ATP車載設備管理信息系統數據同步策略研究與實現

趙顯瓊，賀廣宇，康仁偉，戴 博

（1.中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081；2.北京市華鐵信息技術開發總公司， 北京 100081）

ATP車載設備管理信息系統數據同步策略研究與實現

趙顯瓊1，賀廣宇1，康仁偉1，戴 博2

（1.中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081；2.北京市華鐵信息技術開發總公司， 北京 100081）

本文根據ATP車載設備管理信息系統的特點，分析了該系統對同步策略的各類需求，設計和實現了基于Oacle數據庫與MSMQ技術相結合的兩層分級數據同步策略RAILS-SYN，保證了數據傳輸的實時性、一致性和完整性，為系統分級分布式管理的數據同步提供了重要支撐。

ATP車載設備管理信息系統；數據同步策略；Oracle

ATP車載設備管理信息系統（以下簡稱：ATPMIS）是管理ATP運用履歷和運維作業流程的管理信息系統[1]。系統涵蓋鐵路總公司、鐵路局、電務段、車間工區的所有業務需求，兼容多種ATP設備類型的管理。為實現ATP全路調配和網絡化維修管理，達到智能數據采集、高效無紙檢修、作業流程卡控、科學匯總統計，各級數據的全路統一和實時同步共享是重要的基礎和保障。

1 ATPMIS結構

ATPMIS由鐵路總公司級服務器和各鐵路局服務器兩級系統構成，是典型的分布式管理信息系統，各鐵路局級服務器具有獨立運行數據庫，并保持與鐵路總公司級數據的實時一致性，如圖1所示。數據庫的正常運行和數據的一致性影響著管理系統的執行效率和可用性。

為解決ATPMIS數據同步的需求，本文提出分層數據同步策略（以下簡稱：RAILS-SYN）。在ATPMIS對數據同步需求的基礎上，提出了RAILSSYN的總體架構設計；選取MSMQ同步策略為基礎[2]，進行Oracle數據庫應答策略的設計改造，完成消息傳輸層設計；以消息傳輸層的文件接口協議為輸入，實現實時文件解析與Oracle數據打包和解包功能，完成應用層設計。

2 RAILS-SYN架構設計

2.1 ATPMIS數據同步需求

ATPMIS分為鐵路總公司和鐵路局兩級系統，數據庫分別獨立。為實現數據全路實時一致，需要各獨立數據庫之間具備實時數據同步傳輸能力。

由于系統涉及數據范圍廣泛，通過對ATPMIS不同業務數據的分類匯總，按照對數據同步需求不同，可將數據分為3類：實時同步數據、定時同步數據、即時調用同步數據。

ATPMIS對數據的管理采用Oracle數據庫，單個數據模型數據量龐大，要求對數據進行拆分傳輸。同時，由于數據的不完整將直接影響數據應用和業務的正常執行，應采取相應措施保證同步數據的完整性。

2.2 RAILS-SYN兩層架構

通過對ATPMIS數據同步需求的分析，采用應用層和傳輸層分離機制，設計兩層同步策略RAILSSYN，采用應答和定時重傳方式，保證同步數據的完整性。

應用層主要負責完成與Oracle直接相關的同步數據識別、抽取、打包、解包、插入、與傳輸層對接的功能。傳輸層主要完成指定數據的點對點傳輸，及數據傳輸應答重發功能。具體設計如圖2所示。

應用層采用方法調用機制，通過實時檢測同步需求，調用相應的應用方法執行同步行為；傳輸層采用MSMQ（消息隊列傳輸協議），通過加入Oracle應答機制，形成RAILS-MQ傳輸平臺。兩層配合共同完成ATPMIS業務數據的不同同步需求。

圖1 ATPMIS分布式系統結構圖

3 RAILS-SYN傳輸層實現

RAILS-SYN采用MSMQ為基礎，為保證同步數據的完整性，加入了基于Oracle數據庫的應答和定時重傳機制。

圖2 RAILS-SYN同步傳輸機制架構

在MSMQ的基礎上，RAILS-MQ加入Oracle數據庫的應答策略，如圖3所示。在本地Oracle數據庫中建立File_Export和File_Receive兩張表，在這兩張表中各維護一個狀態變量： export_file_status和receive_file_status。通過周期檢測這兩個狀態變量的值，決定執行發送和重發行為，通過對方的MSMQ執行接收行為。

WCF（Windows Communication Foundation）是一種構建分布式系統的標準應用接口，能夠提供即插即用的基礎管道，實現平臺無關的遠程調用[3]。本文采用WCF實現所有遠程調用完成本地數據庫的相關操作。

圖3 RAILS-MQ原理圖

在接收行為完成時，調用對方的WCF方法，對對方Oracle數據庫中狀態變量進行維護操作；如果在規定時間內，本地已發送文件的變量狀態仍沒有得到更新，則執行該文件的重發行為。通過應答策略的加入，防止了錯發、漏發行為的發生，保證了文件的完整性和一致性。

4 RAILS-SYN應用層實現

在傳輸層的基礎上，應用層主要用于檢測需要同步的數據，實時或定時觸發消息發送行為。其主要觸發信息來源有3種：（1）數據庫中出現需要即時同步的數據時，通過實時檢測同步數據表同步標志位實現；（2）定時同步表的計時器完成一個周期的計時，通過實時接收定時器的反饋信息實現；（3）通過WCF相關同步方法被調用時，觸發相應表的同步行為，通過WCF中的本地或遠程方法調用實現。

應用層通過數據庫觸發器觸發或內置定時器觸發，執行定時檢查數據庫、定時執行同步；通過RAILS-MQ接收完成命令觸發，將接收到的數據包解包，插入到數據中；將需要同步的數據，打包放入本地文件容器中，并通知RAILS-MQ執行發送。

RAILS-SYN應用層框圖如圖4所示。

在應用層實現過程中，捕捉變化的數據是同步數據抽取的關鍵和難點，目前最常用的捕捉變化數據的方法有觸發器方式、時間戳方式、全表刪除插入方式、值班表對比方式、日志表方式等。本文采用觸發器和時間戳相結合的方式。

圖4 RAILS-SYN應用層

在要抽取的表上建立需要的觸發器，一般要建立插入、修改、刪除3個觸發器，源數據表中的數據發生變化時，相應的觸發器就會執行操作。

當觸發執行向另一個表中定稿數據時，在該表中另外增加時間戳和操作類型字段，系統中更新業務表數據時，同步在該表中定稿時間戳以及所執行的操作類型（添加、刪除和修改）。

應用層是RAILS-SYN同步策略的核心，所有同步觸發邏輯都集成在應用層中，與之相比，傳輸層僅用于保證通道暢通，傳輸無誤。

5 RAILS-SYN特點與展望

RAILS-SYN同步策略已在ATPMIS中運用，實現了鐵路總公司級系統和鐵路局系統的履歷數據、故障數據、檢修數據、專項任務數據、備品備件數據、技術資料數據的同步共享。

5.1 RAILS-SYN特點

（1）實時性：RAILS-SYN能夠根據同步需要，對變化的數據實時同步。（2）適應性：RAILS-SYN預留配置接口，能夠根據不同的同步需求進行靈活定制，如：即時同步、定時同步、調用同步等，通過配置相應的表，或直接調用WCF方法實現。（3）松耦合性：RAILS-SYN通過兩層設計，將傳輸層與應用層獨立分開，實現了松耦合性。（4）可擴展性：不僅僅局限于在ATPMIS的應用，對相似同步需求的系統都可進行應用。

5.2 RAILS-SYN展望

隨著電務系統信息化的需求越來越迫切，全路統一信息化管理已經提上日程，除了對ATP設備信息化管理需求，其他相關的設備管理和作業流程規范信息化管理的需求也逐步加入到總體信息化建設規劃中，而無論是哪一種建設，都離不開數據同步共享技術的支撐，RAILS-SYN將在信息化進程中發揮重要作用。

6 結束語

數據同步技術是鐵路信息化的一項重要支撐技術，它可以保障應用信息的可靠傳遞，達成業務流程信息的相互連通，促成鐵路局范圍乃至全路范圍的完整集成，實現分布式應用的順利部署。本文提出的RAILS-SYN同步策略，充分考慮了不同數據的不同同步需求，設計具有實時性、易配置性、松耦合性和易擴展性，能夠充分適應ATPMIS及其它鐵路信息系統的數據同步需求，對推進鐵路信息化進程具有重要的現實意義。

[1] 原鐵道部.鐵路電務管理信息系統ATP車載設備管理子系統總體方案[Z]. 2013.

[2] 朱曉冬，耿國華，周明全. MTS和MSMQ 技術及其應用[J].西北大學學報：自然科學版， 2002，32（1）.

[3] 劉黎志，吳云韜. 應用WCF分布式框架實現移動數據同步[J]. 計算機應用，2011，31（12）.

責任編輯 陳 蓉

Data synchronization strategy of ATP On-board Equipment Management Information System

ZHAO Xianqiong1, HE Guangyu1, KANG Renwei1, DAI Bo2
( 1.Signal&Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 2.Beijing China Railway Information Technology Development Corporation, Beijing 100081, China )

Based on the characteristics of ATP On-board Equipment Management Information System, this paper analyzed the demands for the current synchronization strategy of the System, designed and implemented two hierarchical classifed data synchronization strategy RAILS-SYN based on Oracle database and MSMQ technology, which ensured the real-time data transmission, data consistency and integrity, provided important support for data synchronization of the System’s classifed distributed management.

ATP On-board Equipment Management Information System; data synchronic strategy; Oracle

U284.48∶TP39

A

1005-8451（2015）09-0027-04

2014-12-30

中國鐵路總公司科技研究開發計劃課題（2014X008-H）；中國鐵道科學研究院基金課題（2013YJ046）。

趙顯瓊，助理研究員；賀廣宇，助理研究員。