潘东亮

摘 要：分析包神铁路信息化建设现状及其面临的突出问题，介绍云计算技术，结合云计算的特点，从资源整合、降低成本等方面分析包神铁路建设企业云计算平台的必要性。依据包神铁路实际情况和云计算的服务模式，提出了搭建包神铁路企业云计算平台的实施步骤。

关键词：包神铁路  云计算  虚拟化

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0046-02

Abstract：Analysis of the current information technology situation and its outstanding problems of Baoshen railway， introduction the cloud computing technology. Combined with the characteristics of cloud computing， such as integration of resources， reduce the cost. It is necessary for Baoshen railway construction enterprise cloud computing platform. Based on the actual situation of the Baoshen railway and cloud computing service model， proposed the implementation steps to build Baoshen railway enterprise cloud computing platform.

Key words：Baoshen railway  Cloud computing  Virtualization

包神铁路是神华集团的第一条企业自备铁路，1989年开通运营。2013年6月，包神铁路集团正式组建，所辖包神铁路、甘泉铁路、新准铁路、塔韩铁路4条铁路正线里程达到了800多公里。在过去的20多年里，包神铁路搭建了满足公司各方面需要的信息化平台，其中包括运输管理信息系统（TMIS）、列车调度指挥信息管理系统（TDCS）、机务管理信息系统、工务管理信息系统、本质安全管理信息系统等几十个系统，以上各信息系统以传统架构为主，各系统相互独立，开发环境和数据库都不尽相同，而且信息系统机房分散，为满足各种业务需求，除了公司中心机房外，各段都有自己的信息系统机房，在建设时，公司采用的模式大多数根据最大业务计算量和数据量配置相应的软硬件平台，同时为了保证系统的安全可靠运行，往往采用主备机及多磁盘阵列模式。这样就会产生一些问题：（1）各信息系统独立建设，系统间或系统内整合程度低，缺乏整体考虑，信息共享困难[1];（2）在业务量不大的时候，会出现大量的闲置资源，在目前信息架构下，这些闲置的资源不能分配给其他应用需要，从而造成很大的资源浪费;（3）信息系统越来越多，信息投资和维护成本不断增加;（4）使用信息系统的人员地点比较分散，应用系统部署不方便，再加上公司员工计算机水平普遍不高，导致计算机容易出现问题，出现问题后维修时间长，影响员工正常使用计算机;（5）不同岗位的计算机安装环境不同，如何快速恢复和安装系统成为计算机管理人员面临的一大难题。

随着包神铁路集团的日益发展壮大，其对公司信息化的要求也越来越高，基于这种情况，考虑应用目前流行的云计算模式构建企业云计算平台，对公司现有IT资源进行整合，实现IT资源的集约型部署。从而可以很好的解决目前公司信息化建设中面临的一系列问题，减少信息系统投资、降低维护成本、加快信息化建设步伐、提高信息化水平、提高竞争力、提高灵活性，实现公司跨越式发展。

1 云计算

云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。这种资源池称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算机资源，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等。云计算将计算资源集中起来，并通过专门软件实现自动管理，无需人为参与。用户可以动态申请部分资源，支持各种应用程序的运转，无需为烦琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于提高效率、降低成本和技术创新。云计算有如下特点：（1）超大规模。“云”有相当大的规模，Google云计算的服务器有上百万台服务器，其它的IBM，Amazon也有几十万台，企业的私有云也有至少上百台，超大的规模赋予了用户前所未有的计算能力。（2）虚拟化。云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务，请求的资源来自“云”，应用也在“云”中运行，用户只需要一个终端，就可以通过网络服务实现所需要的一切，而不用关心整个过程是如何在哪里实现的。（3）高可靠性。云计算使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保证服务的高可靠性。（4）通用性。云计算不针对特定的应用，可以支撑不同的应用。（5）可扩展性高。云的规模可以动态的伸缩，满足不同用户和应用增长的需要。（6）按需服务。云中的资源可以按需购买，如同现在使用水电那种方便。（7）极其廉价。众多的节点由极其廉价的服务器构成，其通用性使得利用率大幅提升，成本大幅下降[3]。

按照云计算的服务类型，云计算可分为三个层次：

（1）基础设施层服务（IaaS），是将计算机的基础设施，如服务器、存储和网络等通过虚拟化技术进行整合，使其成为一个整体，并作为云服务来提供给使用者。

（2）平台层服务（PaaS），位于基础设施层之上，对整个系统进行有机管理，向用户提供所需的数据库、存储及计算等服务，具有大规模并行计算能力。

（3）应用软件层服务（SaaS），可以使用户不需要把软件安装到自己的计算机上，使用软件的时候可以通过网络获取带有该软件功能的服务[4]。endprint

按照应用模式，可以把云计算分成三类：私有云、公共云、混合云。

私有云在企业内部部署，企业独立拥有和管理，仅限内部使用，私有云的可用性可以根据企业需求定制，在具体的实施过程中，可以通过整合企业现有的IT资源进行逐步完善，以降低企业初期投入。

公共云：云提供商通过自己的云基础架构向用户提供服务，企业通过互联网按需求获取业务流程、应用软件、计算机存储等云计算环境中的资源。公共云能快速提供企业业务所需的服务，企业用户无需自己进行投资建设，大大节约了成本。

混合云：是一种私有云和公共云相结合的模式，它能使用外部公共云提供的服务，同时也有自己的云基础架构，灵活应用，弹性部署。

考虑到包神铁路现状，公司已经拥有比较丰富的IT资源，并且对数据安全性要求比较高，因此，包神铁路适合搭建自己的私有云计算平台。

2 实施步骤

搭建私有云计算平台要用到当前比较成熟的虚拟化技术。虚拟化是对物理资源（服务器、存储、网络等）的逻辑表示，以降低物理资源不同层次之间的耦合程度，使系统所需资源不受物理资源的限制，从而获得高性能，高可扩展性等特性。通过虚拟化技术，就可以将公司原本相互独立的IT资源在逻辑层面上进行整合，形成统一的基础数据和信息平台。

2.1 基础设施层资源整合

中间层相当于云计算体系架构中的IaaS层，基础设施层负责对公司的IT资源进行整合，通过虚拟化等相关技术，从计算资源、存储资源、网络资源等几个层面整合资源，将公司运输、机务、工务、电务、供电等专业的现有硬件设备构建为一体化的共享平台。

2.1.1 服务器虚拟化

目前包神铁路的在用服务器有小型机（P570、P561、P55A）、微机服务器（X3850、X3650）、刀片机（小机刀片、PC服务器刀片）。可以通过虚拟化技术，如IBM提供的PowerVM方案，VMWare提供的vSphere技术，根据具体需要，一种方式是将一台服务器虚拟出多个虚拟服务器，实现多个系统在一台物理服务器上运行，从而提高单个服务器的工作效率，减少了硬件成本投入;另一种方式是将多台物理服务器虚拟为一个虚拟服务器，通过自动化管理平台，实现物理服务器资源的动态调整，共享相互分离的物理服务器，实现资源的合理分配和资源利用最大化，实现提高服务器的性能。

2.1.2 存储资源虚拟化

存储资源虚拟化的思想是将资源的逻辑映像和物理存储分开，为系统和管理员提供一副简化、无缝的资源虚拟视图。对于用户来说，虚拟化的存储资源就像是一个巨大的存储池，看不到具体的磁盘，也不需要关心自己的数据在具体的哪个存储设备中[5]。在数据存储层面，包含存储软件虚拟化和存储硬件虚拟化。存储软件虚拟化可以通过数据库厂商提供的集群技术实现，如Oracle提供的集群技术、IBM提供的数据库分区技术等。存储硬件虚拟化可以使用IBM提供的XIV存储、Oracle提供的软硬一体化等。

2.1.3 网络虚拟化

虚拟网络允许不同需求的用户组访问同一物理网络，但从逻辑上对他们进行一定程度的隔离。首先，以VPN和隧道技术为基础，结合访问控制代理、动态配置和流量管控等功能，提升网络对业务的动态、自适应能力;其次，利用业务识别和用户识别等技术，进一步实现网络资源的精细化调配，满足客户和业务对网络资源的动态应用需求，为提升网络与业务协同性奠定基础;最后，利用业务路由技术、分布式交换技术等技术的进一步推广应用，实现基于内容、应用、业务的快速传输和流量优化。

2.2 中间层

中间层相当于云计算体系架构中的PaaS层，通过对公司现有TDCS、TMIS、机务、工务等系统数据资源进行整合、计算、分析、分类，根据不同单位和部门的实际应用情况分发有效数据。该层为各信息系统提供共享的基础数据，一方面避免了数据库的重复建设;另一方面使一些敏感的数据在相关部门之间透明共享，无关部门因没有权限不能访问，实现了数据对非相关部门的隔离[6]。中间层主要包括分布式计算管理、数据的分布存储管理、分布式文件管理以及实现云计算的自动化管理工具等。中间层的实施使得云计算平台的计算能力大大提高，数据安全性大大提升，资源分配更加合理，利用率充分提高。

2.2.1 分布式计算

将待处理的数据集分解为小的数据集，数据集分布在集群的一个节点处理并生成中间结果，这些中间结果又由大量的节点进行合并，形成最终结果。

2.2.2 分布式文件管理

将数据文件拆分成不同的数据块或作为一完整的数据块，这些数据块将作为存储基本单元，存放在文件数据块节点。为了容灾等目的，每份数据块被存储在不同的数据节点。

2.2.3 分布式存储

在分布式数据系统中，一个应用程序可以对数据库进行透明操作，一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体，在物理上则是分别存储在不同的物理节点上。一个应用程序可以通过网络访问分布在不同地理位置的数据库[7]。

2.2.4 自动化管理工具

通过实时监控各个虚拟机的运行状况，实现资源的动态分配，实现资源的利用最大化。

2.3 应用层

应用层相当于云计算体系架构中的SaaS层，应用层采用基于WebServices的方式，WebServices技术将功能、流程等包装成能够通过网络访问的一组相互连接的服务模块，实现了应用即服务的理念[8]。用户通过网络获得需要的服务，用户终端不需安装各种现有信息系统应用程序。公司所有的信息系统都可以通过API接口和用户界面的形式接入到管理中间层，通过权限管理为用户提供不同的服务。

3 结语

随着包神铁路信息化进程不断推进，公司现有信息系统面临信息共享困难、资源利用率低、信息化建设投入成本高、维护困难等一系列问题。结合云计算的优势建立一个智能化的信息共享平台，能有效进行计算机资源整合、进行大规模数据处理、用户可以充分利用优化的软硬件资源，为包神铁路信息化建设提供良好的解决方案。

参考文献

[1] 哈兰.铁路云计算应用及信息安全性问题研究[J].信息系统工程，2013（6）：86-88.

[2] 刘鹏.云计算[M].2版：北京：电子工业出版社，2011.

[3] 冯皓.“私有云”对企业IT系统建设和管理的作用[J].中国信息界，2012（8）：41-43.

[4] 魏萍，王朝斌，谢敏.云计算中存储虚拟化技术浅析[J].科技视界，2013（22）：41，145.

[5] 樊子锐，冯晶晶，丁扑.云计算在铁路信息化中的应用研究[J].铁道通信信号，2011（10）：53-55.

[6] 于正水.基于云计算的铁路信息系统数据中心的研究[J].铁路计算机应用，2011（1）：23-25.

[7] 张莉艳.基于云计算的铁路信息共享平台总体框架及关键技术研究[C].第八届中国智能交通年会优秀论文集，2013.endprint