鐵路利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合實(shí)施案例
1 問題的提出
鐵路的現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)(以下簡稱現(xiàn)車系統(tǒng))是基層鐵路運(yùn)輸組織的重要技術(shù)裝備，提升了運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和組織管理水平，提高了運(yùn)輸組織的質(zhì)量。目前通化車務(wù)段管內(nèi)共有7個(gè)車站(通化、東通化、集安、白山市、臨江、松樹鎮(zhèn)、泉陽)使用現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)是1998年鐵道部推廣的現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)統(tǒng)一的1.0版本軟件，采用主機(jī)(主要采用小型機(jī)或PC服務(wù)器)、終端方式，基本能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)車、確報(bào)等功能，且軟件穩(wěn)定，易于維護(hù)。但是，截至目前，車站現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)實(shí)施已經(jīng)10年，服務(wù)器等硬件設(shè)備嚴(yán)重老化，故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了運(yùn)輸生產(chǎn)。一方面各鐵路局難以投入大量資金改造更新，推廣現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)2.0版本建設(shè)周期長，短時(shí)間內(nèi)難以全面展開。另一方面，隨著鐵路改革的不斷深入，生產(chǎn)力布局調(diào)整不斷深化，車務(wù)段管轄范圍不斷增大，問題越來越突出，尤其是邊遠(yuǎn)地區(qū)，交通不便，更增大了信息技術(shù)人員維護(hù)的難度。破解這些難題，需要采用新技術(shù)，打破傳統(tǒng)的應(yīng)用模式，走出一條創(chuàng)新之路。
為滿足鐵路局直管站段的要求，不斷適應(yīng)生產(chǎn)力布局調(diào)整發(fā)展形勢發(fā)展需求，強(qiáng)化運(yùn)輸基礎(chǔ)工作，提高車站運(yùn)輸組織質(zhì)量和管理水平，提高基層站段的信息技術(shù)設(shè)備維護(hù)水平，針對通化車務(wù)段點(diǎn)多線長的特點(diǎn)，決定以車務(wù)段為單位對通化車務(wù)段管內(nèi)現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)進(jìn)行整合，從根本上改變基層單位信息技術(shù)工作的落后面貌。為此，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研、論證，決定采用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)車站現(xiàn)車系統(tǒng)的硬件升級和服務(wù)器的整合，解決硬件依賴性的問題，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器硬件的平穩(wěn)升級。一方面降低硬件的投資，提高了服務(wù)器硬件的利用率;另一方面，充分發(fā)揮TMIS 廣域網(wǎng)的優(yōu)勢，將多個(gè)車站的服務(wù)器集中，變分布范圍較廣的服務(wù)器于一點(diǎn)，方便了維護(hù)，降低了管理和運(yùn)營成本，提高了故障處理的響應(yīng)速度。整合工作將圍繞服務(wù)器的集中和服務(wù)器的硬件升級這樣的目標(biāo)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件向新的硬件平臺遷移。
2 虛擬化技術(shù)
虛擬化技術(shù)是將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序虛擬成為單一的虛擬機(jī)，利用一臺物理機(jī)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，在同一臺物理機(jī)上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)以及多個(gè)應(yīng)用程序的技術(shù)?？蛻艨梢酝ㄟ^虛擬化技術(shù)整合資源池和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高可用性，節(jié)省IT總成本，提高現(xiàn)有資產(chǎn)的效率、利用率和靈活性。
在通化車務(wù)段現(xiàn)車系統(tǒng)整合中采用的是VMware公司的虛擬化技術(shù)。該技術(shù)的原理是直接在計(jì)算機(jī)硬件或主機(jī)操作系統(tǒng)上面插入一個(gè)精簡的軟件層。該軟件層包含一個(gè)以動態(tài)和透明方式分配硬件資源的虛擬機(jī)監(jiān)視器(或稱“管理程序”)。多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行在單臺物理機(jī)上，彼此之間共享硬件資源。由于是將整臺計(jì)算機(jī)(包括 CPU、內(nèi)存、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)封裝起來，因此虛擬機(jī)可與所有標(biāo)準(zhǔn)的 x86 操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序完全兼容?？梢酝瑫r(shí)在單臺計(jì)算機(jī)上安全運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，每個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以在需要時(shí)訪問其所需的資源，但彼此之間仍然完全隔離，一個(gè)虛擬機(jī)崩潰不影響其它虛擬機(jī)運(yùn)行。
3 解決方案
經(jīng)過調(diào)研，我們考慮將分布在各站的現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)主機(jī)(服務(wù)器)集中到場地條件較好的通化車務(wù)段所在地——通化站主機(jī)房，各站的終端通過TMIS 2M網(wǎng)訪問服務(wù)器。車務(wù)段的信息技術(shù)人員足不出戶即可完成維護(hù)工作，不但縮短了故障響應(yīng)時(shí)間，提高了故障處理速度，還節(jié)省了人員的差旅費(fèi)。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新購置的PC服務(wù)器已不再支持SCO OpenServer操作系統(tǒng)，因此我們采用虛擬化技術(shù)，在新的硬件平臺上搭建適合現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)運(yùn)行的虛擬機(jī)，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器硬件平臺的升級。
圖1:改造前的車站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
方案的具體內(nèi)容如下：
1、新購置兩套PC服務(wù)器，在兩臺服務(wù)器上安裝Windows Server 2003做宿主機(jī)，使用Vmware Server軟件，在新購置的PC 服務(wù)器上構(gòu)建多個(gè)個(gè)獨(dú)立于硬件的虛擬服務(wù)器。
2、現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)服務(wù)器的遷移。將SCO OpenServer、Oracle7及現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件部署到每臺虛擬服務(wù)器上，為每臺虛擬服務(wù)器分配獨(dú)立的IP地址。
3、修改車站終端服務(wù)器設(shè)置，使該車站的終端能夠訪問分配給該車站的虛擬服務(wù)器。
4、修改信息技術(shù)分所的MQ設(shè)置，保證確報(bào)傳輸。
圖2:改造后的非會聚點(diǎn)車站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3：改造后的會聚點(diǎn)車站(通化站)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
4 實(shí)施情況
根據(jù)通化車務(wù)段實(shí)際情況，我們已經(jīng)陸續(xù)完成松樹鎮(zhèn)、泉陽、白山市、東通化、臨江、集安、通化共七個(gè)站現(xiàn)車系統(tǒng)的遷移工作，目前運(yùn)行狀態(tài)良好。
5 實(shí)施后評價(jià)
(1)保障信息系統(tǒng)運(yùn)行安全?？s短了故障響應(yīng)時(shí)間，提高了故障處理速度，易于維修、維護(hù)，減少了因維修維護(hù)對生產(chǎn)的影響。
(2)節(jié)省硬件投資。將站數(shù)×2臺服務(wù)器減少到2臺服務(wù)器，例如，通化車務(wù)段有7個(gè)車站使用現(xiàn)車管理信息系統(tǒng)(不含使用小型機(jī)的車站)，原有服務(wù)器數(shù)量為7×2=14臺，減少到2臺，節(jié)省服務(wù)器12臺。
(3)節(jié)約人員成本。因服務(wù)器數(shù)量減少而減少維護(hù)人員的工作量;因服務(wù)器集中降低了對現(xiàn)場(車站)人員的技術(shù)能力要求，減少了技術(shù)人員因到現(xiàn)場維修、維護(hù)產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用。
(4)節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本。由于服務(wù)器集中設(shè)置和管理，改變了因現(xiàn)場服務(wù)器使用環(huán)境不良而造成的設(shè)備影響，延長了設(shè)備使用壽命。另外，由于物理服務(wù)器數(shù)量的減少，相應(yīng)減少了用電負(fù)荷，節(jié)約了用電消耗。
(5)探索出一條資源整合成功之路。當(dāng)前，隨著鐵路信息化建設(shè)的不斷深入，信息化已經(jīng)融入到鐵路運(yùn)輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理三大領(lǐng)域多個(gè)方面，各系統(tǒng)信息化應(yīng)用需求日益旺盛，傳統(tǒng)的一臺服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用程序建設(shè)模式不僅投資大、效益低、資源共享性差，而且場地占用、電力和制冷需求大，安全性也低，維護(hù)難度大，采用虛擬化技術(shù)對現(xiàn)有資源進(jìn)行整合，解決了上述問題。同時(shí)，為今后新建項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)劃、資源綜合利用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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