趙 磊1,,張 健2,郭乃網(wǎng)1
?。?.國家電網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院,,上海200437;2.國家電網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司,,上海201400)
摘 要: 數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和管理的中心,,也是當(dāng)前及未來發(fā)展的方向,國家電網(wǎng)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)支撐行業(yè),,數(shù)據(jù)中心的發(fā)展對企業(yè)經(jīng)營管理,、電力生產(chǎn)、社會(huì)能源節(jié)約具有重要現(xiàn)實(shí)意義,。本文總結(jié)了國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心發(fā)展演變過程,,闡述不同發(fā)展時(shí)期主要的技術(shù)特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞: 國家電網(wǎng),;數(shù)據(jù)中心,;演進(jìn)
0 引言
數(shù)據(jù)中心(Data Center,DC)是數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和管理的中心,。在互聯(lián)網(wǎng)大背景下,,各行業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型正在發(fā)生著巨大的變化,數(shù)據(jù)中心是互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前及未來發(fā)展的方向,。數(shù)據(jù)中心通過實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義與命名規(guī)范集中的數(shù)據(jù)環(huán)境,,從而達(dá)到數(shù)據(jù)共享與利用的目標(biāo)。按規(guī)模劃分為部門級(jí)數(shù)據(jù)中心,、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心,、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心以及主機(jī)托管數(shù)據(jù)中心等。另外,,根據(jù)2014年初公布的數(shù)據(jù)中心年報(bào)顯示,,在當(dāng)前超大規(guī)模(hyperscale)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)中,服務(wù)器超過10萬臺(tái)的公司屬于Tier1(第一等級(jí)),,共有十幾家,,國外包括美國Google、Amazon,、微軟,、IBM等8家,,國內(nèi)只有BAT(Baidu,Alibaba,,Tencent)三家屬于超大型數(shù)據(jù)中心范疇[1],。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)中心常常跨多個(gè)供應(yīng)商和多個(gè)產(chǎn)品的組件,,包括主機(jī)設(shè)備,、數(shù)據(jù)備份設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,、高可用系統(tǒng),、數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),、基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)等,。這些組件需要放在一起,確保它們能作為一個(gè)整體運(yùn)行,。
電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)支撐行業(yè),,電力行業(yè)信息化和電力生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展與應(yīng)用在電力企業(yè)產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。隨著物聯(lián)網(wǎng),、云計(jì)算,、電子商務(wù)等技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用,,電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)量從幾百 TB 快速增長到幾千 TB,,數(shù)據(jù)增長速度越來越快,電力行業(yè)步入大數(shù)據(jù)時(shí)代,。數(shù)據(jù)中心作為電力數(shù)據(jù)的有效載體,,電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展直接關(guān)系數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘,對電力企業(yè)經(jīng)營管理,、電力生產(chǎn),、社會(huì)能源節(jié)約都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要對國家電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心發(fā)展情況進(jìn)行闡述,。
1 電網(wǎng)企業(yè)信息化基礎(chǔ)建設(shè)
2003年3月5日,,國家電網(wǎng)公司成立信息化領(lǐng)導(dǎo)小組,強(qiáng)調(diào)加快電力信息化建設(shè)步伐,。為實(shí)現(xiàn)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司(電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng),、資產(chǎn)優(yōu)良、服務(wù)優(yōu)質(zhì),、業(yè)績優(yōu)秀)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),落實(shí)“三抓一創(chuàng)”工作思路,,加快推進(jìn)信息化建設(shè),國家電網(wǎng)公司制定了“十一五”信息發(fā)展規(guī)劃,,并于2006年4月開始全面實(shí)施“SG186”工程(SG是國家電網(wǎng)公司英文縮寫),“1”是指構(gòu)筑一體化企業(yè)級(jí)信息平臺(tái),;“8”是指建設(shè)安全生產(chǎn)管理,、營銷管理、項(xiàng)目管理,、人力資源管理,、財(cái)務(wù)資金管理、物資管理,、協(xié)同辦公,、綜合管理八大業(yè)務(wù)系統(tǒng);“6”是指建立健全管理控制體系,、評(píng)價(jià)考核體系,、安全防護(hù)體系、技術(shù)研究體系,、人才隊(duì)伍體系六個(gè)保障體系[2],。 “SG186”構(gòu)筑一體化信息平臺(tái),建設(shè)八大業(yè)務(wù)系統(tǒng),建立健全六個(gè)保障體系,,為公司發(fā)展提供信息支撐,。2009年底“SG186”工程全面完成,實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)管理的縱向貫通,、橫向集成,。國家電網(wǎng)公司的信息化水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn),,初步建成數(shù)字化電網(wǎng),、信息化企業(yè)。
2 數(shù)據(jù)中心建設(shè)
“十一五”通過SG186工程建成了覆蓋公司各級(jí)單位的一體化企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng),,同時(shí)也建成了覆蓋總部,、省(市)兩級(jí)屬地化數(shù)據(jù)中心。2009年6月,,國家電網(wǎng)公司提出“十二五”信息發(fā)展規(guī)劃,,根據(jù)公司信息化集約發(fā)展需求,分三階段建設(shè)集中式信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)(災(zāi)備)中心,,即“十二五”完成數(shù)據(jù)級(jí)和應(yīng)用級(jí)災(zāi)備建設(shè),,并初步建成集中式數(shù)據(jù)中心,“十三五”全面完成集中式數(shù)據(jù)中心建設(shè)[3],。
2.1 數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備中心
2011年5月,,國家電網(wǎng)公司在國內(nèi)三個(gè)城市建成數(shù)據(jù)災(zāi)備中心實(shí)現(xiàn)公司各類數(shù)據(jù)本端到災(zāi)備端的數(shù)據(jù)復(fù)制,災(zāi)難發(fā)生后,,災(zāi)備端數(shù)據(jù)回傳本端恢復(fù)使用,。數(shù)據(jù)災(zāi)備中心的關(guān)注點(diǎn)在于數(shù)據(jù),即災(zāi)難發(fā)生后可以確保國家電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失或者遭到破壞,,實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)快速恢復(fù),,確保業(yè)務(wù)的連續(xù)性,。數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備中心示意圖如圖1所示。
數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備中心通過使用數(shù)據(jù)庫復(fù)制技術(shù)(Oracle Golden Gate,,OGG)和存儲(chǔ)虛擬化復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了災(zāi)備中心的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)整體架構(gòu),,其中OGG軟件是一種基于日志的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)復(fù)制備份軟件,它通過解析源數(shù)據(jù)庫在線日志或歸檔日志來獲得數(shù)據(jù)的增量變化,,再將這些變化應(yīng)用到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫,,從而實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫同步。OGG可以在異構(gòu)的IT基礎(chǔ)(幾乎包括所有常用OS平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫平臺(tái))之間實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)亞秒級(jí)的實(shí)時(shí)復(fù)制,,從而可以在應(yīng)急系統(tǒng),、在線報(bào)表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉庫供應(yīng),、交易跟蹤,、數(shù)據(jù)同步、集中/分發(fā),、容災(zāi),、數(shù)據(jù)庫升級(jí)和移植、雙業(yè)務(wù)中心等多個(gè)場景下應(yīng)用,,同時(shí)它可以實(shí)現(xiàn)一對一,、廣播(一對多)、聚聚合(多對一),、雙向,、點(diǎn)對點(diǎn)、級(jí)聯(lián)等多種靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4],。
存儲(chǔ)虛擬化就是通過映射或抽象的方式將邏輯映像與物理存儲(chǔ)分開,,增加一個(gè)資源虛擬視圖的管理層面,激活一種資源并使之更易于透明控制,。該技術(shù)可有效簡化基礎(chǔ)設(shè)施的管理,提高IT資源的利用率和能力,,如服務(wù)器,、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)。國網(wǎng)公司選擇異構(gòu)模式,,采取多對一的復(fù)制關(guān)系,,在異構(gòu)模式中使用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)進(jìn)行日常數(shù)據(jù)的復(fù)制及通過產(chǎn)生數(shù)據(jù)的快照進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
2.2 應(yīng)用級(jí)災(zāi)備中心
在數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備基礎(chǔ)上,,利用應(yīng)用同步技術(shù)與應(yīng)用切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)本端與災(zāi)備端的應(yīng)用系統(tǒng)同步即應(yīng)用級(jí)災(zāi)備中心,,災(zāi)難發(fā)生后,用戶經(jīng)另一匯聚點(diǎn)訪問災(zāi)備端應(yīng)用,,如圖2所示,。在應(yīng)用級(jí)災(zāi)備數(shù)據(jù)中心,,為了實(shí)現(xiàn)災(zāi)備端能順利接管應(yīng)用的運(yùn)行,在生產(chǎn)端的數(shù)據(jù)能恢復(fù)到災(zāi)備端,,要求整個(gè)應(yīng)用環(huán)境能夠再現(xiàn)災(zāi)備端,。充分利用環(huán)境鏡像更新、應(yīng)用系統(tǒng)存儲(chǔ)復(fù)制等技術(shù)確保災(zāi)備端與生產(chǎn)端應(yīng)用配置,、用戶信息保持一致,。兩項(xiàng)同步技術(shù)對生成和恢復(fù)鏡像工具、網(wǎng)絡(luò)帶寬,、存儲(chǔ)空間,、應(yīng)用服務(wù)器連接SAN環(huán)境等均有較高要求[5]。
利用DNS的切換技術(shù)在實(shí)現(xiàn)同步后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)訪問,。當(dāng)生產(chǎn)中心服務(wù)器發(fā)生災(zāi)難時(shí),,災(zāi)備從域服務(wù)器自動(dòng)接管生產(chǎn)中心主域服務(wù)器 DNS解析,修改 DNS 服務(wù)器對應(yīng)域名的 A記錄為災(zāi)備中心服務(wù)器IP,。應(yīng)用該DNS切換技術(shù),,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無需特別改動(dòng),切換時(shí)不必操作客戶端和服務(wù)器地址,,只需修改DNS中服務(wù)器域名解析即可,,體現(xiàn)了非常高的性價(jià)比。
3 集中式數(shù)據(jù)中心
在數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備中心及應(yīng)用級(jí)災(zāi)備中心的基礎(chǔ)上,,國家電網(wǎng)公司提出集中式數(shù)據(jù)中心計(jì)劃,,并于2015年底初步建成集中式數(shù)據(jù)中心,將三地災(zāi)備中心升級(jí)為主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心,,本地主要保留網(wǎng)絡(luò)匯集功能,,用戶遠(yuǎn)程集中訪問,三地互備,,實(shí)現(xiàn)本端與災(zāi)備端的應(yīng)用系統(tǒng)同步,。災(zāi)難發(fā)生后,用戶經(jīng)另一匯聚點(diǎn)訪問災(zāi)備端應(yīng)用,,推動(dòng)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)融合,,降低信息系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用[6],如圖3所示,。
數(shù)據(jù)中心變革的驅(qū)動(dòng)與發(fā)展,,主要來自于業(yè)務(wù)發(fā)展要求以及信息化的角色職能的變化。隨著國網(wǎng)公司業(yè)務(wù)不斷優(yōu)化整合,,從而要求系統(tǒng)更快速的響應(yīng),,減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級(jí)和推廣時(shí)間;管理集約化的發(fā)展需要信息更集中統(tǒng)一,,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反應(yīng),,支撐業(yè)務(wù)集中管控,;流程標(biāo)準(zhǔn)化則要求實(shí)現(xiàn)流程統(tǒng)一、固化,,業(yè)務(wù)應(yīng)用功能規(guī)范,,數(shù)據(jù)一致;專業(yè)深度融合需要信息共享集成,,提升數(shù)據(jù)集成共享水平,,促進(jìn)業(yè)務(wù)集成融合?;谏鲜鲂枨?,結(jié)合國內(nèi)外行業(yè)最佳實(shí)踐,形成國網(wǎng)集中式數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu),,如圖4所示,,此架構(gòu)涵蓋網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、存儲(chǔ)建設(shè),、系統(tǒng)軟件建設(shè)及平臺(tái)服務(wù)等多個(gè)方面,。
3.1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
基于業(yè)務(wù)功能模塊化和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟位脑O(shè)計(jì)方法,使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在功能,、容量,、覆蓋能力等各方面具有良好擴(kuò)展能力。建設(shè)穩(wěn)健高速的廣域網(wǎng),,以支持用戶的高速應(yīng)用訪問,、跨數(shù)據(jù)中心高效的應(yīng)用集成交互和災(zāi)備數(shù)據(jù)恢復(fù),使用TRILL,、OTV,、LISP等虛擬化技術(shù)提高了二層網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性,支持跨數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度,?;谠朴?jì)算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),在各個(gè)層次構(gòu)建虛擬化和冗余,、以支持網(wǎng)絡(luò)的快速收斂,、容錯(cuò)、虛擬機(jī)感知,、移動(dòng)的安全策略、無打擾網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)管理模式,?;趪W(wǎng)等級(jí)保護(hù)安全合規(guī)性,應(yīng)用集中部署和災(zāi)備策略,,構(gòu)建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)分區(qū),?;诰W(wǎng)絡(luò)虛擬化和主機(jī)虛擬化技術(shù)特點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè),,如IP地址規(guī)劃,、VLAN規(guī)劃、路由規(guī)劃,、QoS策略規(guī)劃,、安全策略規(guī)劃和設(shè)備選型等。
3.2 存儲(chǔ)建設(shè)
基于三個(gè)災(zāi)備中心,、網(wǎng)省SAN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,、災(zāi)備和統(tǒng)一備份需求,數(shù)據(jù)中心內(nèi)SAN采用雙Fabric架構(gòu),,核心交換機(jī)冗余架構(gòu),,數(shù)據(jù)中心間的SAN互聯(lián)采取SAN路由技術(shù),基于存儲(chǔ)虛擬化的數(shù)據(jù)復(fù)制通過FCOIP實(shí)現(xiàn),,使存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能夠擴(kuò)展到廣域網(wǎng),,實(shí)現(xiàn)SAN網(wǎng)絡(luò)之間透明互連和數(shù)據(jù)壓縮傳輸。建設(shè)LAN,、LAN-Free和快照+LAN-Free多種備份通道,,為主機(jī)配置獨(dú)立的備份HBA卡,虛擬的備份Virutual Fabric降低對生產(chǎn)的影響,,并實(shí)現(xiàn)備份SAN和生產(chǎn)SAN的邏輯隔離,。建設(shè)存儲(chǔ)虛擬化和基于block的自動(dòng)分級(jí)存儲(chǔ)。建設(shè)分級(jí)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)架構(gòu),,部署存儲(chǔ)資源池的分層服務(wù)體系,。集中監(jiān)控和管理復(fù)雜的異構(gòu)核心存儲(chǔ)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)端到端可視化,、可控化和自動(dòng)化的存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理,。
3.3 系統(tǒng)軟件(中間件、數(shù)據(jù)庫)建設(shè)
標(biāo)準(zhǔn)化中間件,、數(shù)據(jù)庫,、操作系統(tǒng)的種類及版本,并規(guī)范配置,,簡化集中后運(yùn)維管理,。基于中間件架構(gòu)的最佳實(shí)踐,,構(gòu)建冗余的硬件服務(wù)器平臺(tái)和多中間件集群來承載應(yīng)用,,并結(jié)合冗余的硬件負(fù)載均衡平臺(tái)實(shí)現(xiàn)流量分發(fā)和容錯(cuò),以支持可持續(xù)的高并發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用訪問和應(yīng)用的彈性擴(kuò)展?;跀?shù)據(jù)清理,、表分區(qū)、數(shù)據(jù)庫集群,、分布式數(shù)據(jù)庫(橫縱,、讀寫、生產(chǎn)/歷史/歸檔分庫)等技術(shù)以應(yīng)對數(shù)據(jù)總量大,、并發(fā)請求高的集中挑戰(zhàn),。基于等級(jí)保護(hù)主機(jī)安全基本要求,、國網(wǎng)安全基線管理和主機(jī)安全評(píng)估系統(tǒng),,完成系統(tǒng)軟件的安全加固?;谧詣?dòng)化監(jiān)控和自動(dòng)化管理,,減少運(yùn)維的人工操作,降低運(yùn)維難度與風(fēng)險(xiǎn),,屏蔽部分運(yùn)維工作的復(fù)雜度,。構(gòu)建云資源管理和運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)對中間件和數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的負(fù)載感知,實(shí)現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化的資源調(diào)度(集群級(jí),、資源池級(jí)和數(shù)據(jù)中心級(jí)),。
3.4 平臺(tái)服務(wù)建設(shè)
針對信息展現(xiàn),企業(yè)門戶和目錄權(quán)限分別使用1+N和3+N模式集中部署,,針對應(yīng)用集成的ESB采用3+N,,ESR采用1,BPM采用3+N,BAM采用1模式集中部署,,針對數(shù)據(jù)中心,,ODS采用3+N,EDW采用1,,非結(jié)構(gòu)化平臺(tái)采用3+N模式集中部署,。基于“縱橫向級(jí)聯(lián),、三總線貫通,、本地化服務(wù)、集中化管控”的思想,,打造“高效支撐,、靈活擴(kuò)展、集中管理,、易于運(yùn)維”的平臺(tái)服務(wù),。
4 結(jié)論
本文總結(jié)了國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心的發(fā)展情況,,按照公司信息化發(fā)展規(guī)劃綱要闡述了信息化基礎(chǔ)建設(shè),、數(shù)據(jù)災(zāi)備中心,、應(yīng)用災(zāi)備中心、集中式數(shù)據(jù)中心四個(gè)方面層層遞進(jìn)的發(fā)展關(guān)系,,梳理各個(gè)時(shí)期的相關(guān)發(fā)展的技術(shù)要點(diǎn),,為理解國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心發(fā)展提供參考。
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