引言

    信息集成是消除企業(yè)內(nèi)信息孤島、實現(xiàn)信息共享、提供決策支持的核心技術，而數(shù)據(jù)中心是信息集成系統(tǒng)的基礎，具有重要的學術和應用價值，一直是近年來的研究熱點，也是電力企業(yè)在堅強智能電網(wǎng)關鍵設備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃中力爭解決的重點問題之一。

    為了實現(xiàn)信息共享和應用集成，電力企業(yè)正在研究建立智能變電站數(shù)據(jù)中心、電力調(diào)度中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺、配電網(wǎng)信息集成平臺以及企業(yè)信息平臺等。國家電網(wǎng)公司在公司總部和各個網(wǎng)省公司構筑了由數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)交換、應用集成、企業(yè)門戶等部分組成的一體化企業(yè)級信息集成平臺，并于2011年5月在北京、上海、西安建設了集中式信息系統(tǒng)災備中心，以保障數(shù)據(jù)安全。電力數(shù)據(jù)中心和災備中心作為電力企業(yè)信息資源的存儲、處理和備份中心，對于實現(xiàn)信息的縱向貫通和橫向共享起到至關重要的作用，但是，目前的電力數(shù)據(jù)中心還遠未達到智能電網(wǎng)與新一代數(shù)據(jù)中心所要求的海量數(shù)據(jù)存儲與計算、自動化管理、節(jié)能環(huán)保與高可用性的水平。

    電力數(shù)據(jù)中心目前日均新增數(shù)據(jù)記錄5000萬余條，還尚未完全接入企業(yè)資源計劃、調(diào)度自動化、狀態(tài)監(jiān)測、空間地理、氣象等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，特別是隨著可再生能源以及分布式電源的不斷接入，電力數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量將劇增，對海量智能電網(wǎng)信息的存儲與處理將提出更高的要求。數(shù)據(jù)量的劇增，將造成電力數(shù)據(jù)中心規(guī)模的增大，帶來的問題是碳排放和耗電量的不斷激增，全球權威機構Gartner調(diào)查顯示，信息技術行業(yè)每年的二氧化碳排放量約為3500萬t，占全球總排放量的2％，數(shù)據(jù)中心成為碳排放大戶，而數(shù)據(jù)中心服務器的資源利用率普遍很低，平均在10％～30％之間，因此綠色高效與高可用性已經(jīng)成為電力數(shù)據(jù)中心應重點解決的問題之一。另外，目前電力數(shù)據(jù)中心采用總部與網(wǎng)省公司的兩級分布式結(jié)構，面對數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)大集中的發(fā)展趨勢，應進一步聚合數(shù)據(jù)資源，解決數(shù)據(jù)交換瓶頸問題，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心監(jiān)控管理平臺，降低管理成本。

    自從Google首次提出云計算概念后，亞馬遜、微軟和雅虎等公司相繼提出了各自的云計算解決方案，美國、韓國、中國等政府相繼宣布了國家云計算發(fā)展戰(zhàn)略，將云計算提升到前所未有的高度，云計算技術已經(jīng)成為近年來國內(nèi)外的熱點研究問題。由于云計算可以滿足新一代數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡、存儲與計算的業(yè)務需求，并能提供豐富的應用服務，數(shù)據(jù)中心已成為云計算發(fā)展最快的領域，部分大型企業(yè)相繼開展各自云計算數(shù)據(jù)中心的研發(fā)，例如中國移動的“大云”、中國電信的“e云”與中國聯(lián)通的“互聯(lián)云”等。

    本文在分析現(xiàn)有電力數(shù)據(jù)中心的邏輯結(jié)構與功能的基礎上，研究了服務器虛擬化與虛擬機的實時遷移，并對現(xiàn)有電力數(shù)據(jù)中心的服務器等資源進行虛擬化，提高資源利用率。設計了基于Hadoop的電力數(shù)據(jù)中心云計算平臺，為智能電網(wǎng)的業(yè)務系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘與輔助支持等高級應用提供海量數(shù)據(jù)存儲、管理與高性能計算環(huán)境。為保障現(xiàn)有電力數(shù)據(jù)中心向云計算平穩(wěn)過渡，提出分階段的過渡策略。

1 現(xiàn)有的電力數(shù)據(jù)中心

    現(xiàn)有電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心的核心功能主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)訪問，其邏輯結(jié)構如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心的邏輯結(jié)構

    數(shù)據(jù)獲取層通過提取、轉(zhuǎn)換和加載（ETL）提取來自安全生產(chǎn)、營銷管理、物資管理、財務資金、人力資源、協(xié)同辦公、項目管理以及綜合管理等業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為規(guī)范的、無冗余的基礎數(shù)據(jù)，加載到主題數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)存儲與管理層對主題數(shù)據(jù)庫進一步進行ETL，生成多維度的分析性數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)倉庫中，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼和元數(shù)據(jù)的管理。數(shù)據(jù)訪問層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)展現(xiàn)界面，實現(xiàn)查詢統(tǒng)計、聯(lián)機分析處理（OLAP）、數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策等功能。

    各個網(wǎng)省公司和直屬單位的數(shù)據(jù)中心根據(jù)國家電網(wǎng)公司的典型設計，在滿足基本功能和關鍵指標的基礎之上，根據(jù)自身的安全生產(chǎn)與設備管理等業(yè)務特點與需要來進行建設。由于各個省的業(yè)務系統(tǒng)存在較大的差異性，數(shù)據(jù)中心在建設過程中，服務器、網(wǎng)絡、存儲、電力、監(jiān)控和環(huán)境調(diào)節(jié)等設備以及數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫等軟件系統(tǒng)難以避免地存在較大差別，同時，軟件、硬件、數(shù)據(jù)、資源與安全的管理和維護上采用不同的技術和管理工具，眾多的管理工具及設計缺陷導致管理復雜甚至管理功能的缺失，使得數(shù)據(jù)中心管理與維護成本高。

    現(xiàn)有電力數(shù)據(jù)中心滿足不了未來智能電網(wǎng)對海量全景信息存儲、共享與處理的需要。隨著智能電網(wǎng)的建設，電力數(shù)據(jù)中心必須涵蓋智能電網(wǎng)中各個新系統(tǒng)所需要的全部海量數(shù)據(jù)，很難存儲在標準關系型數(shù)據(jù)庫甚至數(shù)據(jù)倉庫中。智能電網(wǎng)需要數(shù)據(jù)中心提供更豐富的信息服務，并為數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策提供高性能的分布式計算環(huán)境。

2 基于云計算的新一代電力數(shù)據(jù)中心

    2．1 電力企業(yè)云計算數(shù)據(jù)中心的基礎架構

    采用云計算技術對現(xiàn)有的電力數(shù)據(jù)中心進行改進，建立面向智能電網(wǎng)的新一代電力數(shù)據(jù)中心，其基礎架構如圖2所示。

圖2 電力企業(yè)云計算數(shù)據(jù)中心的基礎架構

    在基礎設施層，利用虛擬機監(jiān)視器或虛擬化平臺對服務器、存儲設備與網(wǎng)絡設備等硬件資源進行虛擬化，屏蔽各個網(wǎng)省公司和直屬單位千差萬別的硬件資源，以虛擬機為單位進行統(tǒng)一的自動化管理，包括資源抽象、資源監(jiān)控、資源部署、負載管理與安全管理等，一方面可以提高資源利用率，另一方面使管理維護人員擺脫對服務器等硬件資源、操作系統(tǒng)與中間件的繁重管理工作，專注于虛擬機與業(yè)務系統(tǒng)的維護，從而簡化數(shù)據(jù)中心的管理與維護工作。

    在云計算平臺層，以虛擬機為單位構建Ｗeb服務器集群、應用服務器集群與數(shù)據(jù)庫服務器集群，作為數(shù)據(jù)中心的運行環(huán)境。采用云計算的分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)分析工具實現(xiàn)智能電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模存儲，為數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策等高級應用提供高性能的分布式計算環(huán)境。利用現(xiàn)有的企業(yè)服務總線實現(xiàn)安全生產(chǎn)、營銷管理、空間地理、狀態(tài)監(jiān)測以及新能源等智能電網(wǎng)業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與應用集成。

    云計算作為一門新興技術，將其應用于電力數(shù)據(jù)中心需要解決以下關鍵問題。

    2．2 服務器虛擬化與虛擬機的實時遷移

    服務器是電力數(shù)據(jù)中心最主要的硬件資源，其資源利用率直接影響電力數(shù)據(jù)中心性能。Gartner的調(diào)查報告指出，當前企業(yè)數(shù)據(jù)中心的絕大多數(shù)x86服務器只運行一個應用，服務器的中央處理器（CPU）利用率平均為5％～20％。出于可靠性和性能的考慮，目前電力數(shù)據(jù)中心的業(yè)務系統(tǒng)多是分別運行在不同的物理服務器之上，例如項目管理與綜合管理系統(tǒng)分別運行在各自獨立的物理服務器上，很多情況下服務器資源利用率低。在新型電力數(shù)據(jù)中心，對服務器進行虛擬化，將一個服務器虛擬成若干個虛擬機，以提高服務器的資源利用率，圖3給出了一個電力數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化的示例。

圖3 電力數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化示例  

核心關注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務領域、行業(yè)應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務領域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關注ERP管理系統(tǒng)的核心領域，是眾多中小企業(yè)信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/

本文標題：基于云計算的電力數(shù)據(jù)中心基礎架構及其關鍵技術(上)

本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/consultation/1083976750.html