摘要:到2018年年末,全国铁路营业总里程达到13.2万公里以上,高铁营业总里程2.9万公里以上,“四纵四横”高铁网建成运营,我国成为世界上唯一高铁成网运行的国家;超过世界高铁总里程的2/3,居世界第一位,我国在铁路建设上具有骄人的成绩。随着铁路网络的高速发展,铁路的信息化建设也需要同步进行,这样才能提高服务效率,实现多元化经营,适应未来信息 时代的变革。铁路信息化经过多年的发展已经成为铁路日常工作的重要支撑,各类信息系统在运输组织、客货营销、经营管理和安全监控等工作中发挥的重要作用日益彰显。为满足业务需求,在运输站段、铁路局、铁道部都建立了各种等级的信息系统机房,并根据业务最大数据量及计算量的需求购置了主机、存储设备及相应的平台软件等,为确保信息系统安全可靠运行,主要系统大多数采用了主备机、单(或多)存储阵列结构。本文介绍云计算技术,提出基于云计算的铁路信息系统数据中心架构,基于云计算的数据中心将能更好地支撑铁路运输发展。
关键词:云计算;铁路信息系统;数据
一、云计算概述
云计算是一种整合IT 资源的有效方案,能将现有的计算、存储和网络等资源、平台或者是软件组织起来以服务的方式提供给用户,用户无需自行投资配置,通 过网络以租用的方式就可享用各类 IT 服务。云计算的这种模式可以使用户以相对较少的投资获得高质量的服务。NIST云平台接收到用户提出的 IT 资源请求后,根据请求的硬件资源参数,自动完成硬件设施的部署,整个过程无需人 工干预。
1、随时随地的网络连接。用户无论在何时何地,只要有互联网,就能通过网络获取到云平台资源,享受云服务。计算资源透明化。云平台的硬件资源对用户来讲是透明的,云端的用户无需关心IT 资源的地理位置,只需要全身心处理业务,享用云服务。只要用户有需求,云平台就可随时随地为其提供计算资源。
2、快速响应、灵活部署。云计算的逐步商业化,要求云平台能快速响应用户的需求,灵活地部署硬件资源,并且对于用户不同时段的需求能做到弹性地建立和释放 IT 资源。云计算的架构(如图所示):IaaS 基础设施即服务、PaaS 平台即服务、SaaS软件即服务。其中,IaaS 层主要向用户提供 基础设施等硬件服务;PaaS 层主要向用户提供平台类 的服务,省去用户搭建平台的费用,避免资源浪费;SaaS 层主要向用户提供软件类服务,用户无需花费大量的资金购买昂贵的软件。
二、基于云计算的铁路信息系统数据中心
1、基础设施层整合资源。在基础设施层整合资源,既有的应用系统软件可以简单地移植到新的环境中。虚拟化是云架构的一种基础性设计技术,它允许将服务器、存储设备和其他硬件视为一个资源池,而不是离散系统,可以根据需要分配这些资源,通过快速提供虚拟机器或物理机器,迅速部署和增加工作负载。除服务器和存储整合之外,还提供整合系统架构,包括应用程序基础设施,数据和数据库,接口,网络,桌面系统甚至业务流程。目前铁路信息系统主机一般包括小(中)型机和微机服务器两种,在目前的技术条件下,小型机和微机服务器的虚拟化是不同的,小型机如IBMP595只能在单台机器上完成资源的聚合和分拆,不能跨多台IBMP595完成这样的资源整合,各种类型的小型机虚拟化方面没有统一的标准,可根据小型机利用率情况,采用厂商提供的虚拟化和集群技术整合资源。而微机服务器在虚拟化方面比较成熟,支持跨厂商、跨机型的虚拟化整合。微机服务器应尽量选用高端成熟产品,而已出保的低端服务器在考虑总体拥有成本情况下应停止使用。
原有资源调配对象为微机服务器,完成后需要进行系统安装部署;实现微机服务器虚拟化后,调配的对象为虚拟机,可以在调配过程中直接实现系统快速安装和部署。通过虚拟化技术使企业内部已拥有的微机服务器资源实现池化共享,通过IT资源共享和动态分配,使闲置资源得以充分利用,从而提高资源利用率。在虚拟化之前,企业数据中心的微机服务器和存储利用率一般平均不到50％(实际利用率通常为lo％～15％,一主一备)。通过虚拟化,可以把工作负载封装一并转移到空闲或使用不足的系统,这就可以整合现有系统,因而可延迟或避免购买更多服务器容量。
2、平台层整合资源
在平台层整合资源,需要建立新的软件平台,技术门槛相对较高,既有的应用系统移植难度较大,在开发新的应用系统或升级既有的系统时可以采用这种方式。
(1)分布式文件系统。分布式文件系统具有可伸缩性、可靠性以及可用性等特点,该系统将数据文件拆分成不同的数据块或作为一完整的数据块,这些数据块将作为存储基本单元,存放在文件数据块节点。为了容灾等目的,每份数据块被存储在不同的数据节点。Google云计算平台采用了其独有的分布式文件系统GFS,每份数据块被存储在至少不同的数据节点,部署了许多GFS集群,有的集群拥有超过l000个存储节点,超过300 T的硬盘空间,被不同机器上的数百个客户端连续不断地频繁访问。
(2)分布式数据库。分布式数据库系统包含分布式数据库管理系统和分布式数据库。在分布式数据库系统中,一个应用程序可以对数据库进行透明操作。一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体,在物理上则是分别存储在不同的物理节点上。一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库。它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地。更确切地讲,不存储在同一计算机的存储设备上。Google云计算平台采用了分布式的大规模数据库管理系统BigTable,能够处理格式化和非格式化数据。
3、应JII层整合资源。应用服务(SaaS。软件即服务)业务,基于互联网的商业运营历史悠久,也是技术发展非常成熟的云计算业务。可以在铁路信息系统应用层面实现资源整合,许多站段的管理应用软件功能基本相同,如各专业日常管理软件、办公管理软件、电子邮件等。每个站段都安装管理服务器端软件,既要配置更多的软硬件资源,又对技术能力有更多的要求。可以把这些软件安装在铁路局的基础设施“云”,实行专业化管理,站段只要“享用”这些服务就可以了。可以采用SOA技术．具体来说就是web Service技术。SOA是一种IT架构,通过把任务和软件功能封装为能够通过网络访问的一组相互连接的服务模块,实现软件功能的柔性组合,为云平台应用软件功能服务化提供了可行的方案。
建设铁路云计算数据中心,需要在信息架构上进行设计。采用目前比较成熟的技术,从建立虚拟化的基础设施和应用服务共享云入手,整合资源,提高信息系统可靠性,降低不断高涨的信息系统投资和维护成本需求,更好地为铁路运输服务。进一步在建立铁路云计算平台服务方面开展研究,培养专业人才,使基于云计算的铁路信息系统成为铁路运输组织智能化、客货营销市场化和经营管理现代化的有力支撑,并成为铁路参与运输市场竞争的核心竞争力之一。
参考文献:
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