自動售檢票系統(tǒng)服務(wù)器的虛擬化研究

徐 曄 展曉義 徐鐘全

（1.南京地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司，南京 210012；2.北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 研究背景

自動售檢票系統(tǒng)（Automatic?Fare?Collection?System，AFC）是通過計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)等專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)軌道交通的售票、檢票、計(jì)算、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分結(jié)算和運(yùn)行管理等全過程的自動化系統(tǒng)，同時(shí)也為決策提供客流、收入等各類信息支持。

全球性的氣候問題以及極端天氣、自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生常常導(dǎo)致我國部門農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)不足的現(xiàn)象，影響著我國農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。此外，我國的城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕地的減少也一定程度上影響著農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人民生活水平的提高拉動了國內(nèi)市場對農(nóng)產(chǎn)品的需求。因此，由于國內(nèi)外投資機(jī)構(gòu)蓄意炒作而導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格大幅度提升的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這一狀況也在一定程度上影響著物價(jià)的持續(xù)走高。對此，政府必須要加大對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支持力度，在政策上，經(jīng)濟(jì)上都給予一定程度的扶持，保證我國市場農(nóng)副產(chǎn)品的充足供應(yīng)。

南京地鐵一號線AFC系統(tǒng)車站及中央服務(wù)器自2004年安裝使用以來，已連續(xù)不間斷運(yùn)行近7年，設(shè)備逐步老化。

2 AFC系統(tǒng)存在的不足

1）系統(tǒng)存在單點(diǎn)故障（如SC,?MS,?CS,?AS等服務(wù)器），可用性低，無法滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的365×24的不間斷運(yùn)行。雙機(jī)熱備雖可以消除單點(diǎn)故障，但成本太高。

2）系統(tǒng)維護(hù)、升級或擴(kuò)容時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行，造成應(yīng)用中斷。

1）HP?ProLiant?DL380?G3 服務(wù)器

*?每隔幾年的硬件升級，導(dǎo)致AFC業(yè)務(wù)系統(tǒng)的遷移。

*?系統(tǒng)遷移可能會影響AFC業(yè)務(wù)的正常運(yùn)營。

*?遷移需要高昂的成本。

*?遷移需要原開發(fā)商的支持。

1）平滑遷移

虛擬化技術(shù)通過在計(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，如圖1所示，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、?Hypervisor”），使得多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行在單臺服務(wù)器上，彼此之間共享硬件資源。而當(dāng)虛擬化擴(kuò)展到多臺（數(shù)量可以達(dá)到數(shù)百臺）互連的服務(wù)器和存儲設(shè)備時(shí)，就形成了一個(gè)完整的虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)。

高中物理中有如圖1所示的斜面模型，物體放在斜面上，斜面分為兩種情況，一是光滑斜面，二是粗糙斜面。物體在光滑斜面沿斜面加速下滑，斜面無摩擦力；而對于粗糙斜面，下滑的物體做受力分析，物體受重力mg、支持力FN、摩擦力f，由于支持力FN=mgcosθ，摩擦力f=μFN=μmgcosθ，而重力平行斜面向下的分力為mgsinθ，所以當(dāng)mgsinθ=μmgcosθ時(shí)，物體沿斜面勻速下滑，由此得sinθ=μcosθ，亦即μ=tanθ。其中μ為物體與斜面的摩擦系數(shù)，θ為斜面傾角。

3）異常停機(jī)后，長時(shí)間的恢復(fù)過程會影響AFC業(yè)務(wù)正常運(yùn)營。

4）系統(tǒng)性能不足。

7）地鐵交易量越來越大，I T系統(tǒng)要求越來越高。

6）測試環(huán)境與現(xiàn)場有差異，問題查找困難。

5）數(shù)據(jù)庫備份時(shí)間太長，占用太多系統(tǒng)資源，從而影響系統(tǒng)的正常功能。

對于項(xiàng)目成本的控制，具體實(shí)施過程中不能只局限于紙上談兵，或是以犧牲施工質(zhì)量和安全為手段來達(dá)到降低項(xiàng)目成本的目的。在施工過程中，現(xiàn)場人員要進(jìn)行現(xiàn)場蹲守，多觀察，勤思考，多溝通，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到創(chuàng)新的目的。應(yīng)該根據(jù)合同要求的工程項(xiàng)目、質(zhì)量、進(jìn)度等指標(biāo)，詳細(xì)地編制好施工組織設(shè)計(jì)，作為制定計(jì)劃成本的基礎(chǔ)。對合同中的暫定項(xiàng)目和存在變更的分項(xiàng)工程，要進(jìn)行嚴(yán)格審核，及時(shí)申報(bào)，避免返工、窩工以及浪費(fèi)。

3 解決方案的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 虛擬化

6個(gè)月到3歲：每次0.25毫升，如果是第一年接種，接種2次，兩次之間間隔2～4周。如果是第二年接種，接種一劑。

虛擬化軟件可以大幅度提高IT基礎(chǔ)設(shè)施資源和應(yīng)用程序的利用率及可用性。在傳統(tǒng)的“一臺服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用程序”模式下，資源往往不能得到充分利用，甚至是利用率極低，典型的應(yīng)用負(fù)載資源利用率在15％以下，而同時(shí)這種模式下IT管理員需要花太多的時(shí)間在服務(wù)器管理上，無暇顧及創(chuàng)新。通過虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)上構(gòu)建的自動化數(shù)據(jù)中心，就能夠以前所未有的速度和效率響應(yīng)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)按需要隨時(shí)將資源、應(yīng)用程序甚至服務(wù)器分配到相應(yīng)的位置。通過使用虛擬化技術(shù)整合資源池和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高可用性，通?？梢怨?jié)約50％～70％的IT總成本。

虛擬化前軟件必須與硬件相結(jié)合，每臺機(jī)器只能運(yùn)行單一的操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)有一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序負(fù)載（通常只有一個(gè)）。增加虛擬化層，每臺機(jī)器上可以有多個(gè)操作系統(tǒng)和多個(gè)應(yīng)用負(fù)載。

3.2 V2P＆P2V

1）?P2V（Physical?to?virtual）

P2V（物理機(jī)到虛擬機(jī)的遷移）指將操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)的物理硬盤中遷移到一個(gè)虛擬環(huán)境中或磁盤分區(qū)中。P2V可以手工創(chuàng)建或定義一個(gè)虛擬環(huán)境，并在此環(huán)境中安裝操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)。這可能會是一個(gè)冗長或不確定的過程，尤其是在一個(gè)包含大量舊的硬件條件的新環(huán)境中。

2）V2P（Virtual?to?Physica）

V2P（虛擬機(jī)到物理機(jī)的遷移）指把一個(gè)操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)從一個(gè)虛擬機(jī)中遷移到物理機(jī)的主硬盤上，是P2V的逆操作。它可以同時(shí)遷移虛擬機(jī)系統(tǒng)到一臺或多臺物理機(jī)上。盡管虛擬化的基本需求是整合物理機(jī)到虛擬機(jī)中，但這并不是虛擬化的唯一應(yīng)用。比如有時(shí)虛擬機(jī)上的應(yīng)用程序的問題需要在物理機(jī)上驗(yàn)證，以排除虛擬環(huán)境帶來的影響。另外，配置新的工作站是件令I(lǐng)T管理者頭痛的事情，但虛擬化的應(yīng)用可以幫助解決這個(gè)難題。先配置好虛擬機(jī)，然后運(yùn)用硬盤克隆工具復(fù)制數(shù)據(jù)至工作站硬件。

Hook模塊設(shè)計(jì)前期，對大量惡意軟件的反編譯提取其中敏感API調(diào)用代碼。本文通過大量的動態(tài)監(jiān)測分析其惡意程度，定義了各敏感API的惡意權(quán)重

3.3 VMware虛擬機(jī)軟件

VMware可以在一臺機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行2個(gè)或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。與“多啟動”系統(tǒng)相比，VMware采用了完全不同的概念。多啟動系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時(shí)需要重新啟動機(jī)器。VMware是真正“同時(shí)”運(yùn)行，多個(gè)操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺上，就象標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個(gè)操作系統(tǒng)都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實(shí)硬盤的數(shù)據(jù)，甚至可以通過網(wǎng)卡將幾臺虛擬機(jī)用網(wǎng)卡連接為一個(gè)局域網(wǎng)。

4 虛擬化方案設(shè)計(jì)

4.1 硬件平臺

由于目前系統(tǒng)采用的DL380?G3服務(wù)器已經(jīng)使用了7年，設(shè)備老化且性能已不能滿足常用需要，所以在實(shí)現(xiàn)虛擬化的過程中，需要利用DL380?G6型服務(wù)器替換原來的DL380?G3型服務(wù)器。G6一方面性能較G3有較大提升，且對虛擬機(jī)的支持較好。

該項(xiàng)目使用的黑水角閥的閥套與閥芯采用機(jī)械緊固連接。由于黑水的高速沖擊或流量大范圍波動，連接處易出現(xiàn)松動，引起閥芯的震動；而閥芯材質(zhì)為整體燒結(jié)硬質(zhì)合金，硬度高，脆性大，在該頻繁振動的工況下容易出現(xiàn)閥芯震裂、震碎與閥套脫離現(xiàn)象，使閥門失去調(diào)節(jié)作用。

大多數(shù)的針葉樹果實(shí)都是硬皮的堅(jiān)果，進(jìn)行播種育苗時(shí)對發(fā)芽的速度要求快，但是生長比較慢，需要很長的時(shí)間。相對而言營養(yǎng)繁殖可以快速獲得幼苗，而且可以進(jìn)行早期苗圃的造林，還可以加速新雜交種的繁殖，并提供后代測試[1]?；跔I養(yǎng)繁殖的優(yōu)點(diǎn)，其在針葉樹育種中的應(yīng)用越來越廣泛，越來越多的稀有樹種和更高價(jià)值的造林樹種已取得成功。

HP?ProLiant?DL380?G3服務(wù)器是 HP于2005年生產(chǎn)的高密度機(jī)柜式服務(wù)器，支持兩路處理器，隨機(jī)帶有集成的Lhtsig-Out（iLO）遠(yuǎn)程管理功能，如圖2所示。

2）HP?ProLiant?DL380?G6 服務(wù)器

HP?ProLiant?DL380?G6 服務(wù)器是服務(wù)器業(yè)界中一款極為經(jīng)典的設(shè)計(jì)，具有廣泛用途的2U高度的機(jī)架服務(wù)器。主要滿足各種部署需求，能夠承擔(dān)頻繁的計(jì)算壓力，并集高性能、高可用、以及高效節(jié)能等特性于一身。DL380?G6服務(wù)器全新設(shè)計(jì)的內(nèi)存、存儲器以及網(wǎng)絡(luò)適配器均達(dá)上一代產(chǎn)品的兩倍，目的是支持更多的虛擬機(jī)、用戶以及交易系統(tǒng)，如圖3所示。

小紅。歐陽橘紅哭著喊，兩手死死地抱緊雷紅，小紅，你不能離開媽媽，媽媽要和你在一起。雷紅嚇呆了，任她緊緊地抱著，不哭不動，也不出聲。

4.2 車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬化方案設(shè)計(jì)

HP?DL380?G6完全滿足VMware虛擬化的硬件兼容性列表，在新服務(wù)器上都安裝配置VMware第四代虛擬架構(gòu)套件vSphere?4.1企業(yè)版軟件，將車站計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，應(yīng)用軟件，從現(xiàn)在的服務(wù)器（DL380?G3）遷移到新服務(wù)器VMware?Vsphere里面的虛擬機(jī)上，如圖4所示。首先通過VMware?converter把實(shí)體機(jī)轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī)文件，再將虛擬機(jī)文件在新購買的DL380?G6上作為一個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例運(yùn)行，Windows系統(tǒng)的配置文件，注冊表信息,?程序配置參數(shù)，保持和遷移前在實(shí)體機(jī)內(nèi)一致。

利用該設(shè)計(jì)方案對車站服務(wù)器進(jìn)行虛擬化升級優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)如下。

*?兼容性差，系統(tǒng)和應(yīng)用遷移到新的硬件時(shí)需要和舊系統(tǒng)兼容。

*?無需重新安裝操作系統(tǒng)。

*?無需重新配置AFC軟件和數(shù)據(jù)庫。

國際網(wǎng)間互聯(lián)：DDoS統(tǒng)一管理平臺通過骨干網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)對國際出口路由器或海外 POP 路由器發(fā)送黑洞路由，實(shí)現(xiàn)對特定方向流量、特定區(qū)域流量或全部流量的封堵。

2）提高業(yè)務(wù)連續(xù)性，服務(wù)器的高可用性HA。

*?最大限度地減少計(jì)劃外停機(jī)和?IT?服務(wù)中斷。

*?在整個(gè)虛擬化的IT環(huán)境中提供統(tǒng)一且經(jīng)濟(jì)的高可用性。

3）舊硬件和操作系統(tǒng)的投資保護(hù)

*?不再擔(dān)心舊系統(tǒng)的兼容性，維護(hù)和升級等一系列問題。

4）未來硬件升級后，AFC業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級容易。

*?當(dāng)未來再次需要硬件升級時(shí)，AFC業(yè)務(wù)系統(tǒng)不需要升級，只需要文件拷貝。

那是只有在影視和雜志上才能看到的豪宅：色彩分明的復(fù)式建筑讓她眼花繚亂，門前的草坪如同一個(gè)巨大的足球場。保安為他們打開鐵門，艾莉仿佛立即置身于宮殿之中。院子里的樹木高大茂盛，游泳池里碧波蕩漾，造型古樸的石雕們點(diǎn)綴其間，默不作聲。艾莉即刻變得卑微，她跟隨男人的腳步，嚇得大氣不敢出。

鄉(xiāng)村振興道上再領(lǐng)跑（徐燮彪等） .................................................................................................................7-61

5）提高備份恢復(fù)效率

*?整個(gè)車站服務(wù)器作為一個(gè)文件，可以整體備份，比傳統(tǒng)備份方式更方便，更有效。備份時(shí)把虛擬機(jī)文件復(fù)制到存儲（移動硬盤或磁帶機(jī)），恢復(fù)時(shí)復(fù)制并恢復(fù)到任何一臺裝有VMware?vsphere?計(jì)算機(jī)上，不用再考慮硬件的兼容性。

*?傳統(tǒng)的SC恢復(fù)方案可能需要至少幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，虛擬化之后的SC只需要幾分鐘即可完成恢復(fù)。

4.3 中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬化方案設(shè)計(jì)

4.3.1 現(xiàn)狀分析

在選修2-3中介紹了隨機(jī)誤差、線性回歸模型后，引出了相關(guān)系數(shù)的概念，此處也是“科普”式的處理方法，只是在“鏈接”中解釋了相關(guān)系數(shù)為什么越接近1，兩個(gè)量之間的線性相關(guān)程度越強(qiáng)．

目前中央計(jì)算機(jī)由3臺應(yīng)用服務(wù)器和1套集群的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。如圖5所示。

4.3.2 虛擬化設(shè)計(jì)

1）服務(wù)器在內(nèi)的中央所有服務(wù)器都做P2V?后實(shí)現(xiàn)虛擬化。

遇到雨雪天氣，總是習(xí)慣等到天氣徹底放晴后再洗車，于是遇到連續(xù)幾天的糟糕天氣，洗車的事就會被一拖再拖，然而這樣做的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)車漆不如以前有光澤了。

2）通過增加一個(gè)IP?SAN磁盤陣列和兩臺（可以是多臺）性能較高的服務(wù)器，將LC內(nèi)所有服務(wù)器均虛擬化，通過P2V將MS，CS，AS，CC-DC服務(wù)器均轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換存儲到IP?SAN上，在多臺VMware?上運(yùn)行，如圖6所示。

5 展望未來

作為云計(jì)算的基本技術(shù)，虛擬化是IT轉(zhuǎn)型過程中關(guān)鍵的第一步。在虛擬化與云計(jì)算共同構(gòu)成的這樣一個(gè)整體架構(gòu)中，虛擬化有效地分離了硬件與軟件，而云計(jì)算則讓人們將精力更加集中在軟件所提供的服務(wù)上。

云計(jì)算必定是虛擬化的，虛擬化給云計(jì)算提供了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。但是虛擬化的用處并不僅限于云計(jì)算，這是它強(qiáng)大功能中的一部分。圖7所示是一個(gè)典型的云計(jì)算平臺。在此平臺中，由數(shù)臺虛擬機(jī)所構(gòu)成的虛擬化的硬件平臺共同托起了全部軟件層所提供的服務(wù)。