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铁道部应用Oracle集群数据库系统案例

发布时间:2019-09-13 19:25:09

“铁道部从94年开始在TMIS中使用Oracle,对Oracle数据库的特性有相当的了解,我们认为,采用Oracle9iRAC实现TMIS系统‘三级建库’ 的目标是可能的,也是必要的。实验证明,Oracle9iRAC能够充分利用已有的硬件投资,在铁路局和分局建立起强大的数据库集群系统,为提高铁路局和分局TMIS系统的运行效率提供良好的环境。” ——孙远运,铁道部信息技术中心副总工程师数据库

综述 铁道部利用Oracle9i集群数据库系统(Oracle9i RAC),顺利开展铁道部运输管理信息系统(TMIS)的“三级建库”工程——在各铁路局和铁路分局利用Oracle9iRAC部署TMIS原始信息数据库系统。借助Oracle9iRAC强大、领先的集群功能,铁道部、各路局和分局在“三级建库”中能够充分利用已有的硬件投资,部署集群数据库系统,实现路局和分局系统的全面扩容,使路局、分局的货运信息化建设迈上一个台阶,推动TMIS系统建设的不断深入。

应用背景分析 随着中国经济的蓬勃发展,铁路运量大幅度增长,要求铁路运营管理从经验管理过渡到现代化管理。管理人员需要有一个完整的信息系统来获取及时、准确、完整的信息,提供决策支持。铁道部运输管理信息系统(TMIS—Transportation Management Information System)正是在这种背景下提出来的,旨在通过计算机网络从全路2000多个车站(段),实时收集列车、机车、车辆、集装箱以及所运货物的动态信息,对列车、车辆、集装箱和货物进行节点式追踪,为全路各级运输管理人员提供及时、准确和完整的运输信息和辅助决策方案,实现紧密运输、均衡运输,提高运输生产效率,改善客户服务质量。TMIS建设的根本目的是为了促进客货营销、加强运输管理和深化体制改革。

从1994年开始研究和开发的TMIS是国家重大科技攻关项目,包括车站管理信息系统、货票系统、确报系统、货运营销与生产管理系统、运输调度信息系统、货车追踪系统、集装箱追踪系统等,被世行称之为世界铁路行业信息量最大、功能最复杂的管理信息系统。经过多年的建设,TMIS已经取得了阶段性的成果,为铁路信息化的全面建设提供了坚实的基础。

在TMIS规划之初,确定了以中央数据库为核心体系架构,由四大部分组成,分别是中央数据库系统,站段系统,部、局、分局应用系统和计算机网络系统,由网络系统将前三大部分联成一个整体。原始信息由站段直接报送中央数据库系统,各路局和分局再从中央数据库访问各种业务数据。这种大集中的体系结构对于铁道部全面统筹和优化运输资源、提高铁道运输生产和管理效率而言,是非常合理的,也是一种必然趋势。但是,随着业务系统应用的不断深入、需要访问的数据量越来越大,从而对大集中体系结构中的网络稳定性、可靠性、通讯和带宽都有很高的要求。而如此高水准的网络建设需要一个过程。那么,如何在高水准网络的建设过程中,有效地满足各路局、分局在生产、经营和管理等各方面应用对实时数据的要求?铁道部决定,采取一个过渡性的措施——原始信息3级建库,即把原TMIS设计方案要求原始信息由站(段)系统直接报送铁道部中央系统调整为原始信息从车站逐级上报、落地和转发,在分局、路局和铁道部分别建立原始信息数据库,方便各级运输组织和各个管理部门对原始信息的共享应用。

系统需求特点 “三级建库”在TMIS系统的不断完善过程中具有重要意义。如果从业务角度来看,“三级建库”是迄今为止规模最大的路局和分局大型数据库部署,目的是为路局和分局的货运业务应用系统提供良好的运行环境。从技术角度来看,通过“三级建库”,能够在5年左右的时间内,在计算能力、处理能力和存储容量等方面满足路局和分局货运生产和管理的应用需要,以及即将建立的路局级决策支持系统的应用要求。

经过多年的信息化建设,铁道部各路局、分局都配置了多台UNIX系统,包括AlphaServer 4100、IBM RS6000 S70 服务器,以及配置更低一些的硬件系统。如何把这些已有的投资用于路局和分局的“三级建库”工程?由于这些系统在处理能力和内存容量方面的局限性,无法独立承担运行路局或分局数据库的重任,但如果把这些系统组成集群,无疑是一种有效的措施,而Oracle数据库集群技术的进一步发展,能够使之成为现实。“我们需要统筹利用这些已有的硬件设备,因此,我们决定,在‘三级建库’工程中,各路局和分局的数据库系统都采用集群架构,在原有的AlphaServer 4100和IBM RS6000 S70以及配置更低的系统的基础上,各路局和分局根据情况再引进1~2台处理能力更强和存储容量更大的系统。在存储方面采用了最新的SAN存储技术,由三至五台计算机组成集群,共享存储阵列。这样,可以在最大范围内充分利用已有的计算机处理能力,满足路局和分局建立大型数据库对处理器和存储容量的要求,并且把投资降至最低。根据这样的体系结构,我们需要一种能够充分发挥各处理器的计算能力、同时能够很好地利用存储磁盘阵列资源的数据库系统。”

因此,在“三级建库”中,要求数据库平台能够充分利用每个硬件系统的计算能力,使每个硬件系统的处理器都能够很好地共享磁盘阵列存储。为此,对“三级建库”的数据库平台提出了以下要求:

功能强大。特别是要求具有强大的并行处理能力,具有足够的智能适应铁道部的异种环境。由于各铁路局和分局原有的硬件系统的处理能力不尽相同,因此,要求数据库的并行处理能力达到一定程度的智能化,能够以计算机的处理能力为依据,进行负载均衡,使每台机器上的负载与其处理能力相匹配,确保TMIS运行环境的高性能;

高可用性。支持7×24小时不间断服务;

可靠性和稳定性。系统中存储铁路运输的生产经营管理中非常关键的业务数据,直接关系到铁路货运的经营管理效益和广大货主的切身利益;

安全性。基于TMIS系统在铁路货运管理方面的重要性,数据库系统安全性的重要意义显而易见。

解决之道 经过严格的分析比较,并总结过去应用Oracle数据库的丰富经验,铁道部决定,在所有路局和分局采用Oracle9i集群数据库部署大型数据库系统,开展“三级建库”工程。

根据规划,在“三级建库”中,所有路局和分局的数据库系统都采用基本相同的架构,由3~5个硬件服务器组成集群系统,采用N 1备份模式,采用先进的SAN存储技术,多台服务器共享存储系统。

由于整个系统相当复杂,涉及硬件、管理软件、数据库系统等多方面技术,因此,在实施过程中,为了确保这些系统之间能够实现最优化的配置,铁道部在“三级建库”工程的建设中,采用先测试、后试点、再推广的策略。也就是在实验室分别对铁路局和铁路分局的主流服务器部署3~5个节点的集群系统,然后进行反复的测试,在取得成功之后,分别在上海铁路局和天津铁路分局进行基于AlphaServer系统和IBM RS6000系统的集群系统试点工程,在试点过程中发现问题,解决问题,并形成比较规范的集群系统部署指南。其它路局和分局有了可借鉴的数据库系统部署经验,系统实施起来就比较顺利了。比如,上海铁路局下属的几个分局在短短4天内就完成包括硬件和数据库在内的整个系统的部署工作。

目前,已有14个铁路局和16个铁路分局顺利完成Oracle集群数据库(Oracle9iRAC)系统的部署工作。孙总信心十足地说:“估计再需要2个月时间,‘三级建库’工程即可完成,届时,所有14个路局和48分局都拥有大型数据库系统,能够实时地为业务系统提供强大的动力,全面增强路局和分局TMIS系统的运行环境。”

应用效益 强大的动力。利用Oracle9iRAC,铁道部能够充分利用已有的硬件设施来构建路局和分局TMIS大型数据库系统,实现路局和分局系统的全面扩容,使路局、分局的货运信息化基础设施建设迈上新台阶。从目前已经成功部署大型数据库系统的路局和分局来看,能够大大提升TMIS系统的运行性能。

高性能和安全性。由于Oracle9iRAC是自适应和动态调整的,使Oracle9i数据库能够根据可用资源、请求优先级和实际系统负载控制来平衡所有并行操作。使各铁路局和分局能够通过Oracle9iRAC把原有的服务器集成到统一的运行环境中,并充分利用各个服务器的性能,实现集群系统性能的最佳优化,使得铁路局和分局TMIS系统运行环境的可靠性、性能、可用性和安全性等方面都获得了大幅度的提高。

轻松满足不断增长的应用需求。借助Oracle9iRAC,铁路局和分局的数据库系统获得了灵活的的近乎线性的集群数据库可伸缩性,在数据库容量增加时,可以简单地在集群系统中增加节点,就可以提高集群系统的计算能力。因为,Oracle9iRAC允许应用程序把Oracle9iRAC集群视为一个单一系统,在增加节点时,不需要对应用系统作任何修改,也不需要对集群系统重新分区,就可以充分利用集群数据库的可用性、可伸缩性和性能特性,从而轻松满足数据量不断增长的应用需求。

7X24高可用。铁路货运生产是24小时连续进行的,因此,系统的高可用性至关重要。通过利用Oracle 9i RAC部署N 1模式的集群系统,铁路局和分局实现了高可用性。因为,在这样的系统中,各物理节点都是独立地运行,一个或多个节点出现故障不会影响到集群中其它的节点。在极端的情况下,即便集群系统中只有一个节点末出现故障,系统仍然是可用的,这使得基于Oracle9iRAC的集群系统高度可用。这种体系结构也允许把一组节点从集群中脱离出来而离线维护,而其他集群节点仍可以在线提供服务。

为什么选择ORACLE 在谈及为什么选择Oracel9i数据库来部署各铁路局和铁路分局的大型数据库系统时,铁道部信息中心总工程师孙远运先生说:“铁道部从94年开始在TMIS中使用Oracle数据库,对Oracle数据库的特性有相当的了解。我们认为,采用Oracle9iRAC实现TMIS系统‘三级建库’的集群目标是可能的,也是必要的。”

铁道部从94年开始在TMIS中采用Oracle数据库,在将近10年的时间里,已经进行了三次大规模的升级。Oracle9i数据库是第一个能够跨越多个计算机集群系统运行的数据库软件,在集群、高可用性、数据储存、安全功能、系统管理和内容管理等方面提供了最完整和最先进的数据库功能。这些都是部署铁路局和分局大型数据库系统、提高铁路局和分局业务运行环境的关键。Oracle9iRAC能够动态地在集群服务器上优化数据库资源,从而能够为TMIS系统提供最佳的性能。另一方面,Oracle9iRAC能够在集群中保持一个单独的系统映像,使数据库管理员能够一次性地进行安装、配置、备份、升级以及监控等功能,从而全面简化各路局和分局TMIS运行环境的管理复杂性和成本。

展望未来 Oracle数据库在铁道部TMIS中获得了成功的应用。随着铁道部信息化建设的不断深入,Oracle在铁路行业的应用将具有更广阔的前景,比如,目前已在试点“工务系统”工程中确定使用Oracle数据库;可以预见,在“铁道公安”、“机务系统”、“物流系统”、“电子商务系统”等多个铁路信息化系统的建设中,凭借Oracle出色的技术实力和对中国市场的坚定承诺,Oracle将会有很多的机会。

(责任编辑:刘科)

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