PI系統(tǒng)雙機熱備改造

引言： PI 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (Plant Inhrmation System) 是基于 C/S、B/S 結(jié)構(gòu)的商品化軟件應(yīng)用平臺，是工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)之間連接的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)橋梁，PI 系統(tǒng)在工廠信息集成中扮演著特殊和重要的角色。PI用于工廠數(shù)據(jù)的自動采集、存貯和監(jiān)視及分析。作為大型實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫 ,PI 系統(tǒng)可在線存貯每個工藝過程點的多年數(shù)據(jù)。

隨著國家對于電力企業(yè)環(huán)保監(jiān)管的力度不斷加大，電力企業(yè)全工況實時在線監(jiān)控逐步實現(xiàn)，監(jiān)控的范圍涵蓋脫硫、脫銷、除塵及主機系統(tǒng)的所有關(guān)鍵參數(shù)，做為電廠實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的源頭的PI系統(tǒng)的穩(wěn)定行越發(fā)顯得重要，通過雙機熱備方案，保障PI系統(tǒng)長周期連續(xù)運行。

常規(guī)PI系統(tǒng)框架方案

PI系統(tǒng)基本由數(shù)據(jù)采集接口機、PI服務(wù)器、客戶端等組成，常規(guī)框架如圖1。

圖1 常規(guī)PI系統(tǒng)框架圖

實時數(shù)據(jù)從生產(chǎn)控制系統(tǒng)經(jīng)由接口機從OPC上位機采集存儲到SIS側(cè)PI服務(wù)器中，再經(jīng)由SIS側(cè)PI服務(wù)器中接口程序，跨過正向隔離器，將數(shù)據(jù)傳送到MIS側(cè)PI服務(wù)器中，用戶的各種數(shù)據(jù)訪問需求，都是由MIS側(cè)PI服務(wù)器提供。

上述方案中，MIS側(cè)PI服務(wù)器本身存在單節(jié)點故障風(fēng)險，數(shù)據(jù)存儲空間也受限于服務(wù)器本身所配硬盤的空間，原方案中，歷史數(shù)據(jù)只能存儲3-4年，歷史數(shù)據(jù)逐步被新的數(shù)據(jù)所覆蓋，無法滿足長時間穩(wěn)定運行及海量數(shù)據(jù)存儲的需求。

PI系統(tǒng)雙機熱備改造框架方案

在雙機框架方案中，MIS側(cè)單機服務(wù)器調(diào)整為：雙主機+存儲陣列（如圖2）。方案特點為：單臺主機更換為雙主機，兩臺主機組成群集方式，相互之間以心跳線監(jiān)測運行狀態(tài)，一臺運行，一臺備用，發(fā)現(xiàn)主機節(jié)點故障后，主動接替服務(wù)，保證系統(tǒng)連續(xù)運行。數(shù)據(jù)存儲由單臺服務(wù)器中，遷移到存儲陣列中，存儲陣列為雙控制器配置，與每臺主機都有兩路光纖通道，避免單通道節(jié)點故障。對于兩臺主機，存儲的數(shù)據(jù)是公用的。

數(shù)據(jù)存儲陣列采用raid6+熱備盤的設(shè)置，允許同時損壞三塊硬盤而不丟失數(shù)據(jù)。通過增加存儲陣列中硬盤的數(shù)量，大大滿足PI數(shù)據(jù)海量存儲的需要。

項目實施過程

1.雙機群集及存儲陣列搭建

基本網(wǎng)絡(luò)拓撲如表1，從列表中可以看出：兩臺主機構(gòu)成群集，主機間心跳線監(jiān)測運行，群集虛擬出應(yīng)用地址。

Window域環(huán)境搭建。本方案中所使用群集環(huán)境，是微軟Windows系統(tǒng)自帶群集，需要Windows域環(huán)境。兩臺主機首先分別安裝好Windows 2003操作系統(tǒng)，然后進行域配置。在PIW2（域服務(wù)器）的命令行中輸入:dcpromo，配置活動目錄，創(chuàng)建域控制器；擇在新林中新建域；啟動域安裝向?qū)?；輸入域名PIW.COM，并點擊下一步；選擇林功能級別 2003，并點擊下一步。（如果選 2008，就無法添加2008以前的系統(tǒng)作為域控制器）--此處報錯，現(xiàn)將未設(shè)置IP的網(wǎng)卡禁用，再點擊否（M），將靜態(tài)IP地址分配給所有物理網(wǎng)絡(luò)適配器。輸入域管理員密碼；在管理工具中，分別設(shè)置DNS正向區(qū)域及反向區(qū)域；在反向區(qū)域右側(cè)右擊鼠標點擊新建反向區(qū)域；在正向區(qū)域鼠標右鍵新建主機A；輸入B計算機名和相應(yīng)的ip地址 ；創(chuàng)建相關(guān)指針記錄和允許所有經(jīng)過身份驗證前打勾。右鍵“piw.com”，點擊“新建主機”；B服務(wù)器安裝域，將dns指向A服務(wù)器的ip，cmd命令行中輸入:dcpromo；選擇現(xiàn)有林中的向現(xiàn)有域添加域控制器，完成后重啟操作系統(tǒng)，域設(shè)置完成。

表1 基本網(wǎng)絡(luò)拓列表

圖2 PI系統(tǒng)雙機熱備改造框架圖

存儲陣列配置。首先初始化系統(tǒng)，插入IBM Storwize USB優(yōu)盤（購買磁盤陣列時附帶）。打開優(yōu)盤運行InitTool.bat文件，創(chuàng)建新的系統(tǒng)，設(shè)置陣列管理IP地址，按照后續(xù)提示完成。筆記本電腦網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為與陣列同網(wǎng)段地址，瀏覽器中輸入陣列管理地址，登錄后，通過設(shè)置向?qū)?，完成系統(tǒng)創(chuàng)建。完成后，點擊查看內(nèi)部存儲器。將一塊硬盤設(shè)置為備件，其他硬盤設(shè)置為raid6模式，這種硬盤設(shè)置，陣列中允許同時損壞3塊硬盤，而系統(tǒng)應(yīng)用不會中斷，數(shù)據(jù)不會丟失，提高可靠性。

劃分lun卷：在主菜單選擇-按池劃分的卷，創(chuàng)建卷，選擇從v3700pool池中劃分一個2G的votingdisk 和一個2758G Datadisk。創(chuàng)建主機：在主菜單中選擇 主機，填寫主機名，依次把端口號添加到列表中，并添加主機。在光纖通道端口選項中看到的選項，就分別是兩臺物理主機的HBA卡的物理地址，主機創(chuàng)建完成。主機映射磁盤卷：將配置好的兩個卷分配給主機。兩臺主機做相同配置。至此磁盤陣列配置完成。

故障群集配置：在服務(wù)器A上，磁盤管理選擇mbr格式將磁盤陣列中劃分好的磁盤聯(lián)機，分配仲裁盤盤符Q，空間2G；剩余的劃給數(shù)據(jù)盤，盤符為R。以同樣的方法在服務(wù)器B上創(chuàng)建仲裁盤和數(shù)據(jù)盤，兩臺服務(wù)器盤符和大小保持一致。分別在兩臺服務(wù)器中添加“故障轉(zhuǎn)移群集“，服務(wù)器管理器-功能-添加功能， A與B兩臺服務(wù)器均配置好后，創(chuàng)建群集。

2.CNI接口（跨網(wǎng)閘數(shù)據(jù)單向傳輸）設(shè)置

按照國家關(guān)于電力系統(tǒng)二次防護的規(guī)定，PI系統(tǒng)在二區(qū)與三區(qū)之間需要配置正向隔離裝置，數(shù)據(jù)從二區(qū)向三區(qū)單向傳輸，以保障生產(chǎn)控制系統(tǒng)的安全。方案中使用的是南瑞公司SysKeeper-2000電力網(wǎng)絡(luò)專用安全隔離裝置，隔離裝置也是雙機配置，通過心跳線監(jiān)視運行。兩臺網(wǎng)閘中規(guī)則配置相同。CNI接口是OSI公司開發(fā)的專門用于跨越網(wǎng)閘單向傳送數(shù)據(jù)的接口程序。MIS側(cè)PI系統(tǒng)改成雙機熱備方式后，CNI接口配置也要做相應(yīng)調(diào)整。兩臺服務(wù)器中要做相同的配置。程序都要安裝到共享盤中，通過PI-ICU并設(shè)置為系統(tǒng)服務(wù)。修改CNI接口文件，服務(wù)器名改為群集發(fā)布的虛擬服務(wù)地址，并將其添加到群集服務(wù)中。方案中群集發(fā)布的虛擬服務(wù)地址與原方案中單機服務(wù)器的地址一樣，這樣，普通用戶不需要做任何調(diào)整，對常規(guī)應(yīng)用沒有影響。

3.PI系統(tǒng)本身遷移

停止原有PI系統(tǒng)CNI服務(wù)；備份PI數(shù)據(jù)(包含主歸檔的3個歸檔)；備份原有CNI配置；在新的群集虛擬出的管理地址中還原PI數(shù)據(jù)；配置CNI接口；啟動pi服務(wù)，檢查系統(tǒng)是否正常；啟動CNI接口，檢查數(shù)據(jù)接收是否正常（MIS單側(cè)做雙機改變，網(wǎng)閘中數(shù)據(jù)傳輸配置不用做修改）；檢查SVG發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否正常；群集中兩臺主機切換測試。經(jīng)實驗，兩臺主機分別重啟進行切換時，網(wǎng)絡(luò)鏈接會中斷1個ping包，PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)在3-5秒中即可恢復(fù)正常接收，滿足系統(tǒng)不間斷運行的需求?；謴?fù)歷史數(shù)據(jù)。至此PI系統(tǒng)遷移工作完成。

結(jié)束語

通過雙機熱備項目，將單臺服務(wù)器的服務(wù)方式優(yōu)化為雙服務(wù)器構(gòu)成的群集服務(wù)，避免了由于PI服務(wù)器的單節(jié)點故障風(fēng)險對PI系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行的影響；大容量磁盤陣列的使用，擴大了數(shù)據(jù)存儲的可靠性和歷史數(shù)據(jù)的長久保存。目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，PI數(shù)據(jù)傳輸、歸檔、瀏覽服務(wù)正常，達到了設(shè)計預(yù)期。