省級(jí)環(huán)境信息中心數(shù)據(jù)整合平臺(tái)建設(shè)

張學(xué)雷

（安徽省環(huán)境信息中心，合肥 230079）

1.平臺(tái)建設(shè)背景

隨著社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展，環(huán)境保護(hù)工作與公眾的關(guān)系越來(lái)越緊密，對(duì)國(guó)家及社會(huì)的意義越加重大，同時(shí)隨著環(huán)境信息化的進(jìn)一步發(fā)展，大量環(huán)境數(shù)據(jù)的產(chǎn)生為數(shù)據(jù)的保存和分發(fā)方式提出了全新的要求，需要采取一種全新的方式來(lái)統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)分發(fā)方式、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全。

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)工作，目前環(huán)境監(jiān)測(cè)已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、信息化，對(duì)環(huán)境質(zhì)量和污染源排放進(jìn)行有效的監(jiān)控已經(jīng)成為環(huán)境管理科學(xué)化的重要標(biāo)志之一。隨著科技的發(fā)展、信息的進(jìn)步、電子化的發(fā)展，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理與環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)越來(lái)越重要[1]。

數(shù)據(jù)整合的概念在業(yè)界比較混亂，比如系統(tǒng)整合、應(yīng)用整合、主機(jī)整合、存儲(chǔ)整合、數(shù)據(jù)庫(kù)整合、數(shù)據(jù)大集中等等。為了便于規(guī)劃，以整合手段作為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)整合主要有三個(gè)方面，其一為物理整合，即將多設(shè)備整合而為一部或較少幾部更大型（或性能更強(qiáng)）的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和快速反應(yīng)；其二為邏輯整合，即通過(guò)系統(tǒng)管理軟件等手段對(duì)物理上分散的設(shè)備資源和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行虛擬化的集中管理；其三是應(yīng)用整合，主要有服務(wù)器整合、存儲(chǔ)整合、數(shù)據(jù)庫(kù)整合和數(shù)據(jù)整合等形式。

目前全省已經(jīng)具備省到市SDH 2M專網(wǎng)，主要用于內(nèi)部辦公系統(tǒng)、公文傳輸、污染源在線監(jiān)測(cè)、視頻會(huì)議的使用，同時(shí)國(guó)家在建一套省—市—縣三級(jí)環(huán)境統(tǒng)計(jì)專網(wǎng)，為全省的數(shù)據(jù)大集中做好了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

省在線監(jiān)控平臺(tái)采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，由兩臺(tái)IBM小機(jī)組成，磁盤陣列存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)據(jù)，ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)數(shù)據(jù)處理能力能夠滿足大部分業(yè)務(wù)需求，隨著環(huán)保在線業(yè)務(wù)的不斷增加，數(shù)據(jù)量的海量發(fā)展，對(duì)大量并發(fā)數(shù)據(jù)處理的需求更加迫切[2]。

環(huán)保整體數(shù)據(jù)機(jī)房中含有大批量舊服務(wù)器，其安全性和可靠性已經(jīng)不能夠保證，需要進(jìn)行服務(wù)器的整合。

本次所要解決的問(wèn)題，是有步驟地實(shí)現(xiàn)物理整合、邏輯整合及應(yīng)用整合。具體的實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：

（1）利用VMWARE的數(shù)據(jù)中心虛擬化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合；

（2）存儲(chǔ)資源整合，統(tǒng)一使用IP存儲(chǔ)器及備份恢復(fù)系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)全省數(shù)據(jù)集中備份與異地備份；

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)整合，根據(jù)業(yè)務(wù)情況將公共業(yè)務(wù)與專用業(yè)務(wù)集中在兩套數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之中，以便于管理與實(shí)現(xiàn)。

2.業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合

信息系統(tǒng)應(yīng)用的目的是支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)高效、有序的運(yùn)行，是為一定的業(yè)務(wù)目的而進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用的。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效整合是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大集中的關(guān)鍵。

要擯棄一般業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨(dú)占用單一服務(wù)器硬件設(shè)施的情況，如何使IT體系結(jié)構(gòu)適應(yīng)本行業(yè)的需求和發(fā)展，顯得十分重要。一個(gè)單位的IT體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵取決于其IT系統(tǒng)的規(guī)模、應(yīng)用范圍和性質(zhì)，以及其所面臨的社會(huì)大環(huán)境。

同時(shí)須考慮企業(yè)各應(yīng)用之間的一體化的問(wèn)題，即如何從A部門獲取信息，并將其與B部門獲取的數(shù)據(jù)一同處理，以獲得反映系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行狀況的信息，使高層管理者控制現(xiàn)在、把握未來(lái)，使其有效地管理各個(gè)部門和整個(gè)系統(tǒng)。

應(yīng)用的一體化一直在推動(dòng)著服務(wù)器的合并，即服務(wù)器的整合，服務(wù)器整合主要分為四個(gè)步驟實(shí)施：即集中放置、物理合并、數(shù)據(jù)整合、應(yīng)用整合。

集中放置：安徽省環(huán)保廳信息中心通過(guò)新建中心機(jī)房將所有的服務(wù)器統(tǒng)一配置在一個(gè)主機(jī)房、一個(gè)輔助機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)房?jī)?nèi)采購(gòu)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，采用機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、持續(xù)供電系統(tǒng)，保證物理安全性與可靠性。

物理整合：用幾個(gè)容量大、功能強(qiáng)的服務(wù)器通過(guò)安裝虛擬化軟件vSphere4.1，使之成為統(tǒng)一集群，用以替換一些較小的服務(wù)器，性能按需配置。

虛擬化是數(shù)據(jù)整合第一階段—物理整合的一大關(guān)鍵，當(dāng)下的 x86 計(jì)算機(jī)硬件是專為運(yùn)行單個(gè)操作系統(tǒng)和單個(gè)應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的，因此大部分計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)未得到充分利用。借助虛擬化，可以在單臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都可以在多個(gè)環(huán)境之間共享同一臺(tái)物理機(jī)的資源。不同的虛擬機(jī)可以在同一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)以及多個(gè)應(yīng)用程序。

以往新增一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都是購(gòu)買一臺(tái)裸服務(wù)器，然后安裝上操作系統(tǒng)，然后再在其上部署應(yīng)用軟件。通過(guò)虛擬化后，這一整套資源統(tǒng)稱為虛擬機(jī)，就是將物理服務(wù)器、操作系統(tǒng)，及其應(yīng)用程序 “打包”為一個(gè)或多個(gè)文件—可移動(dòng)的虛擬機(jī)(VM)。

虛擬化前:

每臺(tái)主機(jī)一個(gè)操作系統(tǒng)；

軟件硬件緊密地結(jié)合 ；

在同一主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序通常會(huì)遭遇沖突；

系統(tǒng)的資源利用率低；

硬件成本高昂而且不夠靈活。

虛擬化后:

打破了操作系統(tǒng)和硬件的互相倚賴；

通過(guò)封裝到虛擬機(jī)的技術(shù), 管理操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?yàn)閱我坏膫€(gè)體；

強(qiáng)大的安全和故障隔離；

虛擬機(jī)是獨(dú)立于硬件的, 它們能在任何硬件上運(yùn)行。

省廳使用的是VMware的ESX4.1平臺(tái)，采用的是裸金屬架構(gòu)（相對(duì)應(yīng)的為寄存架構(gòu)），虛擬化具有四大特點(diǎn)：分區(qū)——在單一物理服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)；封裝——整個(gè)虛擬機(jī)都保存在文件中，而且可以通過(guò)移動(dòng)和復(fù)制這些文件的方式來(lái)移動(dòng)和復(fù)制該虛擬機(jī)；隔離——在同一服務(wù)器上的虛擬機(jī)之間相互隔離；相對(duì)應(yīng)硬件獨(dú)立——無(wú)須修改即可在任何服務(wù)器上運(yùn)行虛擬機(jī)[4]。

圖1 虛擬化示意圖（Virtualization figure）

以上這些特點(diǎn)為省廳后期的信息化建設(shè)提供了極大的便利，其具備的VMOTION功能、DRS功能、HA功能、VCB功能又滿足了高效性及安全性的要求。

邏輯整合：服務(wù)器的集中和物理合并，改善了服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)整合則集中于把現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理合并,整合到一處的數(shù)據(jù)可被多臺(tái)服務(wù)器存取,數(shù)據(jù)整合從邏輯上講是在服務(wù)器集中和物理合并之后的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)方式是采用IP SAN架構(gòu)將大多數(shù)基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)整合到同一個(gè)企業(yè)版SQL 2005中，將關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合到ORACLE 10G中[3]。

當(dāng)前省廳信息中心多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)主要是基本W(wǎng)INDOWS下的SQL 2005標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)版，由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多，有面對(duì)業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)的平臺(tái)，也有面對(duì)公網(wǎng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)，在這里，實(shí)現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)遷移主要利用以下三種方法[5]。

對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)跟應(yīng)用系統(tǒng)在同一臺(tái)主機(jī)之上，數(shù)據(jù)分散較大的情況，采用第一種方法：exp/imp：這是最常用、最簡(jiǎn)單的方法，一般是基于應(yīng)用的owner級(jí)做導(dǎo)出導(dǎo)入。

第二種方法，將重新利用兩臺(tái)性能較好的機(jī)器安裝SQL 2005企業(yè)，將當(dāng)前的SQL盤陣直接從舊有機(jī)器掛載在新機(jī)器上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)功能。 這種情況下，數(shù)據(jù)文件、控制文件、日志文件、spfile都在存儲(chǔ)上(一般情況下是裸設(shè)備)，可以直接把存儲(chǔ)掛到新機(jī)器上，然后在新機(jī)器上啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

還有一種rman遷移方法，rman比較適合于跨文件系統(tǒng)的遷移，如同平臺(tái)下的不同文件系統(tǒng)，當(dāng)前不涉及。

應(yīng)用整合：應(yīng)用整合是服務(wù)器整合策略上最綜合的一步，應(yīng)用整合包括把各程序應(yīng)用和數(shù)據(jù)從不同的類型的服務(wù)器上移植到一個(gè)單一的服務(wù)器上。但由于擔(dān)心應(yīng)用程序的沖突，目前采用虛擬化的方式為每一業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨(dú)建立操作系統(tǒng)，共用硬件服務(wù)器集群，隨時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遷移工作，節(jié)省硬件資源。

數(shù)據(jù)集中：通過(guò)利用當(dāng)前的DS4800存儲(chǔ)柜實(shí)現(xiàn)對(duì)基于ORACLE 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，使用當(dāng)前的DS4300存儲(chǔ)柜實(shí)現(xiàn)對(duì)基于SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，使用IP SAN統(tǒng)一作為虛擬化平臺(tái)的存儲(chǔ)柜，后期將使用一套備份存儲(chǔ)柜對(duì)以上三個(gè)存儲(chǔ)體系進(jìn)行備份，一套備份存儲(chǔ)柜對(duì)全省的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

3.平臺(tái)架構(gòu)

圖2 整合平臺(tái)架構(gòu)圖

4.軟硬件環(huán)境概述

4.1 硬件環(huán)境

圖3 平臺(tái)拓?fù)鋱D

Oracle使用自身強(qiáng)大的群集技術(shù)，用兩臺(tái)IBM小機(jī)P560Q組成數(shù)據(jù)庫(kù)集群，一并負(fù)載數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)據(jù)，為污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、空氣質(zhì)量、地表水提供強(qiáng)大的硬件支撐，形成關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)；Sql server 2005企業(yè)版采用兩臺(tái)IBMX3850X5服務(wù)器組成集群，為環(huán)保門戶、環(huán)保辦公、環(huán)保公文等提供保障，形成基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)；六臺(tái)X3850 M2安裝vSphere，形成集群，共用IP SAN為集群共享存儲(chǔ)。

4.2 軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)：AIX、WINDOWS 2003 SERVER 中文標(biāo)準(zhǔn)版、WINDOWS 2003 SERVER 中文企業(yè)版、REDHAT LINUX、WINDOWS 2008 SERVER 中文標(biāo)準(zhǔn)版。

數(shù)據(jù)庫(kù)：Oracle 10G、SQL SERVER 2005 企業(yè)版。

備份軟件：愛(ài)數(shù)存儲(chǔ)柜、系統(tǒng)備份、文件備份、數(shù)據(jù)庫(kù)備份。

業(yè)務(wù)軟件：環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)、公文傳輸平臺(tái)、門戶及OA辦公平臺(tái)等。

5.平臺(tái)特點(diǎn)

采用成熟的VMWARE數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)進(jìn)行服務(wù)器整合，可以減少單位硬件的投入，只需增加服務(wù)器相應(yīng)性能配件即可。減少硬件意味著可以使硬件和運(yùn)營(yíng)成本降低 50%，并使能源成本降低 80%。

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行虛擬化，關(guān)鍵數(shù)據(jù)平臺(tái)、基本數(shù)據(jù)平臺(tái)獨(dú)立雙機(jī)群集使用，保證可靠性、可管理性和性能穩(wěn)定性，為更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫、數(shù)據(jù)查詢提供支撐。

通過(guò)數(shù)據(jù)中心部署備份存儲(chǔ)存儲(chǔ)柜，通過(guò)單一WEB界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)、容災(zāi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ORACLE、SQL、文件、系統(tǒng)的可靠備份，保證了數(shù)據(jù)安全性。內(nèi)置的虛擬介質(zhì)池功能，使設(shè)備具有容量與處理性能呈線性增長(zhǎng)的特性，可滿足大規(guī)模的備份需求。通過(guò)本地備份存儲(chǔ)柜、異地備份存儲(chǔ)柜、市級(jí)備份存儲(chǔ)柜的融合，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)互備、關(guān)鍵數(shù)據(jù)異地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi)，有效地解決因地震、水災(zāi)、火災(zāi)、盜竊等事故可能造成的公司數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。

6.平臺(tái)現(xiàn)狀及應(yīng)用

安徽省環(huán)境信息中心目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器集中和服務(wù)器整合兩個(gè)階段，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)整合及應(yīng)用整合，后期將通過(guò)業(yè)務(wù)遷移、硬件更新、備份存儲(chǔ)柜的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)據(jù)整合和應(yīng)用整合，并形成完整的省級(jí)環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中平臺(tái)。

形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集中平臺(tái)后將會(huì)為下一步的信息化發(fā)展打好良好基礎(chǔ)，新業(yè)務(wù)的上線可以很便利地融入到當(dāng)前系統(tǒng)中，同時(shí)會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行約束，不需要進(jìn)行孤島式建設(shè)，同時(shí)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的備份和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

[1] 徐光.環(huán)境在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理與發(fā)布系統(tǒng)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)， 2006，（8）：22-32.

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