探索云计算环境下信息系统的高可用架构促进电网监测和通信技术的融合——江西师范大学马勇教授

2019-01-05

马勇教授，江西师范大学计算机科学与技术专业学术学科带头人，在大型企业信息化架构设计与运行维护领域，不断探索，突破重重困难，取得多项创新性成果。与此同时，马勇教授与时俱进，积极推动科学研究与产业需求无缝衔接，他的科研成果为搭建企业各机构、各部门、各员工之间的有效沟通平台提供了强有力的技术支持。

一、通过技术创新实现高可用安全计算自主研发

近年来，马勇教授他针对生产中混合环境下的大规模终端安全接入、资源高效调度、信息系统高可用等难题，通过不懈的科技攻关，取得了重大突破。

创新是科研的源动力，马勇教授针对虚拟机逃逸攻击以及大规模（万级以上）终端并发接入访问的可靠管理问题，提出虚拟机进程与资源对象的多类别安全标记和访问矩阵模型，设计支持MAC的虚拟机管理器以及FastRAP虚拟机远程显示控制协议，监控虚拟机资源的访问行为，对终端与虚拟机之间的音视频、控制、外设等信号分配不同信道，选择性压缩加密传输，解决了抗虚拟机逃逸攻击以及大规模终端与虚拟机之间并发访问的流畅、安全、可控难题。值得一提的是该研究采用Random Forest分类方法，在多种操作系统（windows、Linux、Android）环境中恶意代码综合检测率达到了99%。目前，在国际上仅Deep Instinct等少数高端产品可达到该水平。

在高效资源调度领域，马勇教授率先提出针对云计算资源的中心仲裁与负载均衡优化调度算法，解决了大规模虚拟机高效多集群调度难题，设计实现了一种支持可视化配置的高效资源调度引擎。

在计算科学与信息技术领域，马勇教授创新性地提出云计算环境下信息系统的高可用架构。该架构基于云计算技术，以虚拟机的形式统一存储于管理电网核心业务应用的备份系统，可快速调度备份虚拟机接替故障应用系统运行。

2016年2月，以中国工程院院士沈昌祥为组长的国内鉴定委员会对云计算技术的企业级高可用系统进行了成果鉴定，一致认为，该成果打破了国外同类产品的垄断，标志着我国已掌握高可用安全计算环境关键技术，拥有了自主研发能力。

目前，“云计算技术的企业级高可用系统”以美国和加拿大发明专利为核心专利，与多项中国专利共同组成专利群，并转化成软件产品。这些产品成功应用到西电东送、青藏联网、川藏联网、共青城智能电网综合示范工程（首个县域城市智能电网综合示范工程）等国家重大工程以及国防军工、政务、教育领域的信息系统中，并在“4.20”雅安芦山地震中，保障了电网调度生产等信息系统的稳定运行，为灾区电网快速抢修恢复贡献了重要力量，打破国外同类产品的垄断，其衍生的产品成为国际IT巨头戴尔公司在云计算解决方案中优选的配套软件，该成果的应用领域不断拓展，取得了显著的社会效益和经济效益。

二、探索电网维护  提升防灾减灾能力

输电架空线路是电网的核心资产，但由于其暴露在大气环境中，会直接受到气象条件的作用，气温变化、强风暴侵袭、结冰荷载及雷闪袭击、雨淋等都有可能破坏或降低架空线路的绝缘强度。马勇教授及团队成员针对架空线路的安全隐患及监测的技术难题，对架空线路环境多参量光学传感、通信融合、专用光纤等技术开展了系统研究。创新性地提出了覆冰、风速、风向、光照、雨量、湿度、气压等环境参量转化成光纤光栅波长参量的测量技术及监测模型算法，研发环境多参量光纤传感监测装置，解决了传统监测因需电源支撑长期可靠性差、难维护、难集成的关键问题。

随着科研工作的推进，他与团队成员共同研制的传感与通信融合的波分复用无源光网络（WDM-PON）系统，突破了高谱效调制、光功率预算提升、无色ONU技术、时钟恢复与自适应色散补偿和偏振解复用联合处理算法、载波频偏估计算法等若干关键技术，实现了大范围、大容量、灵活汇接的融合通信，解决监测通信及组网难题。

此外，提出了基于高阶模弯曲泄漏机制的低弯曲损耗单模传输的新型少模光纤制备方案，研制简单包层结构的新型少模光纤，实现了宽带范围低弯曲损耗单模传输，大幅降低了应用成本，解决了工程中光纤弯曲、接续难题。

项目的研究成果在江西、湖南等5省试点应用，提升了电网防灾减灾能力和运行维护水平，提高了电网规划设计的精准性，近4年挽回经济损失、节约运检成本近2亿元，并推广应用至国防、气象等重要领域。

后记

马勇教授说“计算科学与信息技术是我的初心，也是我一辈子的事业”，他以科研工作者孜孜不倦的探索精神，不断攻克重重技术难关，探索计算科学与信息技术在重要行业的应用与发展。

专家简介

马勇，江西师范大学教授，硕士研究生导师，2018年主持1项江西省重点研发计划和1项国家电网公司横向课题。以第一作者发表SCI检索论文1篇，EI检索论文5篇，核心期刊论文6篇。曾先后获得第十九届和二十届全国企业管理现代化创新成果二等奖2项，先后获江西省技术发明一等奖1项，江西省专利一等奖1项，中国专利优秀奖1项（基于云计算技术的高可用系统，ZL201220346503.0），第十届发明创业人物奖，江西省科技进步一等奖1项等。2013年被评为江西省电力公司“首届十大青年技师”，2014年入选国家电网公司专业领军人才，2017年度入选中国第十届“发明创业人物奖”，2018年入选国家留学基金委的“国际清洁能源拔尖人才”“第九届中国技术市场协会金桥奖先进个人奖”。