插上開(kāi)源云的翅膀

郭濤

“鐵信云”成了中國(guó)鐵路總公司的不二選擇。IT系統(tǒng)從封閉走向開(kāi)放，從以物理設(shè)備為主到虛擬化和云，中國(guó)鐵路總公司變革的決心和心路歷程值得深入探究，也許能為其他有意“上云”的企業(yè)提供有益的參考和借鑒。

現(xiàn)在，只要是在國(guó)內(nèi)的中短途旅行，筆者首選高鐵。其實(shí)，在全球范圍內(nèi)，高鐵已經(jīng)成了中國(guó)制造的一塊金字招牌。筆者選擇高鐵的一個(gè)主要原因是準(zhǔn)時(shí)。這樣一個(gè)龐大的運(yùn)輸體系，它究竟是如何運(yùn)作，又是如何保證準(zhǔn)時(shí)、快速、安全的呢？在探訪了中國(guó)鐵路信息技術(shù)中心后，筆者的疑惑終于解開(kāi)了。

開(kāi)源云是必由之路

交通運(yùn)輸部發(fā)布的《2016年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示：2016年，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)12.4萬(wàn)公里，其中高速鐵路2.2萬(wàn)公里以上，年內(nèi)累計(jì)實(shí)現(xiàn)旅客發(fā)送量28.14億人次，較2015年增長(zhǎng)2.79億人次，完成貨運(yùn)總發(fā)送量26.52億噸。如此龐大且日益增長(zhǎng)的客流和物流，肯定需要一套堅(jiān)實(shí)的信息系統(tǒng)作為支撐。

從2014年開(kāi)始，中國(guó)鐵路總公司開(kāi)啟了由傳統(tǒng)客貨運(yùn)輸企業(yè)向現(xiàn)代物流企業(yè)的轉(zhuǎn)型，其目標(biāo)是建設(shè)世界一流的現(xiàn)代物流企業(yè)。業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型帶動(dòng)了信息化的發(fā)展和躍升，建設(shè)高效靈活、部署簡(jiǎn)便、自主可控的IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)是必由之路。一方面，IT基礎(chǔ)架構(gòu)要保證現(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，包括向客戶提供便捷的信息查詢、線上購(gòu)票和預(yù)訂等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；另一方面，IT基礎(chǔ)架構(gòu)還要成為中國(guó)鐵路總公司內(nèi)部管理創(chuàng)新、業(yè)務(wù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新的基石，支撐企業(yè)管理從粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變、從過(guò)去生產(chǎn)計(jì)劃型向主動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)需求轉(zhuǎn)變，同時(shí)借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對(duì)鐵路的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行改造和升級(jí)。

但是問(wèn)題來(lái)了，中國(guó)鐵路總公司傳統(tǒng)的“煙囪式”的IT基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建模式根本不能滿足快速增長(zhǎng)的IT資源需求，昂貴的設(shè)備成本、復(fù)雜的異構(gòu)運(yùn)維、隔離的信息孤島、大量的資源消耗成為中國(guó)鐵路總公司轉(zhuǎn)型的瓶頸。

從現(xiàn)在的結(jié)果看，“鐵信云”成了中國(guó)鐵路總公司的不二選擇。IT系統(tǒng)從封閉走向開(kāi)放，從以物理設(shè)備為主到虛擬化和云，中國(guó)鐵路總公司變革的決心和心路歷程值得深入探究，也許能為其他有意“上云”的企業(yè)提供有益的參考和借鑒。

自己掌握主動(dòng)權(quán)

中國(guó)鐵路信息技術(shù)中心技術(shù)支持部部長(zhǎng)高明星在這個(gè)單位一干就是20多年，前10年主要與IBM主機(jī)打交道，后10年則與小型機(jī)為伴，對(duì)于系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等了如指掌。從2010年開(kāi)始，隨著應(yīng)用逐漸向x86平臺(tái)遷移，開(kāi)放平臺(tái)、云計(jì)算成了高明星工作的重心?！拔覀冎詷?gòu)建基于OpenStack的開(kāi)源云平臺(tái)，一是企業(yè)自身的需求，二是順應(yīng)當(dāng)前IT發(fā)展的趨勢(shì)，這兩者正好走到了一個(gè)交匯點(diǎn)，水到渠成?！备呙餍潜硎尽?/p>

主機(jī)的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定、可靠，但是高昂的設(shè)備和維護(hù)成本成了中國(guó)鐵路總公司不能承受之重。日積月累，中國(guó)鐵路總公司目前的IT環(huán)境是一個(gè)混合式的環(huán)境，設(shè)備眾多、管理復(fù)雜，如果不變革原有的管理方式，成本將無(wú)法控制。其實(shí)，在接觸OpenStack之前，中國(guó)鐵路總公司已經(jīng)在開(kāi)放、開(kāi)源方面進(jìn)行了一些有益的嘗試，比如采用x86標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)、Linux操作系統(tǒng)等。2007年云計(jì)算的興起、2010年OpenStack項(xiàng)目的誕生，中國(guó)鐵路總公司一直在關(guān)注云計(jì)算和開(kāi)源的發(fā)展。在決定從原來(lái)的傳統(tǒng)架構(gòu)向云計(jì)算架構(gòu)轉(zhuǎn)型時(shí)，中國(guó)鐵路總公司經(jīng)過(guò)了慎重思考。

“2014年，我們開(kāi)始承接鐵信云項(xiàng)目。一開(kāi)始，我們計(jì)劃從第三方采購(gòu)成熟的云計(jì)算產(chǎn)品，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或集成。”北京中鐵信科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱北京中鐵信）技術(shù)總監(jiān)李廣謙介紹說(shuō)，“我們的云計(jì)算之路走得小心翼翼，幾乎與當(dāng)時(shí)能夠提供OpenStack云解決方案的廠商都進(jìn)行了接觸和交流。但是我們發(fā)現(xiàn)，很多公司過(guò)于追求技術(shù)的前沿性與創(chuàng)新性，而忽略了企業(yè)需要的是具有絕對(duì)穩(wěn)定性且易用的產(chǎn)品，最好點(diǎn)一下鼠標(biāo)就能解決所有問(wèn)題。這顯然是一對(duì)矛盾。另外，沒(méi)有一個(gè)廠商的產(chǎn)品能夠滿足我們的所有需求，二次開(kāi)發(fā)的工作量非常大。”

考慮到自身專業(yè)技術(shù)人員缺乏，以及在OpenStack技術(shù)方面底子薄等客觀因素，最終，北京中鐵信決定采用聯(lián)合開(kāi)發(fā)的模式，借助云計(jì)算公司的技術(shù)專長(zhǎng)，同時(shí)結(jié)合自身熟悉鐵路系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，秉承“完全自主研發(fā)，雙方共享研發(fā)成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán)”的原則，與北京云途騰科技有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱云途騰）簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。目前，雙方聯(lián)合研發(fā)的產(chǎn)品的最新版本為2.2.2版本，并在實(shí)踐中證明是行之有效的。

“過(guò)去，由于對(duì)新型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和云計(jì)算等技術(shù)的掌控力度不夠、技術(shù)能力儲(chǔ)備不足，我們必須采用向別人學(xué)習(xí)、與別人合作的模式，該交的學(xué)費(fèi)還得交。但是，我們不會(huì)一直沿著別人的路子走，最終我們還是要靠自己想辦法解決問(wèn)題。”高明星表示。

開(kāi)源云能滿足生產(chǎn)系統(tǒng)所需

“為了支持鐵信云的建設(shè)，我們與北京中鐵信開(kāi)創(chuàng)性地進(jìn)行了聯(lián)合研發(fā)。這種模式本身就是一個(gè)創(chuàng)新?！霸仆掘vCOO吳凱歸納了以下三點(diǎn)。

第一，中國(guó)鐵路總公司對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性要求非常高。很多人擔(dān)心，用開(kāi)放架構(gòu)支撐生產(chǎn)型系統(tǒng)，穩(wěn)定性和可靠性是一個(gè)問(wèn)題。鐵信云這個(gè)項(xiàng)目正是將開(kāi)源云用于生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，云途騰與北京中鐵信花費(fèi)了大量時(shí)間，攻克了許多技術(shù)難關(guān)，并且經(jīng)過(guò)大量測(cè)試和驗(yàn)證，大大提升了OpenStack開(kāi)源系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性。

第二，中國(guó)鐵路總公司對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性要求也非常高。鐵路信息系統(tǒng)的整體規(guī)模比較大，僅鐵信云項(xiàng)目一期上線的物理服務(wù)器就有近800臺(tái)之多，而這與今后的信息化建設(shè)規(guī)劃要使用的服務(wù)器數(shù)量相比，只是其中的一小部分。在這樣的規(guī)模之下，OpenStack開(kāi)源架構(gòu)要突破許多技術(shù)和應(yīng)用方面的瓶頸?！拔覀儗?shí)現(xiàn)了在近800臺(tái)服務(wù)器之上，建立了超10萬(wàn)個(gè)虛擬機(jī)的全部在線穩(wěn)定運(yùn)行，這種規(guī)模在國(guó)內(nèi)是絕無(wú)僅有的。”吳凱介紹說(shuō)，“我們花了幾個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)壓力測(cè)試，順利通過(guò)。此外，在系統(tǒng)上線時(shí)，在各種基礎(chǔ)環(huán)境都準(zhǔn)備到位的情況下，只用了7個(gè)小時(shí)就完成了近800個(gè)節(jié)點(diǎn)的鐵信云產(chǎn)品部署。我們還在今年5月舉行的OpenStack波士頓峰會(huì)上將此項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分享?！?

第三，中國(guó)鐵路總公司的系統(tǒng)中包含很多既有和傳統(tǒng)系統(tǒng)，開(kāi)源云平臺(tái)如何與這些既有和傳統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行資源對(duì)接和統(tǒng)一管理也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。云途騰與北京中鐵信在這個(gè)方面也進(jìn)行了深入探討和研究，找到了解決辦法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有IT資源的高效管理和有效利用。

“鐵信云未來(lái)的部署不僅僅局限于中國(guó)鐵路總公司這一級(jí)，而是有全國(guó)性的規(guī)劃?！崩顝V謙介紹說(shuō)，“我們解決了OpenStack交付、部署和運(yùn)維中的很多Bug，讓OpenStack向自動(dòng)化、簡(jiǎn)約化的方向發(fā)展?！睂?duì)于OpenStack的后期運(yùn)維，鐵信云也規(guī)劃部署了OMS系統(tǒng)，云途騰貢獻(xiàn)了MagicStack模塊以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)。北京中鐵信還將大數(shù)據(jù)的底層架構(gòu)引入OMS系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控、日志分析，結(jié)合大數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析與告警。

鐵信云已用于中國(guó)鐵路信息技術(shù)中心的2015年公共信息處理平臺(tái)擴(kuò)容項(xiàng)目中，按照工程設(shè)計(jì)規(guī)劃，在鐵信云IaaS平臺(tái)上將部署包括鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)、調(diào)度、機(jī)務(wù)和公共基礎(chǔ)平臺(tái)五大類共十幾個(gè)應(yīng)用。目前，應(yīng)用遷移和部署正在有序進(jìn)行中。

開(kāi)源云需要相互支撐

作為OpenStack技術(shù)的推動(dòng)者，英特爾為鐵信云項(xiàng)目提供了底層硬件平臺(tái)和軟件優(yōu)化方面的技術(shù)指導(dǎo)和支持。

李廣謙介紹說(shuō)：“鐵信云構(gòu)建在開(kāi)源OpenStack云計(jì)算架構(gòu)上，OpenStack底層使用的是KVM虛擬化技術(shù)，而KVM對(duì)CPU的指令集有一些特殊要求。英特爾在這方面給了我們很多支持。另外，在提升網(wǎng)卡的性能、功能增強(qiáng)等方面，英特爾也做了大量卓有成效的改進(jìn)，并在存儲(chǔ)、軟件等方面給了我們很多指導(dǎo)和幫助。”

“鐵信云是一個(gè)龐大的項(xiàng)目，接下來(lái)還有很多工作要陸續(xù)完成。我們正在考慮引進(jìn)一些新技術(shù)的可能性，比如NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化），英特爾在這方面可以為我們提供幫助。”高明星補(bǔ)充介紹說(shuō)，“我們規(guī)劃在天津武清建設(shè)面積達(dá)幾萬(wàn)平方米的新數(shù)據(jù)中心。我們沒(méi)有建設(shè)如此大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的經(jīng)驗(yàn)，也準(zhǔn)備進(jìn)一步尋求英特爾的支持和幫助。”

“我們與英特爾合作已有四五年時(shí)間，看到英特爾對(duì)整個(gè)開(kāi)源社區(qū)的支持力度非常大。”吳凱肯定了英特爾在開(kāi)源社區(qū)和鐵信云項(xiàng)目中做出的重要貢獻(xiàn)，“舉例來(lái)說(shuō)，在鐵信云平臺(tái)的運(yùn)維中，IPMI（智能平臺(tái)管理接口）是一種非常重要的監(jiān)控手段。三年多前，我們與英特爾就在研究如何更好地利用IPMI，為云平臺(tái)的管理提供先進(jìn)的功能，提升運(yùn)維的效率。我們正在研究像NFV/SDN這樣的先進(jìn)技術(shù)如何與企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。我們與英特爾、中國(guó)鐵路總公司在新技術(shù)的推廣和應(yīng)用方面有很多相同的思路，可以進(jìn)行更深入的合作?！?/p>

英特爾中國(guó)云計(jì)算戰(zhàn)略總監(jiān)陳緒介紹說(shuō)：“從去年開(kāi)始，我們看到越來(lái)越多“國(guó)字頭”的企業(yè)開(kāi)始接受并積極部署開(kāi)源云，包括中國(guó)外運(yùn)股份有限公司、中國(guó)鐵路總公司等，雖然出發(fā)點(diǎn)不同，應(yīng)用的規(guī)模各異，但是有一點(diǎn)是相同的，就是順應(yīng)開(kāi)放、開(kāi)源的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)的技術(shù)手段，建立新型的靈活、高效的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，為企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新提供支撐?！?