潘東亮

摘 要：分析包神鐵路信息化建設(shè)現(xiàn)狀及其面臨的突出問題，介紹云計算技術(shù)，結(jié)合云計算的特點，從資源整合、降低成本等方面分析包神鐵路建設(shè)企業(yè)云計算平臺的必要性。依據(jù)包神鐵路實際情況和云計算的服務模式，提出了搭建包神鐵路企業(yè)云計算平臺的實施步驟。

關(guān)鍵詞：包神鐵路 ?云計算 ?虛擬化

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0046-02

Abstract：Analysis of the current information technology situation and its outstanding problems of Baoshen railway， introduction the cloud computing technology. Combined with the characteristics of cloud computing， such as integration of resources， reduce the cost. It is necessary for Baoshen railway construction enterprise cloud computing platform. Based on the actual situation of the Baoshen railway and cloud computing service model， proposed the implementation steps to build Baoshen railway enterprise cloud computing platform.

Key words：Baoshen railway ?Cloud computing ?Virtualization

包神鐵路是神華集團的第一條企業(yè)自備鐵路，1989年開通運營。2013年6月，包神鐵路集團正式組建，所轄包神鐵路、甘泉鐵路、新準鐵路、塔韓鐵路4條鐵路正線里程達到了800多公里。在過去的20多年里，包神鐵路搭建了滿足公司各方面需要的信息化平臺，其中包括運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）、列車調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)（TDCS）、機務管理信息系統(tǒng)、工務管理信息系統(tǒng)、本質(zhì)安全管理信息系統(tǒng)等幾十個系統(tǒng)，以上各信息系統(tǒng)以傳統(tǒng)架構(gòu)為主，各系統(tǒng)相互獨立，開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫都不盡相同，而且信息系統(tǒng)機房分散，為滿足各種業(yè)務需求，除了公司中心機房外，各段都有自己的信息系統(tǒng)機房，在建設(shè)時，公司采用的模式大多數(shù)根據(jù)最大業(yè)務計算量和數(shù)據(jù)量配置相應的軟硬件平臺，同時為了保證系統(tǒng)的安全可靠運行，往往采用主備機及多磁盤陣列模式。這樣就會產(chǎn)生一些問題：（1）各信息系統(tǒng)獨立建設(shè)，系統(tǒng)間或系統(tǒng)內(nèi)整合程度低，缺乏整體考慮，信息共享困難[1];（2）在業(yè)務量不大的時候，會出現(xiàn)大量的閑置資源，在目前信息架構(gòu)下，這些閑置的資源不能分配給其他應用需要，從而造成很大的資源浪費;（3）信息系統(tǒng)越來越多，信息投資和維護成本不斷增加;（4）使用信息系統(tǒng)的人員地點比較分散，應用系統(tǒng)部署不方便，再加上公司員工計算機水平普遍不高，導致計算機容易出現(xiàn)問題，出現(xiàn)問題后維修時間長，影響員工正常使用計算機;（5）不同崗位的計算機安裝環(huán)境不同，如何快速恢復和安裝系統(tǒng)成為計算機管理人員面臨的一大難題。

隨著包神鐵路集團的日益發(fā)展壯大，其對公司信息化的要求也越來越高，基于這種情況，考慮應用目前流行的云計算模式構(gòu)建企業(yè)云計算平臺，對公司現(xiàn)有IT資源進行整合，實現(xiàn)IT資源的集約型部署。從而可以很好的解決目前公司信息化建設(shè)中面臨的一系列問題，減少信息系統(tǒng)投資、降低維護成本、加快信息化建設(shè)步伐、提高信息化水平、提高競爭力、提高靈活性，實現(xiàn)公司跨越式發(fā)展。

1 云計算

云計算是一種商業(yè)計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算力、存儲空間和信息服務。這種資源池稱為“云”?！霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護和管理的虛擬計算機資源，通常是一些大型服務器集群，包括計算服務器、存儲服務器和寬帶資源等。云計算將計算資源集中起來，并通過專門軟件實現(xiàn)自動管理，無需人為參與。用戶可以動態(tài)申請部分資源，支持各種應用程序的運轉(zhuǎn)，無需為煩瑣的細節(jié)而煩惱，能夠更加專注于自己的業(yè)務，有利于提高效率、降低成本和技術(shù)創(chuàng)新。云計算有如下特點：（1）超大規(guī)模?！霸啤庇邢喈敶蟮囊?guī)模，Google云計算的服務器有上百萬臺服務器，其它的IBM，Amazon也有幾十萬臺，企業(yè)的私有云也有至少上百臺，超大的規(guī)模賦予了用戶前所未有的計算能力。（2）虛擬化。云計算支持用戶在任意位置使用各種終端獲取應用服務，請求的資源來自“云”，應用也在“云”中運行，用戶只需要一個終端，就可以通過網(wǎng)絡服務實現(xiàn)所需要的一切，而不用關(guān)心整個過程是如何在哪里實現(xiàn)的。（3）高可靠性。云計算使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保證服務的高可靠性。（4）通用性。云計算不針對特定的應用，可以支撐不同的應用。（5）可擴展性高。云的規(guī)?？梢詣討B(tài)的伸縮，滿足不同用戶和應用增長的需要。（6）按需服務。云中的資源可以按需購買，如同現(xiàn)在使用水電那種方便。（7）極其廉價。眾多的節(jié)點由極其廉價的服務器構(gòu)成，其通用性使得利用率大幅提升，成本大幅下降[3]。

按照云計算的服務類型，云計算可分為三個層次：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層服務（IaaS），是將計算機的基礎(chǔ)設(shè)施，如服務器、存儲和網(wǎng)絡等通過虛擬化技術(shù)進行整合，使其成為一個整體，并作為云服務來提供給使用者。

（2）平臺層服務（PaaS），位于基礎(chǔ)設(shè)施層之上，對整個系統(tǒng)進行有機管理，向用戶提供所需的數(shù)據(jù)庫、存儲及計算等服務，具有大規(guī)模并行計算能力。

（3）應用軟件層服務（SaaS），可以使用戶不需要把軟件安裝到自己的計算機上，使用軟件的時候可以通過網(wǎng)絡獲取帶有該軟件功能的服務[4]。endprint

按照應用模式，可以把云計算分成三類：私有云、公共云、混合云。

私有云在企業(yè)內(nèi)部部署，企業(yè)獨立擁有和管理，僅限內(nèi)部使用，私有云的可用性可以根據(jù)企業(yè)需求定制，在具體的實施過程中，可以通過整合企業(yè)現(xiàn)有的IT資源進行逐步完善，以降低企業(yè)初期投入。

公共云：云提供商通過自己的云基礎(chǔ)架構(gòu)向用戶提供服務，企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)按需求獲取業(yè)務流程、應用軟件、計算機存儲等云計算環(huán)境中的資源。公共云能快速提供企業(yè)業(yè)務所需的服務，企業(yè)用戶無需自己進行投資建設(shè)，大大節(jié)約了成本。

混合云：是一種私有云和公共云相結(jié)合的模式，它能使用外部公共云提供的服務，同時也有自己的云基礎(chǔ)架構(gòu)，靈活應用，彈性部署。

考慮到包神鐵路現(xiàn)狀，公司已經(jīng)擁有比較豐富的IT資源，并且對數(shù)據(jù)安全性要求比較高，因此，包神鐵路適合搭建自己的私有云計算平臺。

2 實施步驟

搭建私有云計算平臺要用到當前比較成熟的虛擬化技術(shù)。虛擬化是對物理資源（服務器、存儲、網(wǎng)絡等）的邏輯表示，以降低物理資源不同層次之間的耦合程度，使系統(tǒng)所需資源不受物理資源的限制，從而獲得高性能，高可擴展性等特性。通過虛擬化技術(shù)，就可以將公司原本相互獨立的IT資源在邏輯層面上進行整合，形成統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息平臺。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層資源整合

中間層相當于云計算體系架構(gòu)中的IaaS層，基礎(chǔ)設(shè)施層負責對公司的IT資源進行整合，通過虛擬化等相關(guān)技術(shù)，從計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源等幾個層面整合資源，將公司運輸、機務、工務、電務、供電等專業(yè)的現(xiàn)有硬件設(shè)備構(gòu)建為一體化的共享平臺。

2.1.1 服務器虛擬化

目前包神鐵路的在用服務器有小型機（P570、P561、P55A）、微機服務器（X3850、X3650）、刀片機（小機刀片、PC服務器刀片）?？梢酝ㄟ^虛擬化技術(shù)，如IBM提供的PowerVM方案，VMWare提供的vSphere技術(shù)，根據(jù)具體需要，一種方式是將一臺服務器虛擬出多個虛擬服務器，實現(xiàn)多個系統(tǒng)在一臺物理服務器上運行，從而提高單個服務器的工作效率，減少了硬件成本投入;另一種方式是將多臺物理服務器虛擬為一個虛擬服務器，通過自動化管理平臺，實現(xiàn)物理服務器資源的動態(tài)調(diào)整，共享相互分離的物理服務器，實現(xiàn)資源的合理分配和資源利用最大化，實現(xiàn)提高服務器的性能。

2.1.2 存儲資源虛擬化

存儲資源虛擬化的思想是將資源的邏輯映像和物理存儲分開，為系統(tǒng)和管理員提供一副簡化、無縫的資源虛擬視圖。對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就像是一個巨大的存儲池，看不到具體的磁盤，也不需要關(guān)心自己的數(shù)據(jù)在具體的哪個存儲設(shè)備中[5]。在數(shù)據(jù)存儲層面，包含存儲軟件虛擬化和存儲硬件虛擬化。存儲軟件虛擬化可以通過數(shù)據(jù)庫廠商提供的集群技術(shù)實現(xiàn)，如Oracle提供的集群技術(shù)、IBM提供的數(shù)據(jù)庫分區(qū)技術(shù)等。存儲硬件虛擬化可以使用IBM提供的XIV存儲、Oracle提供的軟硬一體化等。

2.1.3 網(wǎng)絡虛擬化

虛擬網(wǎng)絡允許不同需求的用戶組訪問同一物理網(wǎng)絡，但從邏輯上對他們進行一定程度的隔離。首先，以VPN和隧道技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合訪問控制代理、動態(tài)配置和流量管控等功能，提升網(wǎng)絡對業(yè)務的動態(tài)、自適應能力;其次，利用業(yè)務識別和用戶識別等技術(shù)，進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的精細化調(diào)配，滿足客戶和業(yè)務對網(wǎng)絡資源的動態(tài)應用需求，為提升網(wǎng)絡與業(yè)務協(xié)同性奠定基礎(chǔ);最后，利用業(yè)務路由技術(shù)、分布式交換技術(shù)等技術(shù)的進一步推廣應用，實現(xiàn)基于內(nèi)容、應用、業(yè)務的快速傳輸和流量優(yōu)化。

2.2 中間層

中間層相當于云計算體系架構(gòu)中的PaaS層，通過對公司現(xiàn)有TDCS、TMIS、機務、工務等系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源進行整合、計算、分析、分類，根據(jù)不同單位和部門的實際應用情況分發(fā)有效數(shù)據(jù)。該層為各信息系統(tǒng)提供共享的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，一方面避免了數(shù)據(jù)庫的重復建設(shè);另一方面使一些敏感的數(shù)據(jù)在相關(guān)部門之間透明共享，無關(guān)部門因沒有權(quán)限不能訪問，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)對非相關(guān)部門的隔離[6]。中間層主要包括分布式計算管理、數(shù)據(jù)的分布存儲管理、分布式文件管理以及實現(xiàn)云計算的自動化管理工具等。中間層的實施使得云計算平臺的計算能力大大提高，數(shù)據(jù)安全性大大提升，資源分配更加合理，利用率充分提高。

2.2.1 分布式計算

將待處理的數(shù)據(jù)集分解為小的數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集分布在集群的一個節(jié)點處理并生成中間結(jié)果，這些中間結(jié)果又由大量的節(jié)點進行合并，形成最終結(jié)果。

2.2.2 分布式文件管理

將數(shù)據(jù)文件拆分成不同的數(shù)據(jù)塊或作為一完整的數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊將作為存儲基本單元，存放在文件數(shù)據(jù)塊節(jié)點。為了容災等目的，每份數(shù)據(jù)塊被存儲在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點。

2.2.3 分布式存儲

在分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，一個應用程序可以對數(shù)據(jù)庫進行透明操作，一個分布式數(shù)據(jù)庫在邏輯上是一個統(tǒng)一的整體，在物理上則是分別存儲在不同的物理節(jié)點上。一個應用程序可以通過網(wǎng)絡訪問分布在不同地理位置的數(shù)據(jù)庫[7]。

2.2.4 自動化管理工具

通過實時監(jiān)控各個虛擬機的運行狀況，實現(xiàn)資源的動態(tài)分配，實現(xiàn)資源的利用最大化。

2.3 應用層

應用層相當于云計算體系架構(gòu)中的SaaS層，應用層采用基于WebServices的方式，WebServices技術(shù)將功能、流程等包裝成能夠通過網(wǎng)絡訪問的一組相互連接的服務模塊，實現(xiàn)了應用即服務的理念[8]。用戶通過網(wǎng)絡獲得需要的服務，用戶終端不需安裝各種現(xiàn)有信息系統(tǒng)應用程序。公司所有的信息系統(tǒng)都可以通過API接口和用戶界面的形式接入到管理中間層，通過權(quán)限管理為用戶提供不同的服務。

3 結(jié)語

隨著包神鐵路信息化進程不斷推進，公司現(xiàn)有信息系統(tǒng)面臨信息共享困難、資源利用率低、信息化建設(shè)投入成本高、維護困難等一系列問題。結(jié)合云計算的優(yōu)勢建立一個智能化的信息共享平臺，能有效進行計算機資源整合、進行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、用戶可以充分利用優(yōu)化的軟硬件資源，為包神鐵路信息化建設(shè)提供良好的解決方案。

參考文獻

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