軌道企業(yè)IaaS云建設(shè)方案

1、軌道企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境IaaS云建設(shè)目錄 1. xx鐵路局基本情況 2. xx鐵路局IT架構(gòu)情況 3. 企業(yè)面臨的業(yè)務(wù)壓力與挑戰(zhàn) 4. 云化設(shè)計(jì)原則 5. 云化的演進(jìn)規(guī)劃 6. 產(chǎn)品的選型 7. 具體云化的方案設(shè)計(jì)方案架構(gòu) 8. 方案最終收益對(duì)比 9. 云化能解決問(wèn)題總結(jié)1.xx鐵路局基本情況xx鐵路局，是中國(guó)鐵路總公司管理的大型鐵路運(yùn)輸企業(yè)的18個(gè)鐵路局之一，正式成立于1949年3月11日，位于全國(guó)路網(wǎng)中心，是為全國(guó)路網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)和重要的綜合交通樞紐，中國(guó)國(guó)家地理運(yùn)輸?shù)膽?zhàn)略中心之一。管內(nèi)營(yíng)業(yè)線路16條（包括支線）縱橫交織，既是豫、晉、陜?nèi)∶禾客膺\(yùn)的主要通道，又是京廣、焦柳鐵路與長(zhǎng)江、漢水水陸聯(lián)運(yùn)的

2、集散地，對(duì)于溝通內(nèi)地與沿海及全國(guó)各地區(qū)之間的旅客運(yùn)輸和物資交流起著重要作用，素有“中國(guó)鐵路心臟”之稱。截止2013年，營(yíng)業(yè)里程2412.6公里，線路總延展長(zhǎng)度6921.782公里，其中正線4475公里。 全局共有四等以上車站237個(gè)。2.xx鐵路局IT架構(gòu)情況（1）小型機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行核心應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)、十八點(diǎn)系統(tǒng)、三級(jí)建庫(kù)系統(tǒng)、MQ系統(tǒng)等硬件采用IBM P7780小型機(jī)、IBMP7750小型機(jī)、IBM SVC、IBM F96光纖交換機(jī)、IBM B80光纖交換機(jī)、IBM XIV存儲(chǔ)（2）VMware vSphere X86虛擬化系統(tǒng)平臺(tái)，運(yùn)行應(yīng)用系統(tǒng)、其他系統(tǒng) 財(cái)務(wù)系統(tǒng)、信息集成平臺(tái)系統(tǒng)、

3、數(shù)字鄭鐵、數(shù)字地圖、數(shù)字工務(wù)、數(shù)字供電、貨運(yùn)安全、物資系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、客運(yùn)管理、收入系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、綜合交班、智能預(yù)報(bào)、測(cè)試系統(tǒng)、托管系統(tǒng)等3.企業(yè)面臨業(yè)務(wù)壓力與挑戰(zhàn) 1. 投資較大 2. 主機(jī)設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，機(jī)房設(shè)施不堪重負(fù) 3. 主機(jī)利用率低下 4. 難以保障安全 5. 設(shè)備更新、遷移時(shí)難以保證應(yīng)用業(yè)務(wù)的連續(xù)性 6. 數(shù)據(jù)分布不均 7. 系統(tǒng)遷移不便針對(duì)這些業(yè)務(wù)壓力，IT架構(gòu)面臨的具體挑戰(zhàn)有以下幾點(diǎn)1、高并發(fā)如貨運(yùn)系統(tǒng)，包含制票、安全、貨運(yùn)檢查等子系統(tǒng)，全部200多個(gè)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(diào)度系統(tǒng)對(duì)行車進(jìn)行實(shí)時(shí)、集中、透明指揮，用自

4、動(dòng)化手段調(diào)整運(yùn)輸方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下達(dá)行車計(jì)劃和調(diào)度命令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)點(diǎn)和車次號(hào)自動(dòng)跟蹤等，需要保證調(diào)度系統(tǒng)7x24x365天不宕機(jī)。3、高負(fù)載許多信息系統(tǒng)都是有季節(jié)性的，譬如18點(diǎn)系統(tǒng)，在每天的16-20點(diǎn)是高峰時(shí)段，財(cái)務(wù)系統(tǒng)在月初月末時(shí)需要很高的硬件資源，其他時(shí)間則相對(duì)“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(jī)進(jìn)行資源調(diào)整。這就需要采用一種模式可靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)資源配制。采用虛擬化技術(shù)可以將這些信息系統(tǒng)的虛擬資源隨時(shí)調(diào)整，應(yīng)用高峰期擴(kuò)大資源，應(yīng)用空閑期則將其所用資源調(diào)整為其它應(yīng)用系統(tǒng)使用，有效提高了資源配置的靈活性。4.云化設(shè)計(jì)原則 1. 本著節(jié)約資金的原則，盡量利用既有設(shè)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(jù)中心遷移過(guò)程不影響或者不能較長(zhǎng)時(shí)間影響服務(wù)的運(yùn)行 4. 相比傳統(tǒng)模式能夠更加安全、穩(wěn)定、可靠，出現(xiàn)問(wèn)題不影響服務(wù)的運(yùn)行 5. 具有良好的可維護(hù)性，可操作性，可擴(kuò)展性5.云化的演進(jìn)規(guī)劃 1. 先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái) 2. 能提高應(yīng)用系統(tǒng)的安全性、可靠性 3. 能有效提高設(shè)備的利用率，節(jié)省設(shè)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(yùn)營(yíng)成本，降低維護(hù)難度 7. 能持續(xù)對(duì)舊信息系統(tǒng)支持 8. 良好的管理界面，自動(dòng)化設(shè)計(jì) 9. 嚴(yán)格用戶管理、按照權(quán)限各司其職6.產(chǎn)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(shè)計(jì)方案架構(gòu)架構(gòu)設(shè)計(jì)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(shù)是通過(guò)VIOS來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此所有客戶分區(qū)的IO訪問(wèn)都會(huì)通過(guò)VIOS。如果VIOS只配置一臺(tái)時(shí)，那么這臺(tái)VIOS將成為客戶分區(qū)訪問(wèn)IO的單點(diǎn)故障。通過(guò)配置2臺(tái)VIOS來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬IO的高可用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)共享以太網(wǎng)卡和虛擬SCSI的高可用性。第一階段PowerVM+GPFSVIOS規(guī)劃CPU為1C，內(nèi)存為8GIO板卡分別取自不同的機(jī)箱POWER780每臺(tái)

7、服務(wù)器配置了10塊300GB的物理硬盤，在兩個(gè)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(jī)箱。通過(guò)LVM mirror保證VIOS分區(qū)rootvg的高可用性重點(diǎn)1：共享以太網(wǎng)卡的高可用性共享以太網(wǎng)卡的高可用性最終目的是防止客戶分區(qū)的外部網(wǎng)絡(luò)通訊不會(huì)中斷，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定訪問(wèn)需要雙VIOS、主用網(wǎng)卡、備用網(wǎng)卡、802.3ad、LACP、VLAN等實(shí)現(xiàn)。p7780小型機(jī)采用千兆電口，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也采用了千兆交換機(jī)。為了保證系統(tǒng)有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶

8、寬，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)、心跳網(wǎng)絡(luò)等分別使用各自的網(wǎng)絡(luò)適配器，網(wǎng)絡(luò)接口采用802.3ad協(xié)議端口聚合。交換機(jī)采用LACP協(xié)議鏈路聚合，并在接口劃分VLAN，隔離生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)、心跳網(wǎng)絡(luò)等。每臺(tái)P7780包括HMC接口共使用了30根網(wǎng)線。第一階段規(guī)劃重點(diǎn)1客戶分區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖（一個(gè)VLAN）網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)要步驟1、在VIOS中物理網(wǎng)卡ent0、ent1與主用交換機(jī)連接，ent2與備用交換機(jī)連接2、主備用交換機(jī)接口配置為vlan2 為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)vlan3、主用網(wǎng)卡ent0、ent1 和備用網(wǎng)卡ent2 ，生成ent6聚合接口。ent6為網(wǎng)卡綁定設(shè)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(wǎng)卡與ent5VIOS檢測(cè)控制虛擬網(wǎng)卡，生成生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的SEA設(shè)備，PVID為2，優(yōu)先級(jí)為1。（備用VIOS優(yōu)先級(jí)為2）5、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃生成5個(gè)SEA設(shè)備，每個(gè)SEA設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)6、客戶分區(qū)虛擬網(wǎng)卡設(shè)置PVID和IP地址即可對(duì)外通信重點(diǎn)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(wèn)故障。可以通過(guò)雙VIO服務(wù)器和MPIO技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬SCSI硬盤的高可用性第一階段規(guī)劃重點(diǎn)2客戶分區(qū)磁盤規(guī)劃示意圖1. 兩個(gè)VIOS上通過(guò)光纖卡連接共享磁盤陣列。通過(guò)正確的SAN配置和安裝多路徑管理軟件，使這兩個(gè)VIOS上能夠使用磁

10、盤陣列上的同一塊硬盤2. VIOS分別通過(guò)虛擬SCSI技術(shù)把同樣一塊硬盤分配給同一個(gè)客戶分區(qū)使用3. 客戶分區(qū)通過(guò)AIX的MPIO技術(shù)，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(wèn)路徑。這兩條訪問(wèn)路徑分別來(lái)自于不同VIOS上的相同的一塊物理硬盤。當(dāng)兩個(gè)VIOS都正常時(shí)，訪問(wèn)虛擬SCSI硬盤的主路徑通過(guò)其中一個(gè)VIOS，另外一個(gè)VIOS提供訪問(wèn)虛擬SCSI硬盤備份路徑4. 通過(guò)AIX操作系統(tǒng)MPIO技術(shù)，對(duì)虛擬SCSI硬盤進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)提供主路徑的VIOS發(fā)生故障時(shí)，MPIO技術(shù)會(huì)自動(dòng)選擇備份路徑從另外一個(gè)VIOS進(jìn)行訪問(wèn)。從而實(shí)現(xiàn)了虛擬SCSI硬盤的高可用性。整個(gè)

11、故障切換過(guò)程都是透明和全自動(dòng)的，不需要客戶分區(qū)進(jìn)行任何操作，并且在切換過(guò)程中，客戶分區(qū)的磁盤訪問(wèn)不會(huì)中斷。任何單點(diǎn)的光纖卡故障、VIOS故障，都不會(huì)影響到對(duì)虛擬SCSI硬盤的訪問(wèn)5. 客戶分區(qū)datavg通過(guò)NPIV技術(shù)訪問(wèn)磁盤配置簡(jiǎn)要步驟1、更好的系統(tǒng)性能2、準(zhǔn)確的系統(tǒng)一致性3、高可用的文件系統(tǒng)4、增強(qiáng)的系統(tǒng)可擴(kuò)展性5、簡(jiǎn)化的管理手段GPFS文件系統(tǒng)特點(diǎn)第二階段PowerVC+PowerVM+SVC+GPFS+云雙活數(shù)據(jù)中心隨著新建機(jī)房的契機(jī)，有了第一階段虛擬化實(shí)施經(jīng)驗(yàn)以及遇到的問(wèn)題，進(jìn)行了第二階段云化方案的實(shí)施第一階段的虛擬化配置、安裝客戶分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)、vscsi配置都需要人工。配置繁瑣，出

12、錯(cuò)率高云雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)兩個(gè)機(jī)房的特點(diǎn)，分階段實(shí)施云化方案1、新機(jī)房P780小型機(jī)安裝到位2、新機(jī)房安裝配置SVC+SAN+XIV，設(shè)置為H1數(shù)據(jù)中心3、老機(jī)房進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移4、新機(jī)房P780啟用后，老機(jī)房P780進(jìn)行重新配置5、老機(jī)房安裝配置SVC+SAN+XIV，設(shè)置為H2數(shù)據(jù)中心6、SVC進(jìn)行新老機(jī)房數(shù)據(jù)同步7、前期已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)雙活，結(jié)合新老機(jī)房數(shù)據(jù)同步實(shí)現(xiàn)了雙活數(shù)據(jù)中心云雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)圖云雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)規(guī)劃重點(diǎn)1重點(diǎn)1：簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)共享以太網(wǎng)卡的高可用性新購(gòu)P7780小型機(jī)采用10G萬(wàn)兆光口，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也采用了10G萬(wàn)兆交換機(jī)。系統(tǒng)有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、辦公

13、網(wǎng)絡(luò)、心跳網(wǎng)絡(luò)等共享使用10G萬(wàn)兆光口。在VIOS配置PVID，區(qū)分VLAN。網(wǎng)絡(luò)接口采用802.3ad協(xié)議端口聚合。交換機(jī)采用LACP協(xié)議鏈路聚合，并在接口配置trunk，允許生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)、心跳網(wǎng)絡(luò)等VLAN通過(guò)。每臺(tái)P7780包括HMC接口共使用了4根網(wǎng)線，4根光纖?？蛻舴謪^(qū)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖（Trunk方式）網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)要步驟1、在VIOS中物理網(wǎng)卡ent0、ent1與主用交換機(jī)連接。2、交換機(jī)接口配置為trunk，允許VLAN通過(guò)。3、主用網(wǎng)卡ent0、ent1 ，生成ent6聚合接口。ent6為網(wǎng)卡綁定設(shè)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(wǎng)卡與ent5VIOS檢測(cè)控制虛擬網(wǎng)卡，生成SEA設(shè)備，內(nèi)設(shè)PVID為2、4、100等，優(yōu)先級(jí)為1。（備用VIOS優(yōu)先級(jí)為2）5、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃生成1個(gè)SEA設(shè)備。所有網(wǎng)絡(luò)都通過(guò)SEA設(shè)備對(duì)外通訊。6、客戶分區(qū)虛擬網(wǎng)卡設(shè)置PVID和IP地址即可對(duì)外通信。重點(diǎn)2：簡(jiǎn)化存儲(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)高可用XIV邏輯卷劃分完畢后，全部映射給SVCSVC創(chuàng)建存儲(chǔ)池，根據(jù)存儲(chǔ)池劃分邏輯卷安裝powervc，添加HMC、F96、SVC通過(guò)powervc進(jìn)行客戶分區(qū)管理云雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)規(guī)劃重點(diǎn)2PowerVM+PowerVC特點(diǎn)PowerVM：VIOC創(chuàng)建+VIOS配置+SAN交換機(jī)配置+存儲(chǔ)卷劃分和映射+安裝

15、操作系統(tǒng)、補(bǔ)丁等+安全加固系統(tǒng),依舊復(fù)雜耗時(shí)。PowerVM+PowerVC：友好的UI界面填寫資源需求參數(shù)+點(diǎn)擊部署即自動(dòng)化完成所有環(huán)境搭建工作，簡(jiǎn)單快速。PowerVM：SAN資源配置/回收+存儲(chǔ)資源分配/回收，耗時(shí)耗力、風(fēng)險(xiǎn)大。PowerVM+PowerVC：一鍵式VIOC所有資源配置/回收，傻瓜式操作，輕松，風(fēng)險(xiǎn)小。PowerVM+PowerVC：利用其組件與存儲(chǔ)，HMC，VIOS，SAN交換機(jī)接口，通過(guò)Web界面可視化的管理PowerVM及存儲(chǔ)資源，減少命令CLI的復(fù)雜性。8. 方案最終收益對(duì)比一、節(jié)省硬件成本1、節(jié)省購(gòu)買服務(wù)器成本，提高服務(wù)器利用率2、加大購(gòu)買存儲(chǔ)成本二、節(jié)省運(yùn)營(yíng)成

16、本與費(fèi)用1、節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施成本2、節(jié)省電力與冷卻費(fèi)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(gòu)4臺(tái)P780+B80+XIV相較原架構(gòu)22套p570小型機(jī)節(jié)約約19%的成本節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本與費(fèi)用基礎(chǔ)設(shè)施成本新架構(gòu)需要采用8個(gè)機(jī)柜，相較原架構(gòu)的22個(gè)機(jī)柜，節(jié)省約64%的成本，也極大的節(jié)省了機(jī)房空間此外，網(wǎng)線、電源插座等基礎(chǔ)設(shè)施成本也大大降低1臺(tái)IBM p570配置為：2核8CPU 2GHZ，內(nèi)存為32G，硬盤300G*2，其標(biāo)稱功率（按滿配滿負(fù)荷計(jì)算出的功率）為1800W，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)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(jià)格，44臺(tái)服務(wù)器每年耗電開(kāi)支0.7*44*8760=269808元。P780服務(wù)器配置較高，負(fù)荷較大，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)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(jià)格，4臺(tái)服務(wù)器每年耗電開(kāi)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(chǔ)節(jié)省的電費(fèi)，則會(huì)節(jié)省更多的費(fèi)用。 此外，機(jī)房溫度也嚴(yán)重影響服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行，如果機(jī)房溫度過(guò)高，則服務(wù)器會(huì)重啟或自動(dòng)宕機(jī)，所以每年夏天的冷卻費(fèi)用也會(huì)很高。使用虛擬化技術(shù)，服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量大大減少，相應(yīng)的散熱量也會(huì)大大減少，冷卻費(fèi)用也會(huì)大幅度降低。節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本與費(fèi)用電力與冷卻費(fèi)用節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本與費(fèi)用人力資源原有架構(gòu)22套p570小型機(jī)，小型機(jī)+存儲(chǔ)平時(shí)監(jiān)控維護(hù)工作量十分繁重新架構(gòu)主機(jī)+存儲(chǔ)數(shù)量少，維護(hù)工作量也減少了軟件成本有所增加由于采用虛擬化技術(shù)，除了原來(lái)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件