企業級信息系統IT基礎架構的對比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團公司 信息系統集成分公司，江蘇 南京 210000)

企業級信息系統IT基礎架構的對比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團公司 信息系統集成分公司，江蘇 南京 210000)

隨著電力信息化工作的推進，企業新業務需求的不斷涌現，信息設備的數量高速增長，企業IT基礎架構變得日益復雜。針對這種情況，研究x86服務器集群、數據倉庫一體機與小型機這三種企業級信息系統IT基礎架構在海量數據環境下的處理性能，基于不同IT基礎架構設備對聯機分析處理系統(OLAP)場景與聯機事務處理系統(OLTP)場景進行測試。大量業務應用系統測試的結果表明，x86服務器集群可以滿足企業關鍵業務系統的性能要求，可以替代小型機與數據倉庫一體機。具有成本低、擴展能力強、靈活度高等優勢的x86服務器，將被更多地部署在數據中心處理重量級的工作。使用x86服務器集群架構可以很好地提升公司在IT建設過程中的技術能力，主動掌握未來IT技術發展方向。

IT；基礎架構；數據中心；聯機分析處理系統；聯機事務處理系統

0 引 言

企業IT基礎架構研究是合理規劃和安排各項信息化基礎設施，使之形成良好的IT環境，讓各種業務解決方案、應用系統和數據都能不受約束地在其上實現有效配合。這些基礎設施包括硬件設備、網絡和基礎軟件。IT基礎架構[1-4]是支持企業業務的主要驅動力，優秀的IT基礎架構可以快速響應企業業務需求變化。隨著信息化技術的發展，如何選擇合適的IT基礎架構[5]，成為企業構建IT環境的難題。

小型機[6-7]是常見的IT基礎架構，企業中被大多數系統所選擇，其定位于中端與高端應用，適用于DBMS、核心計算、大型Web應用等關鍵業務。隨著信息技術的發展，x86處理器性能的高速提升，x86服務器[8]大規模集群技術的應用能夠完全滿足大多數企業關鍵應用需求，而成本上卻只有小型機的三成至五成。此外，數據庫一體機架構[9-11]也逐步引起企業的關注。

上述三種IT基礎架構的技術架構不同，系統特性不同，每種架構之間具有一定的可替代性。隨著公司信息化建設的不斷深入，新業務需求的不斷涌現，信息設備數量的高速增長，不可避免地帶來了諸多問題，包括IT煙囪式建設不利于資源的有效利用，數據中心的建設成本不斷攀升，等等。為解決公司企業級信息系統的IT基礎架構選型問題，基于公司營銷業務應用系統，通過科學測試獲得結果。文中通過對公司信息系統IT基礎架構進行對比研究，為企業數據中心建設[12-14]提供合理的選型方案，具有十分重要的意義。

1 IT基礎架構橫向對比結果

1.1 中高端小型機

中高端小型機適用于大型數據庫系統、大型計算系統、大型應用軟件和穩定性可靠性要求非常高的關鍵業務系統。文中測試了HP、IBM和Oracle公司的中高端小型機，設備清單如表1所示。

通過進行性能壓力測試，考察被測設備總體吞吐量在達到測試基線值且業務響應時間在正常范圍內時所能達到的最大TPS值。

表1 被測中高端小型機

綜合測試結果，IBM P750在國網業務中的性能最高，HP BL890c和Oracle T4-4的性能略低于IBM P750，由于HP BL890c擁有CPU核數上的優勢，處理能力略優于Oracle T4-4。

1.2 數據庫一體機

一體機解決方案具有更強的數據處理能力、更優的數據壓縮能力、更強的I/O處理能力、線性的橫向擴展能力等特點，數據庫一體機適用于公司集中部署的大型交易系統、分析決策型系統以及數據庫資源整合場景。文中測試了Oracle、Teradata和華為的數據倉庫一體機，設備清單如表2所示。

從本次數據倉庫一體機測試結果整體分析來看，OLAP場景下Teradata 2700的性能明顯優于Oracle X3-2和華為FusionCube，OLTP和混合負載場景下Oracle X3-2的性能明顯優于華為FusionCube和Teradata 2700。功能性測試結果Teradata 2700、Oracle X3-2和華為FusionCube基本都滿足。

1.3 x86服務器集群

隨著x86處理器技術(多核，多線程，更大緩存)的改變，以及在大型計算工作負載中更多處理器共同工作能力的提升，x86服務器被更多地部署在數據中心。關鍵業務的定義已經延伸到電子郵件和集群，業務處理(Business Processing)，聯機事務處理(OLTP)，ERP，CRM和其他行業應用，以及支持這些應用的數據庫。被測設備詳見表3。

表2 被測數據庫一體機

表3 被測設備表

綜合測試結果，國內外各廠商PC性能差異不大，因為采用相同的處理器芯片。x86服務器大規模集群技術的應用能夠完全滿足大多數企業關鍵應用RAS特性的要求。

2 三種IT基礎架構縱向對比研究

2.1 測試方法

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

以公司營銷業務應用系統數據作為ODS數據源，各被測設備首先從ODS數據源進行測試數據的初始化裝載。正式測試前，各廠商可對測試數據和測試腳本進行優化調試；之后采用多臺壓力機統一使用Loadrunner錄制的標準Java腳本調用各廠商優化后的SQL語句，通過JDBC方式連接各數據庫一體機，分別進行各測試場景的測試，并記錄各場景在不同并發用戶下的執行時間和被測的CPU、內存和IO等系統開銷情況。

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

整體測試環境主要分為測試端、應用系統和數據庫三大部分。其中，測試客戶端使用Loadrunner發起應用請求，應用服務器使用Weblogic發布應用系統，被測服務器作為數據庫服務器提供Oracle數據庫服務。在各廠商測試過程中，使用相同的測試配套環境，拓撲圖如圖1所示。

圖1 測試環境拓撲圖

2.2 測試設備

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

本次OLAP[15-16]場景主要測試了Teradata、Sybase IQ兩個廠商的數據庫，Teradata簡稱為T，Sybase IQ簡稱為S。具體被測設備信息如表4所示。

表4 OLAP場景被測設備

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

本次OLTP[17]場景硬件設備分別采用8路PC和中高小型機作為被測數據庫服務器，具體被測設備配置如表5所示。

表5 OLTP場景被測設備

2.3 測試數據與評價方法

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

小型機、一體機、x86服務器部分場景測試結果(OLAP)見表6。

此次性能測試分為15項，每項的響應時間為考察指標，即響應時間越小，反映設備性能越好。

他說，為民承重、興糧富國是企業的責任；他一直“思危思進思變”，通過銳意改革讓優質資源創造優質效益，讓不良資產重新整合獲得新的生機。也正是他，讓首農食品集團成為老百姓喜愛的知名品牌。

表6 小型機、一體機、x86服務器部分場景測試結果(OLAP)

在此次測試中性能指標得分為所有廠商產品在該項指標上的最小值除以該項指標的實際測試值乘以該項權重分數，計算公式如下：

(1)

其中：Xj為廠商產品在第j項指標的得分值；Mj為廠商產品在該項指標上的實際測試值；Mmin為所有廠商在該項指標上的最小測試值；Kj為該項的權重分；C為所有廠商在該項指標上的并發測試數。

通過評分體系公式，得出性能測試部分(滿分60分)的各廠商分數。SybaseIQ的x86集群總得分為29.23，Teradata的Teradata-2750一體機總得分為29.06，SybaseIQ的小型機總得分為19.73。

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

測試設備IBMX3850x5簡稱為I，OracleT4-1簡稱為O。4路PC與低端小型機性能對比測試結果如表7所示。

測試設備浪潮TS850簡稱浪，IBMP740簡稱I7。8路PC與中端小型機性能對比測試結果如表8所示。

表7 4路PC與低端小型機性能對比測試結果

表8 8路PC與中端小型機性能對比測試結果

3 三種IT基礎架構縱向對比結果

3.1 一體機、小型機、x86服務器對比(OLAP)

在OLAP測試場景中，Teradata一體機完成所有測試用例，且各項結果滿足性能要求；Sybase-IQ在x86平臺性能優于小型機平臺。如圖2所示，使用4臺x86集群服務器測試結果的性能優于Teradata一體機。三種架構中，基于x86服務器集群的性能測試綜合得分最高，性能最佳。

圖2 各架構性能測試綜合得分圖

在OLTP測試場景下，隨著并發用戶的增加，x86服務器與小型機的事務處理能力以及CPU使用率都基本上呈線性遞增態勢。x86三節點數據庫和小型機兩節點數據庫相比具有更高的可靠性，同時在事務處理能力相當的情況下，x86服務器CPU使用率明顯低于小型機，具有更大的性能提升空間。

4 業務系統x86集群替代測試

4.1 測試方式

使用PMS2.0系統基于x86服務器和小型機的對比測試重點考察以下方面。

4.1.1 性 能

在被測設備上部署PMS2.0系統的數據庫和服務器性能監控工具，用Loadrunner根據測試模型錄制標準的測試腳本。首先，采用100、200、300、400、500等不同并發用戶執行測試模型標準腳本，分別測試被測設備能達到的TPS值，并記錄各業務模塊的響應時間及被測設備的CPU、內存、IO等性能指標。然后，增加并發用戶數，在測試數據有效的情況下，測試出被測設備能達到的最大TPS值，并記錄各業務模塊的響應時間及被測設備的CPU、內存、IO等性能指標。

4.1.2 橫向擴展

將PMS2.0系統數據庫兩節點的RAC模式橫向擴展到三節點，以考察被測設備的可擴展性；同時，使用標準測試模型腳本測試數據庫擴展后的各項性能指標。

4.2 測試對象

分別采用8路PC和中高端小型機作為被測數據庫服務器。測試對象一:華為8路PC，CPU型號Intel(R) Xeon(R) E7-8870 2.40 GHz，核數80C，內存512 G，硬盤4*300 G，操作系統Red Hat Enterprise Linux 6.5，數量3臺。測試對象二:IBM750，CPU型號POWER7 3550 MHz，核數32C，內存256 G，硬盤2*300 G，操作系統AIX6.1，數量兩臺。

4.3 測試結論

如圖3所示，x86三節點數據庫與小型機兩節點數據庫相比具有更高的可靠性，同時在事務處理能力相當的情況下，x86服務器CPU使用率明顯低于小型機，具有更大的性能提升空間。

圖3 業務系統3節點8路與2節點750性能對比結果

綜合分析，x86服務器替代小型機完全具有可行性，同時考慮到系統運行的可靠性以及性能要求，可使用三節點的x86架構替代兩節點的小型機架構。

5 結束語

文中通過使用國網典型的營銷業務應用系統對小型機、一體機、x86服務器集群分別進行對比研究，積累了大量實際的應用數據和結果。隨后，進行了業務系統x86集群替代測試。研究結果表明，x86服務器集群的性能對比小型機和一體機差距較小，且x86服務器可以采用橫向擴展方式進行性能提升。因此，采用具有成本低、擴展能力強、靈活度高等優勢的x86集群技術替代目前的小型機、一體機是企業IT建設的發展方向。使用該架構，可以很好地提升公司在IT建設過程中的技術能力，主動掌握未來IT技術發展方向。x86服務器將被更多地部署在數據中心處理重量級的工作。

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Research on Comparison for IT Infrastructure Based on Enterprise-class Information System

LI Dong-hui,WU Xiao-zhi,ZHU Guang-xin,ZHENG Lei,WANG Zhao,MIAO Jing-wen

(Information System Integration Company,Nari Group Cooperation,Nanjing 210000,China)

With the proceeding of informatization for electric power,the constant emergency of business requirements for enterprise,and the growing of devices for application systems,enterprise-class IT architecture has become increasingly complex.In view of this,the performance of three kinds of IT infrastructures including x86 server cluster,data warehouse integrated machine and minicomputer have been researched in the massive data environment.Three kinds of IT infrastructure devices have been experimented in OLAP and OLTP scenarios.The test results show that x86 server clusters can meet the performance requirements for core business system.It can replace minicomputers and data warehouse integrated machine.X86 servers,with advantages of low cost,strong expansibility and high flexibility,will be deployed in the data center to deal with more heavyweight work.The use of x86 cluster servers can greatly promote the technology in IT construction for enterprise,and actively master the future direction of IT development.

IT;infrastructure;data center;OLAP;OLTP

2015-08-27

2015-12-12

時間：2016-05-05

國家電網公司科技項目(524606140132)

李東輝(1970-)，男，高級工程師，研究方向為電力系統通信信息。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0831.104.html

TP302

A

1673-629X(2016)06-0163-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.06.036