省級環(huán)境信息中心數(shù)據(jù)整合平臺建設(shè)

張學(xué)雷

（安徽省環(huán)境信息中心，合肥 230079）

1.平臺建設(shè)背景

隨著社會進步、科技發(fā)展，環(huán)境保護工作與公眾的關(guān)系越來越緊密，對國家及社會的意義越加重大，同時隨著環(huán)境信息化的進一步發(fā)展，大量環(huán)境數(shù)據(jù)的產(chǎn)生為數(shù)據(jù)的保存和分發(fā)方式提出了全新的要求，需要采取一種全新的方式來統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)分發(fā)方式、實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全。

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的基礎(chǔ)工作，目前環(huán)境監(jiān)測已實現(xiàn)全自動、信息化，對環(huán)境質(zhì)量和污染源排放進行有效的監(jiān)控已經(jīng)成為環(huán)境管理科學(xué)化的重要標(biāo)志之一。隨著科技的發(fā)展、信息的進步、電子化的發(fā)展，自動化監(jiān)測管理與環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的建設(shè)越來越重要[1]。

數(shù)據(jù)整合的概念在業(yè)界比較混亂，比如系統(tǒng)整合、應(yīng)用整合、主機整合、存儲整合、數(shù)據(jù)庫整合、數(shù)據(jù)大集中等等。為了便于規(guī)劃，以整合手段作為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)整合主要有三個方面，其一為物理整合，即將多設(shè)備整合而為一部或較少幾部更大型（或性能更強）的設(shè)備，實現(xiàn)統(tǒng)一管理和快速反應(yīng)；其二為邏輯整合，即通過系統(tǒng)管理軟件等手段對物理上分散的設(shè)備資源和數(shù)據(jù)資源進行虛擬化的集中管理；其三是應(yīng)用整合，主要有服務(wù)器整合、存儲整合、數(shù)據(jù)庫整合和數(shù)據(jù)整合等形式。

目前全省已經(jīng)具備省到市SDH 2M專網(wǎng)，主要用于內(nèi)部辦公系統(tǒng)、公文傳輸、污染源在線監(jiān)測、視頻會議的使用，同時國家在建一套省—市—縣三級環(huán)境統(tǒng)計專網(wǎng)，為全省的數(shù)據(jù)大集中做好了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

省在線監(jiān)控平臺采用ORACLE數(shù)據(jù)庫平臺，由兩臺IBM小機組成，磁盤陣列存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，ORACLE數(shù)據(jù)庫平臺數(shù)據(jù)處理能力能夠滿足大部分業(yè)務(wù)需求，隨著環(huán)保在線業(yè)務(wù)的不斷增加，數(shù)據(jù)量的海量發(fā)展，對大量并發(fā)數(shù)據(jù)處理的需求更加迫切[2]。

環(huán)保整體數(shù)據(jù)機房中含有大批量舊服務(wù)器，其安全性和可靠性已經(jīng)不能夠保證，需要進行服務(wù)器的整合。

本次所要解決的問題，是有步驟地實現(xiàn)物理整合、邏輯整合及應(yīng)用整合。具體的實現(xiàn)體現(xiàn)在三個方面：

（1）利用VMWARE的數(shù)據(jù)中心虛擬化產(chǎn)品實現(xiàn)服務(wù)器整合；

（2）存儲資源整合，統(tǒng)一使用IP存儲器及備份恢復(fù)系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)全省數(shù)據(jù)集中備份與異地備份；

（3）數(shù)據(jù)庫整合，根據(jù)業(yè)務(wù)情況將公共業(yè)務(wù)與專用業(yè)務(wù)集中在兩套數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之中，以便于管理與實現(xiàn)。

2.業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合

信息系統(tǒng)應(yīng)用的目的是支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)高效、有序的運行，是為一定的業(yè)務(wù)目的而進行設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用的。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效整合是實現(xiàn)數(shù)據(jù)大集中的關(guān)鍵。

要擯棄一般業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨占用單一服務(wù)器硬件設(shè)施的情況，如何使IT體系結(jié)構(gòu)適應(yīng)本行業(yè)的需求和發(fā)展，顯得十分重要。一個單位的IT體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵取決于其IT系統(tǒng)的規(guī)模、應(yīng)用范圍和性質(zhì)，以及其所面臨的社會大環(huán)境。

同時須考慮企業(yè)各應(yīng)用之間的一體化的問題，即如何從A部門獲取信息，并將其與B部門獲取的數(shù)據(jù)一同處理，以獲得反映系統(tǒng)整個運行狀況的信息，使高層管理者控制現(xiàn)在、把握未來，使其有效地管理各個部門和整個系統(tǒng)。

應(yīng)用的一體化一直在推動著服務(wù)器的合并，即服務(wù)器的整合，服務(wù)器整合主要分為四個步驟實施：即集中放置、物理合并、數(shù)據(jù)整合、應(yīng)用整合。

集中放置：安徽省環(huán)保廳信息中心通過新建中心機房將所有的服務(wù)器統(tǒng)一配置在一個主機房、一個輔助機房內(nèi)，機房內(nèi)采購結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，采用機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、持續(xù)供電系統(tǒng)，保證物理安全性與可靠性。

物理整合：用幾個容量大、功能強的服務(wù)器通過安裝虛擬化軟件vSphere4.1，使之成為統(tǒng)一集群，用以替換一些較小的服務(wù)器，性能按需配置。

虛擬化是數(shù)據(jù)整合第一階段—物理整合的一大關(guān)鍵，當(dāng)下的 x86 計算機硬件是專為運行單個操作系統(tǒng)和單個應(yīng)用程序而設(shè)計的，因此大部分計算機遠未得到充分利用。借助虛擬化，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機，每個虛擬機都可以在多個環(huán)境之間共享同一臺物理機的資源。不同的虛擬機可以在同一臺物理機上運行不同的操作系統(tǒng)以及多個應(yīng)用程序。

以往新增一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都是購買一臺裸服務(wù)器，然后安裝上操作系統(tǒng)，然后再在其上部署應(yīng)用軟件。通過虛擬化后，這一整套資源統(tǒng)稱為虛擬機，就是將物理服務(wù)器、操作系統(tǒng)，及其應(yīng)用程序 “打包”為一個或多個文件—可移動的虛擬機(VM)。

虛擬化前:

每臺主機一個操作系統(tǒng)；

軟件硬件緊密地結(jié)合 ；

在同一主機上運行多個應(yīng)用程序通常會遭遇沖突；

系統(tǒng)的資源利用率低；

硬件成本高昂而且不夠靈活。

虛擬化后:

打破了操作系統(tǒng)和硬件的互相倚賴；

通過封裝到虛擬機的技術(shù), 管理操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序為單一的個體；

強大的安全和故障隔離；

虛擬機是獨立于硬件的, 它們能在任何硬件上運行。

省廳使用的是VMware的ESX4.1平臺，采用的是裸金屬架構(gòu)（相對應(yīng)的為寄存架構(gòu)），虛擬化具有四大特點：分區(qū)——在單一物理服務(wù)器上同時運行多個虛擬機；封裝——整個虛擬機都保存在文件中，而且可以通過移動和復(fù)制這些文件的方式來移動和復(fù)制該虛擬機；隔離——在同一服務(wù)器上的虛擬機之間相互隔離；相對應(yīng)硬件獨立——無須修改即可在任何服務(wù)器上運行虛擬機[4]。

圖1 虛擬化示意圖（Virtualization figure）

以上這些特點為省廳后期的信息化建設(shè)提供了極大的便利，其具備的VMOTION功能、DRS功能、HA功能、VCB功能又滿足了高效性及安全性的要求。

邏輯整合：服務(wù)器的集中和物理合并，改善了服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)整合則集中于把現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)庫進行物理合并,整合到一處的數(shù)據(jù)可被多臺服務(wù)器存取,數(shù)據(jù)整合從邏輯上講是在服務(wù)器集中和物理合并之后的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)方式是采用IP SAN架構(gòu)將大多數(shù)基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫整合到同一個企業(yè)版SQL 2005中，將關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合到ORACLE 10G中[3]。

當(dāng)前省廳信息中心多數(shù)數(shù)據(jù)庫平臺主要是基本W(wǎng)INDOWS下的SQL 2005標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)版，由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多，有面對業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)的平臺，也有面對公網(wǎng)的業(yè)務(wù)平臺，在這里，實現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫遷移主要利用以下三種方法[5]。

對于數(shù)據(jù)庫跟應(yīng)用系統(tǒng)在同一臺主機之上，數(shù)據(jù)分散較大的情況，采用第一種方法：exp/imp：這是最常用、最簡單的方法，一般是基于應(yīng)用的owner級做導(dǎo)出導(dǎo)入。

第二種方法，將重新利用兩臺性能較好的機器安裝SQL 2005企業(yè)，將當(dāng)前的SQL盤陣直接從舊有機器掛載在新機器上，同時實現(xiàn)雙機功能。 這種情況下，數(shù)據(jù)文件、控制文件、日志文件、spfile都在存儲上(一般情況下是裸設(shè)備)，可以直接把存儲掛到新機器上，然后在新機器上啟動數(shù)據(jù)庫。

還有一種rman遷移方法，rman比較適合于跨文件系統(tǒng)的遷移，如同平臺下的不同文件系統(tǒng)，當(dāng)前不涉及。

應(yīng)用整合：應(yīng)用整合是服務(wù)器整合策略上最綜合的一步，應(yīng)用整合包括把各程序應(yīng)用和數(shù)據(jù)從不同的類型的服務(wù)器上移植到一個單一的服務(wù)器上。但由于擔(dān)心應(yīng)用程序的沖突，目前采用虛擬化的方式為每一業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨建立操作系統(tǒng)，共用硬件服務(wù)器集群，隨時可以實現(xiàn)遷移工作，節(jié)省硬件資源。

數(shù)據(jù)集中：通過利用當(dāng)前的DS4800存儲柜實現(xiàn)對基于ORACLE 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集中存儲，使用當(dāng)前的DS4300存儲柜實現(xiàn)對基于SQL的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集中存儲，使用IP SAN統(tǒng)一作為虛擬化平臺的存儲柜，后期將使用一套備份存儲柜對以上三個存儲體系進行備份，一套備份存儲柜對全省的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行備份。

3.平臺架構(gòu)

圖2 整合平臺架構(gòu)圖

4.軟硬件環(huán)境概述

4.1 硬件環(huán)境

圖3 平臺拓撲圖

Oracle使用自身強大的群集技術(shù)，用兩臺IBM小機P560Q組成數(shù)據(jù)庫集群，一并負載數(shù)據(jù)庫海量數(shù)據(jù)，為污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)、空氣質(zhì)量、地表水提供強大的硬件支撐，形成關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺；Sql server 2005企業(yè)版采用兩臺IBMX3850X5服務(wù)器組成集群，為環(huán)保門戶、環(huán)保辦公、環(huán)保公文等提供保障，形成基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺；六臺X3850 M2安裝vSphere，形成集群，共用IP SAN為集群共享存儲。

4.2 軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)：AIX、WINDOWS 2003 SERVER 中文標(biāo)準(zhǔn)版、WINDOWS 2003 SERVER 中文企業(yè)版、REDHAT LINUX、WINDOWS 2008 SERVER 中文標(biāo)準(zhǔn)版。

數(shù)據(jù)庫：Oracle 10G、SQL SERVER 2005 企業(yè)版。

備份軟件：愛數(shù)存儲柜、系統(tǒng)備份、文件備份、數(shù)據(jù)庫備份。

業(yè)務(wù)軟件：環(huán)境監(jiān)測平臺、公文傳輸平臺、門戶及OA辦公平臺等。

5.平臺特點

采用成熟的VMWARE數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)進行服務(wù)器整合，可以減少單位硬件的投入，只需增加服務(wù)器相應(yīng)性能配件即可。減少硬件意味著可以使硬件和運營成本降低 50%，并使能源成本降低 80%。

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進行虛擬化，關(guān)鍵數(shù)據(jù)平臺、基本數(shù)據(jù)平臺獨立雙機群集使用，保證可靠性、可管理性和性能穩(wěn)定性，為更好的進行數(shù)據(jù)讀寫、數(shù)據(jù)查詢提供支撐。

通過數(shù)據(jù)中心部署備份存儲存儲柜，通過單一WEB界面實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)、容災(zāi)，實現(xiàn)了對ORACLE、SQL、文件、系統(tǒng)的可靠備份，保證了數(shù)據(jù)安全性。內(nèi)置的虛擬介質(zhì)池功能，使設(shè)備具有容量與處理性能呈線性增長的特性，可滿足大規(guī)模的備份需求。通過本地備份存儲柜、異地備份存儲柜、市級備份存儲柜的融合，實現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)互備、關(guān)鍵數(shù)據(jù)異地數(shù)據(jù)容災(zāi)，有效地解決因地震、水災(zāi)、火災(zāi)、盜竊等事故可能造成的公司數(shù)據(jù)丟失的問題。

6.平臺現(xiàn)狀及應(yīng)用

安徽省環(huán)境信息中心目前已經(jīng)實現(xiàn)了服務(wù)器集中和服務(wù)器整合兩個階段，初步實現(xiàn)了數(shù)據(jù)整合及應(yīng)用整合，后期將通過業(yè)務(wù)遷移、硬件更新、備份存儲柜的使用來實現(xiàn)完全的數(shù)據(jù)整合和應(yīng)用整合，并形成完整的省級環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中平臺。

形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集中平臺后將會為下一步的信息化發(fā)展打好良好基礎(chǔ)，新業(yè)務(wù)的上線可以很便利地融入到當(dāng)前系統(tǒng)中，同時會有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進行約束，不需要進行孤島式建設(shè)，同時可以對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的備份和恢復(fù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

[1] 徐光.環(huán)境在線監(jiān)測監(jiān)控管理與發(fā)布系統(tǒng)[J].中國環(huán)境監(jiān)測， 2006，（8）：22-32.

[2] 張維明.數(shù)據(jù)倉庫原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002：57-63.

[3] 陳秀英.大型ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案[J] .艦船科學(xué)技術(shù)，2009，（2）：33-34.

[4] 胡嘉璽.虛擬智慧——VMware vSphere運維實錄[M].清華大學(xué)出版社.

[5] 楊志強.SQL Server數(shù)據(jù)庫管理、升級與轉(zhuǎn)移[M].電子工業(yè)出版社.