基于虛擬化對鐵路局售票應急方案優化的研究

李 琪，徐東平，朱國志，劉相坤，沈 路，李聚寶

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081；2.中國鐵路武漢局集團有限公司，武漢 430071；3.中國鐵路武漢局集團有限公司 信息化處，武漢 430071）

中國鐵路客票發售和預訂系統（簡稱：客票系統）從1996年開始發展計算機售票，到1998年推行全路統一版本，隨后發展聯網售票，首次實現了全路發售異地票、返程票。2011年，新一代客票系統開始研發，陸續開通實現了互聯網售票、手機售票等模式。票款的支付方式也實現了多元化，給旅客購票出行提供了便利。隨著客票系統功能的日漸完善及業務量的不斷提升，鐵路局售票應急逐漸成為客票系統關注的焦點。鐵路客票系統分為鐵路總公司中心、鐵路局地區中心、車站三級架構，鐵路總公司建立總公司級客票系統數據庫，各鐵路局中心建立地區中心級客票系統數據庫，大站建立車站級客票系統數據庫。本次研究范圍為鐵路局及所轄車站兩級系統的售票應急方案優化。

1 鐵路局售票應急管理當前現狀及優化方案

全路客票系統各鐵路局中心核心服務器主要采用的是小型機。在當前全局客運發送量大幅度增長的情況下，鐵路局現有的查詢、交易服務在售票高峰期經常出現飽和，對全局售票有一定影響。鐵路局通過路局中心節點服務和車站節點服務實現下轄客運站的客票售票業務。當車站客票數據庫服務器出現故障，或者車站與鐵路局中心的網絡出現故障等異常情況時，所轄各站售票窗口當前的應急管理方式是降級響應，只能發售無坐席車票，不能實現發售有坐席車票。因此，迫切需要在故障發生時，車站窗口能夠通過應急方式，繼續正常辦理相關客票業務，提升車站客運管理應急水平。

采用虛擬化、云計算[1]技術搭建鐵路局客票系統雙中心基礎平臺，實現雙中心應急互備功能；使用軟件定義數據中心解決方案的設計思想，解決橫向擴展和雙活數據中心的問題[2]；選擇鐵路局客票系統中有代表性的業務遷移到基礎云平臺，建立能夠提供相同業務的集群，根據業務發展和應用使用情況對軟硬件資源進行動態的調配[3]；實現在應急狀況下核心業務在不同集群間快速切換，有效降低客票應急處置時間，保障客票核心業務持續可用。

2 鐵路局級雙中心應急互備設計

2.1 系統總體結構設計

2.1.1 總體架構

鐵路局新一代客票系統采用雙中心架構，在新調度樓建立第一生產中心，在原機房建立同城的第二生產中心，兩中心形成雙活態勢并且互為應急備份。構建系統雙中心架構，可提高企業數據中心的可靠性和安全性，提高資源利用率，實現統一管理[4]。保證當第一中心發生問題時，系統能夠切換到第二中心，確保客票系統快速恢復運行；便于系統橫向擴展，提高系統運行效率；降低升級工作量，提高運維效率；可統籌配置和使用系統資源，充分發揮系統效益，節約系統總體投資，符合鐵路新一代客票系統創新和發展的要求。系統總體架構如圖1所示。

（1）第一生產中心和第二生產中心雙中心機制

第一、第二生產中心分別存放全局的席位信息，共同承擔票務管理、售票交易、互聯網售票服務等核心業務。第一、第二生產中心之間核心業務采用雙向數據同步技術進行實時數據同步，當第一中心發生故障時，另一中心可接管對方的所有核心業務。

（2）第一生產中心和第二生產中心備份機制

第一生產中心單獨承擔窗口售換票服務、自動售換票服務、電話訂票交易服務、自動檢票服務、實名制驗證檢票服務、結賬、鐵路局營銷等業務，第二生產中心單獨承擔鐵路局客戶關系管理、與路內相關系統接口及個性化業務，上述業務采用存儲實時數據備份或操作系統級實時數據備份。

圖1 鐵路局新一代客票系統總體結構圖

2.1.2 信息采集和系統集成方案

鐵路局新一代客票系統雙中心架構的應用集成主要包括：鐵路局客票系統雙中心系統實施，業務遷移、應用部署及測試。

鐵路局客票系統雙中心系統實施主要包括客票系統雙中心集成調試，SYBASE數據庫和復制系統的安裝、調試，客票系統雙中心測試。

業務遷移、應用部署及測試的內容主要包括：主中心和負載中心數據庫遷移、上位和下位復制服務遷移、交易服務中間件遷移、數據傳輸服務中間件和工作流遷移；新增客票負載中心實施、上位復制實施、交易服務中間件實施、數據傳輸服務中間件和工作流實施；需要調整自動售票系統、自動檢票系統、實名制驗證檢票系統、電話訂票系統、營銷系統、鐵路總公司及其他路局相關業務；各部分相關測試。

2.1.3 信息資源共享方案

新一代客票系統通過交易服務集成平臺作為中間件層承載兩個生產中心以及車站間的業務訪問及服務調用，生產中心間的靈活切換通過交易服務集成平臺的參數調整來完成。

數據共享集成平臺是全路數據共享平臺的重要組成部分，承載客運相關主題數據的數據共享工作，新一代客票系統與運營調度、車輛、公安、旅服、統計等路內外系統的數據共享與交換均通過該平臺完成。

2.2 基于雙中心的應用優化方案

鐵路總公司建立客票系統線下余票查詢集群，向全路各局各站提供余票查詢服務。優化后的鐵路局客票系統架構如圖2所示。鐵路局管理與應急中心（虛擬集群）層采用X86服務器，應用虛擬化技術。鐵路局系統層沿用原有主機，可隨同設備更新的過程，逐步過渡到X86服務器和虛擬化技術。車站系統層，對于有車站服務器的車站，保留當前車站服務器，逐步過渡到鐵路局管理與應急中心（虛擬集群）層中。

圖2 優化后鐵路局客票系統架構圖

2.2.1 鐵路局管理與應急中心（虛擬集群）層

對于雙活模式下數據中心而言，為了實現兩個不同數據中心跨數據中心多節點訪問，需要組建服務器集群[5]，鐵路局客票系統的服務器集群業務包括：

（1）建立獨立的基礎數據庫。通過鐵路總公司的復制系統，該庫與鐵路總公司AD_RS的基礎數據保持同步；該庫作為鐵路局內客票系統其他數據庫基礎數據的復制源點。

（2）將余票數據（left_base_center、left_base_AD）從原來鐵路局主中心數據庫中剝離出來，建立獨立的余票數據庫服務器。通過鐵路局內的復制系統，該庫left_base_center表匯總鐵路局內各席位中心的余票數據，并通過鐵路局內的上位復制服務、鐵路總公司的復制路由服務，將余票數據同步到鐵路總公司。同時，通過鐵路總公司的復制路由服務、鐵路局內的上位復制服務，將外局席位中心和鐵路總公司席位集中的余票同步到該庫的left_base_AD表。通過鐵路局內的復制系統，該庫left_base_center和left_base_AD表的余票數據同步到鐵路局內查詢服務器、電話訂票服務器、營銷服務器等。

（3）將用戶數據、存根（訂、售、退、簽）數據和實名制數據從原來鐵路局主中心數據庫中剝離出來，建立獨立的鐵路局業務數據匯聚服務器。該服務器主要承擔用戶信息存儲和認證、線下售票（訂、售、退、簽）業務存根記錄、各類存根匯總、實名制信息存儲的功能。通過鐵路局內的復制服務器，將其中的退/簽存根和實名制信息同步到鐵路總公司營銷服務器。

（4）對于售票量較大的鐵路局，可將部分或全部車站的用戶數據和線下窗口售票（售、退、簽）業務存根記錄從鐵路局業務數據匯聚服務器中剝離出來，建立一至多套鐵路局業務前置服務器。該服務器中存根數據通過數據庫通信中間件（DBCS）傳輸到鐵路局業務數據匯聚服務器。

（5）將鐵路局內各復制服務器從原來的主中心和負載中心服務器上剝離出來，在獨立的主機操作系統上，建立多套復制服務器。如基礎數據復制服務器、上位復制服務器、本地數據復制服務器等。

（6）將DBCS從原來的主中心和負載中心服務器上剝離出來，在獨立的主機操作系統上，建立多套傳輸服務器。

2.2.2 鐵路局系統層

（1）剝離其他業務后的鐵路局主中心繼續作為席位中心；負載中心繼續作為席位中心。（2）保留鐵路局查詢服務器，作為鐵路總公司線下余票查詢集群故障時應急使用。（3）電話訂票、營銷等系統結構保持不變。

2.2.3 車站系統層

（1）取消車站服務器的車站業務由鐵路局管理與應急中心中的路局業務前置服務器承擔。（2）目前還有車站服務器的車站，逐步取消車站服務器，由鐵路局管理與應急中心的業務前置服務器承擔。通過鐵路局內復制系統將車站服務器中的定義復制到鐵路局業務前置服務器，車站服務器出現故障時，由鐵路局業務前置服務器作為應急、接管車站服務器的業務處理。

3 鐵路局雙中心應急互備效果

（1）鐵路局雙中心有利于客票系統業務擴展、客票系統設備更新、客票系統維護[6]。在確保數據安全的基礎上提高業務連續運行能力[7]。按照負載分擔均衡原則可以解決服務器集中和數據集中后網絡、數據訪問的阻塞問題[8]。同時也適應信息技術發展的趨勢，有利于進一步提升客戶體驗。（2）數據中心虛擬化雙中心架構技術、數據同步與備份技術，成熟可靠。（3）第一、二生產中心網絡二層互通、同時工作、互為備份，共同承擔客票系統生產任務。在日常生產中，兩個中心共同承擔業務，尤其是在春運高峰期時可以減輕一個中心處理能力不足的壓力；在部分設備故障發生時，可以根據故障范圍選擇切換模式；在其中一個中心災難不可用時，將故障中心入口完全由另一個中心接管。（4）采用存儲虛擬化技術實現關鍵數據在兩個數據中心的可靠雙寫，當一個數據中心出現局部或整體故障時，可迅速利用另一數據中心的數據正常開展業務；采用主機資源虛擬化，將兩個數據中心的主機資源整合為跨中心的虛擬化資源池，實現資源動態調配和故障快速切換。（5）對既有系統優化，增加復制服務器對原復制拆分、增加查詢服務器減輕席位交易所在服務器的查詢壓力、增加負載中心減輕主中心的任務量，這樣可提升系統處理能力、加強系統穩定性、加快日常運維故障恢復速度。（6）將鐵路局主中心承擔的業務功能分成路局業務數據匯聚服務器、基礎數據服務器、余票數據服務器3個部分，并將其數據傳輸獨立出來，業務負載將得到較大的分解和減輕。（7）通過交易服務集成平臺作為中間件層，承載兩個生產中心以及車站間的業務訪問及服務調用，數據中心間的靈活切換通過交易服務集成平臺的參數調整來完成。

4 結束語

對鐵路局售票應急方案優化可以改變客票系統單中心的現狀，兩生產中心同時工作、互為備份，可以提高客票系統的處理能力、可靠性與穩定性，并提升用戶體驗。該方案已在某鐵路局進行試點。目前網絡技術和信息技術的發展能夠支撐數據中心雙中心架構的實施。國內重大行業已經采用數據中心雙活架構。新技術的發展促進系統架構和應用的變化，更好地服務于業務系統。

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