轨道企业IaaS云建设方案

1、轨道企业生产环境IaaS云建设目录 1. xx铁路局基本情况 2. xx铁路局IT架构情况 3. 企业面临的业务压力与挑战 4. 云化设计原则 5. 云化的演进规划 6. 产品的选型 7. 具体云化的方案设计方案架构 8. 方案最终收益对比 9. 云化能解决问题总结1.xx铁路局基本情况xx铁路局，是中国铁路总公司管理的大型铁路运输企业的18个铁路局之一，正式成立于1949年3月11日，位于全国路网中心，是为全国路网重要节点和重要的综合交通枢纽，中国国家地理运输的战略中心之一。管内营业线路16条（包括支线）纵横交织，既是豫、晋、陕三省煤炭外运的主要通道，又是京广、焦柳铁路与长江、汉水水陆联运的

2、集散地，对于沟通内地与沿海及全国各地区之间的旅客运输和物资交流起着重要作用，素有“中国铁路心脏”之称。截止2013年，营业里程2412.6公里，线路总延展长度6921.782公里，其中正线4475公里。 全局共有四等以上车站237个。2.xx铁路局IT架构情况（1）小型机系统平台运行核心应用、数据库调度系统、十八点系统、三级建库系统、MQ系统等硬件采用IBM P7780小型机、IBMP7750小型机、IBM SVC、IBM F96光纤交换机、IBM B80光纤交换机、IBM XIV存储（2）VMware vSphere X86虚拟化系统平台，运行应用系统、其他系统 财务系统、信息集成平台系统、

3、数字郑铁、数字地图、数字工务、数字供电、货运安全、物资系统、人事系统、客运管理、收入系统、办公系统、教育系统、综合交班、智能预报、测试系统、托管系统等3.企业面临业务压力与挑战 1. 投资较大 2. 主机设备数量越来越多，机房设施不堪重负 3. 主机利用率低下 4. 难以保障安全 5. 设备更新、迁移时难以保证应用业务的连续性 6. 数据分布不均 7. 系统迁移不便针对这些业务压力，IT架构面临的具体挑战有以下几点1、高并发如货运系统，包含制票、安全、货运检查等子系统，全部200多个车站每天都需要把货票信息，图片信息，视频信息等上传路局。2、高可用如调度系统对行车进行实时、集中、透明指挥，用自

4、动化手段调整运输方案，通过计算机网络下达行车计划和调度命令，实现自动报点和车次号自动跟踪等，需要保证调度系统7x24x365天不宕机。3、高负载许多信息系统都是有季节性的，譬如18点系统，在每天的16-20点是高峰时段，财务系统在月初月末时需要很高的硬件资源，其他时间则相对“空闲”。系统高峰期和空闲期硬件资源相差较大，又不能停机进行资源调整。这就需要采用一种模式可灵活调节系统资源配制。采用虚拟化技术可以将这些信息系统的虚拟资源随时调整，应用高峰期扩大资源，应用空闲期则将其所用资源调整为其它应用系统使用，有效提高了资源配置的灵活性。4.云化设计原则 1. 本着节约资金的原则，尽量利用既有设备 2

5、. 功能齐全、安全可靠、管理便捷、适用面广 3. 既有系统向数据中心迁移过程不影响或者不能较长时间影响服务的运行 4. 相比传统模式能够更加安全、稳定、可靠，出现问题不影响服务的运行 5. 具有良好的可维护性，可操作性，可扩展性5.云化的演进规划 1. 先进的技术平台 2. 能提高应用系统的安全性、可靠性 3. 能有效提高设备的利用率，节省设备投资 4. 能有效提高资源配置的灵活性 5. 能有效提高系统的部署效率 6. 能减少信息系统运营成本，降低维护难度 7. 能持续对旧信息系统支持 8. 良好的管理界面，自动化设计 9. 严格用户管理、按照权限各司其职6.产品的选型最终选择：IBM P77

6、80IBM P7750IBM SVCIBM F96IBM B80IBM XIV7.具体云化的方案设计方案架构架构设计两大阶段：第一阶段2011年 PowerVM+GPFS第二阶段2016年 PowerVC+PowerVM+SVC+GPFS由于虚拟IO技术是通过VIOS来实现，因此所有客户分区的IO访问都会通过VIOS。如果VIOS只配置一台时，那么这台VIOS将成为客户分区访问IO的单点故障。通过配置2台VIOS来实现虚拟IO的高可用技术，实现共享以太网卡和虚拟SCSI的高可用性。第一阶段PowerVM+GPFSVIOS规划CPU为1C，内存为8GIO板卡分别取自不同的机箱POWER780每台

7、服务器配置了10块300GB的物理硬盘，在两个VIOS分区中各分配2块硬盘，安装VIOS。其中（hdisk0/hdisk4）硬盘作为VIOS1的rootvg磁盘，其中（hdisk5/hdisk9）硬盘作为VIOS2的rootvg磁盘。每块硬盘取自不同的机箱。通过LVM mirror保证VIOS分区rootvg的高可用性重点1：共享以太网卡的高可用性共享以太网卡的高可用性最终目的是防止客户分区的外部网络通讯不会中断，要实现网络稳定访问需要双VIOS、主用网卡、备用网卡、802.3ad、LACP、VLAN等实现。p7780小型机采用千兆电口，网络交换机也采用了千兆交换机。为了保证系统有足够的网络带

8、宽，生产网络、办公网络、心跳网络等分别使用各自的网络适配器，网络接口采用802.3ad协议端口聚合。交换机采用LACP协议链路聚合，并在接口划分VLAN，隔离生产网络、办公网络、心跳网络等。每台P7780包括HMC接口共使用了30根网线。第一阶段规划重点1客户分区网络规划示意图（一个VLAN）网络配置简要步骤1、在VIOS中物理网卡ent0、ent1与主用交换机连接，ent2与备用交换机连接2、主备用交换机接口配置为vlan2 为生产网络vlan3、主用网卡ent0、ent1 和备用网卡ent2 ，生成ent6聚合接口。ent6为网卡绑定设备，采用ent0和ent1聚合作为主通道，ent2作为

9、备份通道4、 ent6聚合接口、ent4VIOS虚拟网卡与ent5VIOS检测控制虚拟网卡，生成生产网络的SEA设备，PVID为2，优先级为1。（备用VIOS优先级为2）5、根据网络规划生成5个SEA设备，每个SEA设备对应一个网络6、客户分区虚拟网卡设置PVID和IP地址即可对外通信重点2：虚拟SCSI的高可用性虚拟SCSI的高可用性的最终目的是防止客户分区磁盘访问故障。可以通过双VIO服务器和MPIO技术实现虚拟SCSI硬盘的高可用性第一阶段规划重点2客户分区磁盘规划示意图1. 两个VIOS上通过光纤卡连接共享磁盘阵列。通过正确的SAN配置和安装多路径管理软件，使这两个VIOS上能够使用磁

10、盘阵列上的同一块硬盘2. VIOS分别通过虚拟SCSI技术把同样一块硬盘分配给同一个客户分区使用3. 客户分区通过AIX的MPIO技术，拥有了一块虚拟SCSI硬盘。虽然是一块虚拟SCSI硬盘，但是它却拥有两条访问路径。这两条访问路径分别来自于不同VIOS上的相同的一块物理硬盘。当两个VIOS都正常时，访问虚拟SCSI硬盘的主路径通过其中一个VIOS，另外一个VIOS提供访问虚拟SCSI硬盘备份路径4. 通过AIX操作系统MPIO技术，对虚拟SCSI硬盘进行访问，当提供主路径的VIOS发生故障时，MPIO技术会自动选择备份路径从另外一个VIOS进行访问。从而实现了虚拟SCSI硬盘的高可用性。整个

11、故障切换过程都是透明和全自动的，不需要客户分区进行任何操作，并且在切换过程中，客户分区的磁盘访问不会中断。任何单点的光纤卡故障、VIOS故障，都不会影响到对虚拟SCSI硬盘的访问5. 客户分区datavg通过NPIV技术访问磁盘配置简要步骤1、更好的系统性能2、准确的系统一致性3、高可用的文件系统4、增强的系统可扩展性5、简化的管理手段GPFS文件系统特点第二阶段PowerVC+PowerVM+SVC+GPFS+云双活数据中心随着新建机房的契机，有了第一阶段虚拟化实施经验以及遇到的问题，进行了第二阶段云化方案的实施第一阶段的虚拟化配置、安装客户分区、网络、vscsi配置都需要人工。配置繁琐，出

12、错率高云双活数据中心架构设计根据两个机房的特点，分阶段实施云化方案1、新机房P780小型机安装到位2、新机房安装配置SVC+SAN+XIV，设置为H1数据中心3、老机房进行数据库数据迁移4、新机房P780启用后，老机房P780进行重新配置5、老机房安装配置SVC+SAN+XIV，设置为H2数据中心6、SVC进行新老机房数据同步7、前期已经实现了网络双活，结合新老机房数据同步实现了双活数据中心云双活数据中心架构图云双活数据中心架构规划重点1重点1：简化网络结构实现共享以太网卡的高可用性新购P7780小型机采用10G万兆光口，网络交换机也采用了10G万兆交换机。系统有足够的网络带宽，生产网络、办公

13、网络、心跳网络等共享使用10G万兆光口。在VIOS配置PVID，区分VLAN。网络接口采用802.3ad协议端口聚合。交换机采用LACP协议链路聚合，并在接口配置trunk，允许生产网络、办公网络、心跳网络等VLAN通过。每台P7780包括HMC接口共使用了4根网线，4根光纤。客户分区简化网络规划示意图（Trunk方式）网络配置简要步骤1、在VIOS中物理网卡ent0、ent1与主用交换机连接。2、交换机接口配置为trunk，允许VLAN通过。3、主用网卡ent0、ent1 ，生成ent6聚合接口。ent6为网卡绑定设备，采用ent0和ent1聚合作为主通道。4、 ent6聚合接口、ent4V

14、IOS虚拟网卡与ent5VIOS检测控制虚拟网卡，生成SEA设备，内设PVID为2、4、100等，优先级为1。（备用VIOS优先级为2）5、根据网络规划生成1个SEA设备。所有网络都通过SEA设备对外通讯。6、客户分区虚拟网卡设置PVID和IP地址即可对外通信。重点2：简化存储架构实现存储高可用XIV逻辑卷划分完毕后，全部映射给SVCSVC创建存储池，根据存储池划分逻辑卷安装powervc，添加HMC、F96、SVC通过powervc进行客户分区管理云双活数据中心架构规划重点2PowerVM+PowerVC特点PowerVM：VIOC创建+VIOS配置+SAN交换机配置+存储卷划分和映射+安装

15、操作系统、补丁等+安全加固系统,依旧复杂耗时。PowerVM+PowerVC：友好的UI界面填写资源需求参数+点击部署即自动化完成所有环境搭建工作，简单快速。PowerVM：SAN资源配置/回收+存储资源分配/回收，耗时耗力、风险大。PowerVM+PowerVC：一键式VIOC所有资源配置/回收，傻瓜式操作，轻松，风险小。PowerVM+PowerVC：利用其组件与存储，HMC，VIOS，SAN交换机接口，通过Web界面可视化的管理PowerVM及存储资源，减少命令CLI的复杂性。8. 方案最终收益对比一、节省硬件成本1、节省购买服务器成本，提高服务器利用率2、加大购买存储成本二、节省运营成

16、本与费用1、节省基础设施成本2、节省电力与冷却费用3、节省人力资源三、软件成本有所增加节省硬件成本新架构4台P780+B80+XIV相较原架构22套p570小型机节约约19%的成本节省运营成本与费用基础设施成本新架构需要采用8个机柜，相较原架构的22个机柜，节省约64%的成本，也极大的节省了机房空间此外，网线、电源插座等基础设施成本也大大降低1台IBM p570配置为：2核8CPU 2GHZ，内存为32G，硬盘300G*2，其标称功率（按满配满负荷计算出的功率）为1800W，通过测试发现其稳定运行时功率1000w左右，每天使用24度电，每年的耗电量为24*365=8760度电，按照每度电0.7

17、元的价格，44台服务器每年耗电开支0.7*44*8760=269808元。P780服务器配置较高，负荷较大，通过测试发现其稳定运行时功率3800w左右，每天使用91.2度电，每年的耗电量为91.2*365=33288度电，按照每度电0.7元的价格，4台服务器每年耗电开支0.7*4*33288=93206.4元。这样每年就节省176601.6元钱。如果再算上存储节省的电费，则会节省更多的费用。 此外，机房温度也严重影响服务器的稳定运行，如果机房温度过高，则服务器会重启或自动宕机，所以每年夏天的冷却费用也会很高。使用虚拟化技术，服务器、存储设备数量大大减少，相应的散热量也会大大减少，冷却费用也会大幅度降低。节省运营成本与费用电力与冷却费用节省运营成本与费用人力资源原有架构22套p570小型机，小型机+存储平时监控维护工作量十分繁重新架构主机+存储数量少，维护工作量也减少了软件成本有所增加由于采用虚拟化技术，除了原来应用系统的软件