軌道企業(yè)IaaS云建設方案

1、軌道企業(yè)生產環(huán)境IaaS云建設目錄 1. xx鐵路局基本情況 2. xx鐵路局IT架構情況 3. 企業(yè)面臨的業(yè)務壓力與挑戰(zhàn) 4. 云化設計原則 5. 云化的演進規(guī)劃 6. 產品的選型 7. 具體云化的方案設計方案架構 8. 方案最終收益對比 9. 云化能解決問題總結1.xx鐵路局基本情況xx鐵路局，是中國鐵路總公司管理的大型鐵路運輸企業(yè)的18個鐵路局之一，正式成立于1949年3月11日，位于全國路網中心，是為全國路網重要節(jié)點和重要的綜合交通樞紐，中國國家地理運輸?shù)膽?zhàn)略中心之一。管內營業(yè)線路16條（包括支線）縱橫交織，既是豫、晉、陜三省煤炭外運的主要通道，又是京廣、焦柳鐵路與長江、漢水水陸聯(lián)運的

2、集散地，對于溝通內地與沿海及全國各地區(qū)之間的旅客運輸和物資交流起著重要作用，素有“中國鐵路心臟”之稱。截止2013年，營業(yè)里程2412.6公里，線路總延展長度6921.782公里，其中正線4475公里。 全局共有四等以上車站237個。2.xx鐵路局IT架構情況（1）小型機系統(tǒng)平臺運行核心應用、數(shù)據庫調度系統(tǒng)、十八點系統(tǒng)、三級建庫系統(tǒng)、MQ系統(tǒng)等硬件采用IBM P7780小型機、IBMP7750小型機、IBM SVC、IBM F96光纖交換機、IBM B80光纖交換機、IBM XIV存儲（2）VMware vSphere X86虛擬化系統(tǒng)平臺，運行應用系統(tǒng)、其他系統(tǒng) 財務系統(tǒng)、信息集成平臺系統(tǒng)、

3、數(shù)字鄭鐵、數(shù)字地圖、數(shù)字工務、數(shù)字供電、貨運安全、物資系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、客運管理、收入系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、綜合交班、智能預報、測試系統(tǒng)、托管系統(tǒng)等3.企業(yè)面臨業(yè)務壓力與挑戰(zhàn) 1. 投資較大 2. 主機設備數(shù)量越來越多，機房設施不堪重負 3. 主機利用率低下 4. 難以保障安全 5. 設備更新、遷移時難以保證應用業(yè)務的連續(xù)性 6. 數(shù)據分布不均 7. 系統(tǒng)遷移不便針對這些業(yè)務壓力，IT架構面臨的具體挑戰(zhàn)有以下幾點1、高并發(fā)如貨運系統(tǒng)，包含制票、安全、貨運檢查等子系統(tǒng)，全部200多個車站每天都需要把貨票信息，圖片信息，視頻信息等上傳路局。2、高可用如調度系統(tǒng)對行車進行實時、集中、透明指揮，用自

4、動化手段調整運輸方案，通過計算機網絡下達行車計劃和調度命令，實現(xiàn)自動報點和車次號自動跟蹤等，需要保證調度系統(tǒng)7x24x365天不宕機。3、高負載許多信息系統(tǒng)都是有季節(jié)性的，譬如18點系統(tǒng)，在每天的16-20點是高峰時段，財務系統(tǒng)在月初月末時需要很高的硬件資源，其他時間則相對“空閑”。系統(tǒng)高峰期和空閑期硬件資源相差較大，又不能停機進行資源調整。這就需要采用一種模式可靈活調節(jié)系統(tǒng)資源配制。采用虛擬化技術可以將這些信息系統(tǒng)的虛擬資源隨時調整，應用高峰期擴大資源，應用空閑期則將其所用資源調整為其它應用系統(tǒng)使用，有效提高了資源配置的靈活性。4.云化設計原則 1. 本著節(jié)約資金的原則，盡量利用既有設備 2

5、. 功能齊全、安全可靠、管理便捷、適用面廣 3. 既有系統(tǒng)向數(shù)據中心遷移過程不影響或者不能較長時間影響服務的運行 4. 相比傳統(tǒng)模式能夠更加安全、穩(wěn)定、可靠，出現(xiàn)問題不影響服務的運行 5. 具有良好的可維護性，可操作性，可擴展性5.云化的演進規(guī)劃 1. 先進的技術平臺 2. 能提高應用系統(tǒng)的安全性、可靠性 3. 能有效提高設備的利用率，節(jié)省設備投資 4. 能有效提高資源配置的靈活性 5. 能有效提高系統(tǒng)的部署效率 6. 能減少信息系統(tǒng)運營成本，降低維護難度 7. 能持續(xù)對舊信息系統(tǒng)支持 8. 良好的管理界面，自動化設計 9. 嚴格用戶管理、按照權限各司其職6.產品的選型最終選擇：IBM P77

6、80IBM P7750IBM SVCIBM F96IBM B80IBM XIV7.具體云化的方案設計方案架構架構設計兩大階段：第一階段2011年 PowerVM+GPFS第二階段2016年 PowerVC+PowerVM+SVC+GPFS由于虛擬IO技術是通過VIOS來實現(xiàn)，因此所有客戶分區(qū)的IO訪問都會通過VIOS。如果VIOS只配置一臺時，那么這臺VIOS將成為客戶分區(qū)訪問IO的單點故障。通過配置2臺VIOS來實現(xiàn)虛擬IO的高可用技術，實現(xiàn)共享以太網卡和虛擬SCSI的高可用性。第一階段PowerVM+GPFSVIOS規(guī)劃CPU為1C，內存為8GIO板卡分別取自不同的機箱POWER780每臺

7、服務器配置了10塊300GB的物理硬盤，在兩個VIOS分區(qū)中各分配2塊硬盤，安裝VIOS。其中（hdisk0/hdisk4）硬盤作為VIOS1的rootvg磁盤，其中（hdisk5/hdisk9）硬盤作為VIOS2的rootvg磁盤。每塊硬盤取自不同的機箱。通過LVM mirror保證VIOS分區(qū)rootvg的高可用性重點1：共享以太網卡的高可用性共享以太網卡的高可用性最終目的是防止客戶分區(qū)的外部網絡通訊不會中斷，要實現(xiàn)網絡穩(wěn)定訪問需要雙VIOS、主用網卡、備用網卡、802.3ad、LACP、VLAN等實現(xiàn)。p7780小型機采用千兆電口，網絡交換機也采用了千兆交換機。為了保證系統(tǒng)有足夠的網絡帶

8、寬，生產網絡、辦公網絡、心跳網絡等分別使用各自的網絡適配器，網絡接口采用802.3ad協(xié)議端口聚合。交換機采用LACP協(xié)議鏈路聚合，并在接口劃分VLAN，隔離生產網絡、辦公網絡、心跳網絡等。每臺P7780包括HMC接口共使用了30根網線。第一階段規(guī)劃重點1客戶分區(qū)網絡規(guī)劃示意圖（一個VLAN）網絡配置簡要步驟1、在VIOS中物理網卡ent0、ent1與主用交換機連接，ent2與備用交換機連接2、主備用交換機接口配置為vlan2 為生產網絡vlan3、主用網卡ent0、ent1 和備用網卡ent2 ，生成ent6聚合接口。ent6為網卡綁定設備，采用ent0和ent1聚合作為主通道，ent2作為

9、備份通道4、 ent6聚合接口、ent4VIOS虛擬網卡與ent5VIOS檢測控制虛擬網卡，生成生產網絡的SEA設備，PVID為2，優(yōu)先級為1。（備用VIOS優(yōu)先級為2）5、根據網絡規(guī)劃生成5個SEA設備，每個SEA設備對應一個網絡6、客戶分區(qū)虛擬網卡設置PVID和IP地址即可對外通信重點2：虛擬SCSI的高可用性虛擬SCSI的高可用性的最終目的是防止客戶分區(qū)磁盤訪問故障。可以通過雙VIO服務器和MPIO技術實現(xiàn)虛擬SCSI硬盤的高可用性第一階段規(guī)劃重點2客戶分區(qū)磁盤規(guī)劃示意圖1. 兩個VIOS上通過光纖卡連接共享磁盤陣列。通過正確的SAN配置和安裝多路徑管理軟件，使這兩個VIOS上能夠使用磁

10、盤陣列上的同一塊硬盤2. VIOS分別通過虛擬SCSI技術把同樣一塊硬盤分配給同一個客戶分區(qū)使用3. 客戶分區(qū)通過AIX的MPIO技術，擁有了一塊虛擬SCSI硬盤。雖然是一塊虛擬SCSI硬盤，但是它卻擁有兩條訪問路徑。這兩條訪問路徑分別來自于不同VIOS上的相同的一塊物理硬盤。當兩個VIOS都正常時，訪問虛擬SCSI硬盤的主路徑通過其中一個VIOS，另外一個VIOS提供訪問虛擬SCSI硬盤備份路徑4. 通過AIX操作系統(tǒng)MPIO技術，對虛擬SCSI硬盤進行訪問，當提供主路徑的VIOS發(fā)生故障時，MPIO技術會自動選擇備份路徑從另外一個VIOS進行訪問。從而實現(xiàn)了虛擬SCSI硬盤的高可用性。整個

11、故障切換過程都是透明和全自動的，不需要客戶分區(qū)進行任何操作，并且在切換過程中，客戶分區(qū)的磁盤訪問不會中斷。任何單點的光纖卡故障、VIOS故障，都不會影響到對虛擬SCSI硬盤的訪問5. 客戶分區(qū)datavg通過NPIV技術訪問磁盤配置簡要步驟1、更好的系統(tǒng)性能2、準確的系統(tǒng)一致性3、高可用的文件系統(tǒng)4、增強的系統(tǒng)可擴展性5、簡化的管理手段GPFS文件系統(tǒng)特點第二階段PowerVC+PowerVM+SVC+GPFS+云雙活數(shù)據中心隨著新建機房的契機，有了第一階段虛擬化實施經驗以及遇到的問題，進行了第二階段云化方案的實施第一階段的虛擬化配置、安裝客戶分區(qū)、網絡、vscsi配置都需要人工。配置繁瑣，出

12、錯率高云雙活數(shù)據中心架構設計根據兩個機房的特點，分階段實施云化方案1、新機房P780小型機安裝到位2、新機房安裝配置SVC+SAN+XIV，設置為H1數(shù)據中心3、老機房進行數(shù)據庫數(shù)據遷移4、新機房P780啟用后，老機房P780進行重新配置5、老機房安裝配置SVC+SAN+XIV，設置為H2數(shù)據中心6、SVC進行新老機房數(shù)據同步7、前期已經實現(xiàn)了網絡雙活，結合新老機房數(shù)據同步實現(xiàn)了雙活數(shù)據中心云雙活數(shù)據中心架構圖云雙活數(shù)據中心架構規(guī)劃重點1重點1：簡化網絡結構實現(xiàn)共享以太網卡的高可用性新購P7780小型機采用10G萬兆光口，網絡交換機也采用了10G萬兆交換機。系統(tǒng)有足夠的網絡帶寬，生產網絡、辦公

13、網絡、心跳網絡等共享使用10G萬兆光口。在VIOS配置PVID，區(qū)分VLAN。網絡接口采用802.3ad協(xié)議端口聚合。交換機采用LACP協(xié)議鏈路聚合，并在接口配置trunk，允許生產網絡、辦公網絡、心跳網絡等VLAN通過。每臺P7780包括HMC接口共使用了4根網線，4根光纖?？蛻舴謪^(qū)簡化網絡規(guī)劃示意圖（Trunk方式）網絡配置簡要步驟1、在VIOS中物理網卡ent0、ent1與主用交換機連接。2、交換機接口配置為trunk，允許VLAN通過。3、主用網卡ent0、ent1 ，生成ent6聚合接口。ent6為網卡綁定設備，采用ent0和ent1聚合作為主通道。4、 ent6聚合接口、ent4V

14、IOS虛擬網卡與ent5VIOS檢測控制虛擬網卡，生成SEA設備，內設PVID為2、4、100等，優(yōu)先級為1。（備用VIOS優(yōu)先級為2）5、根據網絡規(guī)劃生成1個SEA設備。所有網絡都通過SEA設備對外通訊。6、客戶分區(qū)虛擬網卡設置PVID和IP地址即可對外通信。重點2：簡化存儲架構實現(xiàn)存儲高可用XIV邏輯卷劃分完畢后，全部映射給SVCSVC創(chuàng)建存儲池，根據存儲池劃分邏輯卷安裝powervc，添加HMC、F96、SVC通過powervc進行客戶分區(qū)管理云雙活數(shù)據中心架構規(guī)劃重點2PowerVM+PowerVC特點PowerVM：VIOC創(chuàng)建+VIOS配置+SAN交換機配置+存儲卷劃分和映射+安裝

15、操作系統(tǒng)、補丁等+安全加固系統(tǒng),依舊復雜耗時。PowerVM+PowerVC：友好的UI界面填寫資源需求參數(shù)+點擊部署即自動化完成所有環(huán)境搭建工作，簡單快速。PowerVM：SAN資源配置/回收+存儲資源分配/回收，耗時耗力、風險大。PowerVM+PowerVC：一鍵式VIOC所有資源配置/回收，傻瓜式操作，輕松，風險小。PowerVM+PowerVC：利用其組件與存儲，HMC，VIOS，SAN交換機接口，通過Web界面可視化的管理PowerVM及存儲資源，減少命令CLI的復雜性。8. 方案最終收益對比一、節(jié)省硬件成本1、節(jié)省購買服務器成本，提高服務器利用率2、加大購買存儲成本二、節(jié)省運營成

16、本與費用1、節(jié)省基礎設施成本2、節(jié)省電力與冷卻費用3、節(jié)省人力資源三、軟件成本有所增加節(jié)省硬件成本新架構4臺P780+B80+XIV相較原架構22套p570小型機節(jié)約約19%的成本節(jié)省運營成本與費用基礎設施成本新架構需要采用8個機柜，相較原架構的22個機柜，節(jié)省約64%的成本，也極大的節(jié)省了機房空間此外，網線、電源插座等基礎設施成本也大大降低1臺IBM p570配置為：2核8CPU 2GHZ，內存為32G，硬盤300G*2，其標稱功率（按滿配滿負荷計算出的功率）為1800W，通過測試發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定運行時功率1000w左右，每天使用24度電，每年的耗電量為24*365=8760度電，按照每度電0.7

17、元的價格，44臺服務器每年耗電開支0.7*44*8760=269808元。P780服務器配置較高，負荷較大，通過測試發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定運行時功率3800w左右，每天使用91.2度電，每年的耗電量為91.2*365=33288度電，按照每度電0.7元的價格，4臺服務器每年耗電開支0.7*4*33288=93206.4元。這樣每年就節(jié)省176601.6元錢。如果再算上存儲節(jié)省的電費，則會節(jié)省更多的費用。 此外，機房溫度也嚴重影響服務器的穩(wěn)定運行，如果機房溫度過高，則服務器會重啟或自動宕機，所以每年夏天的冷卻費用也會很高。使用虛擬化技術，服務器、存儲設備數(shù)量大大減少，相應的散熱量也會大大減少，冷卻費用也會大幅度降低。節(jié)省運營成本與費用電力與冷卻費用節(jié)省運營成本與費用人力資源原有架構22套p570小型機，小型機+存儲平時監(jiān)控維護工作量十分繁重新架構主機+存儲數(shù)量少，維護工作量也減少了軟件成本有所增加由于采用虛擬化技術，除了原來應用系統(tǒng)的軟件