PI系統雙機熱備改造

引言： PI 實時數據庫系統 (Plant Inhrmation System) 是基于 C/S、B/S 結構的商品化軟件應用平臺，是工廠底層控制網絡與業務管理信息系統之間連接的數據基礎橋梁，PI 系統在工廠信息集成中扮演著特殊和重要的角色。PI用于工廠數據的自動采集、存貯和監視及分析。作為大型實時數據庫和歷史數據庫 ,PI 系統可在線存貯每個工藝過程點的多年數據。

隨著國家對于電力企業環保監管的力度不斷加大，電力企業全工況實時在線監控逐步實現，監控的范圍涵蓋脫硫、脫銷、除塵及主機系統的所有關鍵參數，做為電廠實時生產數據的源頭的PI系統的穩定行越發顯得重要，通過雙機熱備方案，保障PI系統長周期連續運行。

常規PI系統框架方案

PI系統基本由數據采集接口機、PI服務器、客戶端等組成，常規框架如圖1。

圖1 常規PI系統框架圖

實時數據從生產控制系統經由接口機從OPC上位機采集存儲到SIS側PI服務器中，再經由SIS側PI服務器中接口程序，跨過正向隔離器，將數據傳送到MIS側PI服務器中，用戶的各種數據訪問需求，都是由MIS側PI服務器提供。

上述方案中，MIS側PI服務器本身存在單節點故障風險，數據存儲空間也受限于服務器本身所配硬盤的空間，原方案中，歷史數據只能存儲3-4年，歷史數據逐步被新的數據所覆蓋，無法滿足長時間穩定運行及海量數據存儲的需求。

PI系統雙機熱備改造框架方案

在雙機框架方案中，MIS側單機服務器調整為：雙主機+存儲陣列（如圖2）。方案特點為：單臺主機更換為雙主機，兩臺主機組成群集方式，相互之間以心跳線監測運行狀態，一臺運行，一臺備用，發現主機節點故障后，主動接替服務，保證系統連續運行。數據存儲由單臺服務器中，遷移到存儲陣列中，存儲陣列為雙控制器配置，與每臺主機都有兩路光纖通道，避免單通道節點故障。對于兩臺主機，存儲的數據是公用的。

數據存儲陣列采用raid6+熱備盤的設置，允許同時損壞三塊硬盤而不丟失數據。通過增加存儲陣列中硬盤的數量，大大滿足PI數據海量存儲的需要。

項目實施過程

1.雙機群集及存儲陣列搭建

基本網絡拓撲如表1，從列表中可以看出：兩臺主機構成群集，主機間心跳線監測運行，群集虛擬出應用地址。

Window域環境搭建。本方案中所使用群集環境，是微軟Windows系統自帶群集，需要Windows域環境。兩臺主機首先分別安裝好Windows 2003操作系統，然后進行域配置。在PIW2（域服務器）的命令行中輸入:dcpromo，配置活動目錄，創建域控制器；擇在新林中新建域；啟動域安裝向導；輸入域名PIW.COM，并點擊下一步；選擇林功能級別 2003，并點擊下一步。（如果選 2008，就無法添加2008以前的系統作為域控制器）--此處報錯，現將未設置IP的網卡禁用，再點擊否（M），將靜態IP地址分配給所有物理網絡適配器。輸入域管理員密碼；在管理工具中，分別設置DNS正向區域及反向區域；在反向區域右側右擊鼠標點擊新建反向區域；在正向區域鼠標右鍵新建主機A；輸入B計算機名和相應的ip地址 ；創建相關指針記錄和允許所有經過身份驗證前打勾。右鍵“piw.com”，點擊“新建主機”；B服務器安裝域，將dns指向A服務器的ip，cmd命令行中輸入:dcpromo；選擇現有林中的向現有域添加域控制器，完成后重啟操作系統，域設置完成。

表1 基本網絡拓列表

圖2 PI系統雙機熱備改造框架圖

存儲陣列配置。首先初始化系統，插入IBM Storwize USB優盤（購買磁盤陣列時附帶）。打開優盤運行InitTool.bat文件，創建新的系統，設置陣列管理IP地址，按照后續提示完成。筆記本電腦網絡設置為與陣列同網段地址，瀏覽器中輸入陣列管理地址，登錄后，通過設置向導，完成系統創建。完成后，點擊查看內部存儲器。將一塊硬盤設置為備件，其他硬盤設置為raid6模式，這種硬盤設置，陣列中允許同時損壞3塊硬盤，而系統應用不會中斷，數據不會丟失，提高可靠性。

劃分lun卷：在主菜單選擇-按池劃分的卷，創建卷，選擇從v3700pool池中劃分一個2G的votingdisk 和一個2758G Datadisk。創建主機：在主菜單中選擇 主機，填寫主機名，依次把端口號添加到列表中，并添加主機。在光纖通道端口選項中看到的選項，就分別是兩臺物理主機的HBA卡的物理地址，主機創建完成。主機映射磁盤卷：將配置好的兩個卷分配給主機。兩臺主機做相同配置。至此磁盤陣列配置完成。

故障群集配置：在服務器A上，磁盤管理選擇mbr格式將磁盤陣列中劃分好的磁盤聯機，分配仲裁盤盤符Q，空間2G；剩余的劃給數據盤，盤符為R。以同樣的方法在服務器B上創建仲裁盤和數據盤，兩臺服務器盤符和大小保持一致。分別在兩臺服務器中添加“故障轉移群集“，服務器管理器-功能-添加功能， A與B兩臺服務器均配置好后，創建群集。

2.CNI接口（跨網閘數據單向傳輸）設置

按照國家關于電力系統二次防護的規定，PI系統在二區與三區之間需要配置正向隔離裝置，數據從二區向三區單向傳輸，以保障生產控制系統的安全。方案中使用的是南瑞公司SysKeeper-2000電力網絡專用安全隔離裝置，隔離裝置也是雙機配置，通過心跳線監視運行。兩臺網閘中規則配置相同。CNI接口是OSI公司開發的專門用于跨越網閘單向傳送數據的接口程序。MIS側PI系統改成雙機熱備方式后，CNI接口配置也要做相應調整。兩臺服務器中要做相同的配置。程序都要安裝到共享盤中，通過PI-ICU并設置為系統服務。修改CNI接口文件，服務器名改為群集發布的虛擬服務地址，并將其添加到群集服務中。方案中群集發布的虛擬服務地址與原方案中單機服務器的地址一樣，這樣，普通用戶不需要做任何調整，對常規應用沒有影響。

3.PI系統本身遷移

停止原有PI系統CNI服務；備份PI數據(包含主歸檔的3個歸檔)；備份原有CNI配置；在新的群集虛擬出的管理地址中還原PI數據；配置CNI接口；啟動pi服務，檢查系統是否正常；啟動CNI接口，檢查數據接收是否正常（MIS單側做雙機改變，網閘中數據傳輸配置不用做修改）；檢查SVG發布系統數據是否正常；群集中兩臺主機切換測試。經實驗，兩臺主機分別重啟進行切換時，網絡鏈接會中斷1個ping包，PI系統數據在3-5秒中即可恢復正常接收，滿足系統不間斷運行的需求。恢復歷史數據。至此PI系統遷移工作完成。

結束語

通過雙機熱備項目，將單臺服務器的服務方式優化為雙服務器構成的群集服務，避免了由于PI服務器的單節點故障風險對PI系統長周期穩定運行的影響；大容量磁盤陣列的使用，擴大了數據存儲的可靠性和歷史數據的長久保存。目前系統運行穩定，PI數據傳輸、歸檔、瀏覽服務正常，達到了設計預期。