關(guān)于青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案的思考

摘 要：鐵路信息化建設(shè)已經(jīng)成為推動(dòng)鐵路快速發(fā)展的關(guān)鍵力量，青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)包括存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化以的建設(shè)。在盡量不對上線業(yè)務(wù)造成影響的情況下，將搭載在物理服務(wù)器或部分虛擬化服務(wù)器上的業(yè)務(wù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的大虛擬化計(jì)算資源池中。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；服務(wù)器虛擬化；存儲(chǔ)虛擬化；網(wǎng)絡(luò)虛擬化

1 引言

鐵路發(fā)展到現(xiàn)在，信息化建設(shè)已經(jīng)成為推動(dòng)鐵路快速發(fā)展的關(guān)鍵力量，不論是12306互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)、貨運(yùn)系統(tǒng)、還是最先進(jìn)的CTC信號(hào)控制系統(tǒng)，都離不開信息技術(shù)的支持，但傳統(tǒng)鐵路信息化主要局限于單個(gè)部門或某個(gè)應(yīng)用，這種方式在帶來便于故障隔離，風(fēng)險(xiǎn)分散優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也造成了鐵路信息化的“豎井”效應(yīng)，不同應(yīng)用系統(tǒng)之間IT資源和數(shù)據(jù)資源都難以共享，造成了巨大浪費(fèi)，無法發(fā)揮各應(yīng)用系統(tǒng)整合的優(yōu)勢，并且給系統(tǒng)維護(hù)帶來很大困難。正是意識(shí)到這個(gè)問題的嚴(yán)重性，原鐵道部在2012年發(fā)布了《鐵辦〔2012〕101號(hào)》鐵路信息化指導(dǎo)文件，提出了建設(shè)鐵道部、鐵路局兩級(jí)數(shù)據(jù)中心，以及共享IT資源池的理念：“建立鐵路計(jì)算機(jī)硬件資源共享機(jī)制。原則上，新建信息系統(tǒng)所需主處理設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境統(tǒng)一配置，不再隨具體系統(tǒng)單獨(dú)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)硬件資源的共享共用?！?/p>

2 目前青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

青藏鐵路公司虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)依然面臨諸多挑戰(zhàn)，首先就是現(xiàn)有的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等IT資源的所有權(quán)還是分屬于電務(wù)、信息、客票等不同部門，在保障少數(shù)關(guān)鍵應(yīng)用信息安全的基礎(chǔ)上，整合這些分散的IT資源，就需要有明確的制度和組織流程去保障。

其次就是在各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部，也面臨整合的困難，青藏鐵路公司IT系統(tǒng)為保證信息安全，采用以防火墻為核心的組網(wǎng)架構(gòu)，并且還通過劃分為外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)的三級(jí)隔離措施，確保關(guān)鍵信息不被非法訪問，但這也帶來了單應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器、存儲(chǔ)資源被割裂部署的情況，無法發(fā)揮IT資源的整合優(yōu)勢。

基于以上分析，本文的技術(shù)探討重點(diǎn)將以如何在青藏鐵路公司單應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部建設(shè)數(shù)據(jù)中心為主，主要是除信號(hào)系統(tǒng)、客票系統(tǒng)、公安系統(tǒng)之外包含TMIS、OA、車輛信息等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的整合，這涉及到如何去優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，選擇合適的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)等。

3 青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)的設(shè)計(jì)思路

完整青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心涉及服務(wù)器計(jì)算資源、信息存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)傳輸資源三大部分，我們將從這三個(gè)部分分別探討青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)的相關(guān)技術(shù)。

3.1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)分析

青藏鐵路公司信息系統(tǒng)主機(jī)包括小型機(jī)、微機(jī)服務(wù)器兩種，在目前的技術(shù)條件下，小型機(jī)和微機(jī)服務(wù)器的虛擬化是不同的，小型機(jī)只能在單臺(tái)機(jī)器上完成資源的聚合和分拆。而微機(jī)服務(wù)器（包含刀片式服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器）在虛擬化方面比較成熟。按照鐵路現(xiàn)有規(guī)定，只要涉及到行車和資金安全的系統(tǒng)都必須專網(wǎng)專用，這包括TDCS/CTC信號(hào)系統(tǒng)、TRS客票系統(tǒng)和公安網(wǎng)，但除此以外的TMIS貨運(yùn)、OA辦公、車號(hào)識(shí)別、紅外軸溫、電力遠(yuǎn)動(dòng)、水電監(jiān)控、信號(hào)微機(jī)監(jiān)測、醫(yī)療保險(xiǎn)等業(yè)務(wù)均可以共享單一網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心；在青藏鐵路公司正在實(shí)施的綜合IP網(wǎng)中，通過新建高性能的IP骨干網(wǎng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層面的統(tǒng)一承載，為的數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

基于以上分析，青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)在既有小型機(jī)能滿足性能要的情況下，可繼續(xù)將小型機(jī)作為應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器使用，不參與虛擬化整合，除去少量與服務(wù)器硬件相綁定的應(yīng)用，剩余的X86服務(wù)器（包含刀片服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器）都可以參與虛擬化資源池的建設(shè)。

3.2 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)分析

服務(wù)器整合，虛擬機(jī)的遷移離不開共享存儲(chǔ)的支持，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，目前青藏鐵路公司共享存儲(chǔ)技術(shù)以IP SAN、FC SAN為主。不論是IP SAN，還是FC SAN技術(shù)，還是歸類于集中存儲(chǔ)，它總有一個(gè)最大并發(fā)訪問上限，一旦并發(fā)訪問量變大，集中存儲(chǔ)的IOPS瓶頸問題就會(huì)越來越明顯，而分散式存儲(chǔ)則是通過將原本集中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)到海量低成本服務(wù)器的內(nèi)置硬盤中，通過2比1甚至5比1 的冗余數(shù)據(jù)備份，保障數(shù)據(jù)的安全性，即使壞掉多塊硬盤或者多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)依然可以快速恢復(fù)和讀取，相比傳統(tǒng)存儲(chǔ)的RAID 5技術(shù)，分散式存儲(chǔ)的恢復(fù)時(shí)間可縮短到30分鐘以內(nèi)。所以分散式存儲(chǔ)有著明顯的優(yōu)勢。

3.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)分析

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)包括：VLAN、MPLS VPN等，可以實(shí)現(xiàn)在同一套物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬隔離出多個(gè)網(wǎng)絡(luò)為不同應(yīng)用系統(tǒng)提供傳輸服務(wù)，但這都只是面對的是固定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，一旦網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃調(diào)整完成，服務(wù)器部署位置，終端接入位置，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就不會(huì)再改變。但應(yīng)用到虛擬化數(shù)據(jù)中心環(huán)境，這一切都發(fā)生了變化，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的虛擬機(jī)遷移需要網(wǎng)絡(luò)策略做相應(yīng)的動(dòng)態(tài)跟隨改變，網(wǎng)絡(luò)要變的更加智能化。

目前青藏鐵路公司信息系統(tǒng)大量使用防火墻產(chǎn)品做安全隔離，并且采用專用的安全網(wǎng)關(guān)作為外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)的隔離設(shè)備，這使得一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的幾十臺(tái)服務(wù)器首先被分隔到內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)或生成網(wǎng)不同安全級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中，在每級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部還可能存在多個(gè)防火墻，最終這些服務(wù)器還會(huì)被防火墻的不同分區(qū)再次隔離，這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不改變，鐵路數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和虛擬化將無法持續(xù)下去。但是青藏鐵路公司的很多應(yīng)用系統(tǒng)都是為行車安全，運(yùn)營保障做配套服務(wù)的，這些系統(tǒng)的安全級(jí)別肯定是不能因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的建設(shè)而被降低，因此本文的方案是保留外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)的縱深安全防護(hù)體系不變，但在每級(jí)安全區(qū)域內(nèi)做網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化，減少防火墻的使用數(shù)量，采用交換機(jī)堆疊的新技術(shù)搭建大二層網(wǎng)絡(luò)交互環(huán)境，為服務(wù)器整合，虛擬機(jī)遷移做好準(zhǔn)備。

4 青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案總結(jié)與展望

青藏鐵路公司數(shù)據(jù)中心建設(shè)雖然面臨組織架構(gòu)、IT架構(gòu)的諸多限制，但建成后的數(shù)據(jù)中心所能帶來的突出優(yōu)勢還是成為鐵路服務(wù)的一種優(yōu)勢，在滿足現(xiàn)有信息安全要求的基礎(chǔ)上，可通過高性能防火墻集中部署的方式，盡量實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的集中整合，為虛擬化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

雖然鐵路數(shù)據(jù)中心建設(shè)還處于初始階段，但已經(jīng)體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，隨著未來云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)完成，這將極大的發(fā)揮既有的IT軟硬件資源和大數(shù)據(jù)的潛能，為推進(jìn)鐵路快速發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]韓升.鐵路數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[M].北京交通大學(xué)，2006.06.

[2]石潔.服務(wù)器虛擬化在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013（19）.

[3]張熒允.基于虛擬技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)研究[M].天津大學(xué)，2010.06.

[4]劉旭.虛擬化技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)應(yīng)用的研究[J].中國教育信息化·高教職教，2010.06.