台网等提出一种解决方式。

(4)本次台站建设于2018年1月正式运行,在系统运行期间数据接收连续率为98%,网络连接最大延迟约700 ms(台站物理位置4G信号影响),运行至今接收连续波形数据量600 G左右。系统整体运行状态良好,完全能够满足小台网、实验项目等场景应用。