1、大型監(jiān)控中心建設關鍵問題分析
1.1目前監(jiān)控中心建設存在問題
目前國內高速公路的公路建設和運營中已經分別建有不同的信息資源，如高速公路收費監(jiān)控信息、辦公自動化信息、運營養(yǎng)護信息等。但是這些信息處在分散狀態(tài)，信息資源沒有得到充分共享;管理效率低下;數據缺乏系統性，易造成混亂;信息發(fā)布渠道多而亂，不方便公眾查閱;相互之間交換信息不規(guī)范;采集數據手段落后、時效性不強。
1.2目前大型監(jiān)控中心構成
目前國內交通行業(yè)各種級別特別是大型省級監(jiān)控中心陸續(xù)開始建設。一般比較高等級的監(jiān)控中心例如省中心，能夠整合的數據信息如下:(1)高速公路聯網監(jiān)控系統數據;(2)高速公路聯網收費系統數據;(3)高速公路GIS系統數據;(4)辦公自動化管理數據;(5)道路養(yǎng)護管理信息;(6)工程建設管理信息;(7)路政管理信息。
隨著網絡化、數字化建設的發(fā)展，交通信息的服務越來越多地依托網絡開展。建設高級別的監(jiān)控中心能整合和集成各種數據信息，實現信息化管理，并且實現按管理范圍、權限等不同需要的信息共享，可協調各路段的交通管理;及時向社會發(fā)布交通信息，提高交通安全和旅行質量;有利于對運輸安全進行監(jiān)管;可為交通事業(yè)的發(fā)展、建設和科學管理提供決策支持。
經過測算，一般省級監(jiān)控中心采集、接人、存儲、交換及發(fā)布的數據容量超過20TB。大量的數據需要建設專門的存儲和數據網絡。
圖1為目前常見的省級監(jiān)控中心存儲和數據網絡構成圖。
部署超過10臺機架式服務器和小型機，每臺服務器往往只能承載單一的應用服務;一般購買的服務器硬件配置很高，服務器的優(yōu)越性能難以得到充分利用;使得大量服務器資源閑置，造成不必要的資源浪費。
1.3監(jiān)控中心綠色運營需求
雖然各級監(jiān)控中心的建設能提升高速公路信息化管理的水平。但如上節(jié)介紹，大型省級監(jiān)控中心需要配置大量的硬件設備，大量服務器和精密設備的應用使得監(jiān)控中心內部的功耗密度大大增加。
根據IDC的調查結果顯示，IT設備數量快速增長，能耗需求的增長速度遠遠高于其他領域。據報道僅2007年對中國服務器市場用于服務器的電源和冷卻的總開支達到了19億美元。僅在北京和廣東兩個地區(qū)，這部分的投入就達到了3.2億美元和3.6億美元，占到全國服務器耗電量的35.800。部分設備因過熱出現宕機的現象，影響了設備的正常運行和使用壽命。
目前，全球面臨著嚴重的能源緊缺問題。監(jiān)控中心的節(jié)能、環(huán)保已經成為各級建設業(yè)主著重關注的問題。因此，監(jiān)控中心的建設、運行及維護需要涂上一抹綠色，解決監(jiān)控中心的能耗問題和節(jié)能減排問題刻不容緩。
2、虛擬化和刀片技術的介紹
服務器的虛擬化技術、刀片服務器的技術作為新一代數據中心的核心內容，體現了綠色、環(huán)保的理念，目前已在各行業(yè)中得到大量應用。虛擬化和刀片技術，為我們提供了一套可行的方案，交通行業(yè)引人此技術不失為降低能耗、節(jié)能環(huán)保的好方法。
2.1服務器的虛擬化
2.1.1服務器虛擬化的原理
服務器虛擬化技術是指服務器將硬件、操作系統和應用程序一同裝人一個可遷移的虛擬機檔案文件中，多個操作系統在同一時間運行在同一臺主機上，通過這種技術，在一臺機器上可以支持Linux,Windows, Unix等操作系統同時運行，而不需要重啟機器以切換操作系統。簡單地講，就是將物理機器、操作系統及其應用程序打包成為一個文件，稱之為虛擬機(Virtual Machine,VM)。
虛擬化將提高服務器的利用率，減少系統管理的復雜度，促進服務器的可用性，減少服務器的需求數量，節(jié)省投資和維護成本等。
2.1.2虛擬化技術的特點
(1)服務器效率大幅提高
多數服務器在CPU和存儲資源方面的利用率都不足三分之一，并且無法與其他設備共享。虛擬化使得低利用率的服務器負載整合到一臺服務器，執(zhí)行服務器端的虛擬化可以使處理器周期和RAM方面更有效地使用計算機資源，安全可靠地達到很高的硬件利用率。提高效率的另一個結果就是利用更少的服務器完成原來更多服務器所能完成的工作，間接減少購買服務器的數盆，削減其服務器開支，節(jié)省資金和減少電力消耗。
(2)高安全性
使用虛擬化，每個用戶將使用各自的虛擬機，分配制定的資源，互不影響，而如果在外網服務上使用虛擬化，可以直接備份虛擬機，當有電腦病毒的時候，可以快速地遷移、恢復。
(3)可靠性
服務器虛擬化還可以顯著提高運行環(huán)境的可靠性。因為虛擬機沒有和底層硬件綁定，所以能夠在不千擾用戶的情況下移動虛擬機.因此，服務器維護和升級操作都不需要中斷應用程序使用。而且，在新的應用程序啟用之前，可使用虛擬機輕松對其進行測試，從而提高IT環(huán)境的穩(wěn)定性和可預測性，提高了系統的可用性。物理主機被虛擬化后，計算資源均被池化。當資源池里一個節(jié)點發(fā)生故障時，運行在其上的虛擬機將自動遷移到健康的物理主機上。
(4)易管理
虛擬機的另一個優(yōu)點就是可以大幅簡化管理人員的管理工作，因為不必再逐一配置和管理服務器.虛擬化可利用高級工具實現工作負載平衡、容量規(guī)劃、虛擬機實時遷移和自動化部署，從而提高管理效率。自動化管理可將管理人員從乏味的常規(guī)任務中解脫出來，從而使他們能夠將時間投入到可增加業(yè)務價值的更具戰(zhàn)略意義的事務上.
(5)業(yè)務連續(xù)性
對任何企業(yè)來說，停機都是代價高昂的，但如果應用程序正常運行時間和工作效率與企業(yè)的創(chuàng)收能力緊密相關，這時停機對業(yè)務成本帶來的負面影響就尤為巨大。標準業(yè)務連續(xù)性解決方案價格昂貴而且難以實施，但是借助VMware，企業(yè)能夠利用復制的虛擬機構建遠程站點，從而顯著加快恢復速度。
(6)災難恢復
借助服務器虛擬化，可確保在出現站點故障時迅速重新啟動。只需用幾分鐘時間即可在任何服務器上部署測試災難恢復計劃所需的虛擬機，并且在輔助站點上無需相似硬件。
2.1.3服務器虛擬化的核心價值
虛擬化提高了服務器的利用率。虛擬化技術避免了“一臺服務器、一個操作系統、一種應用”的孤島模式，每個物理服務器L能夠整合10個或更多虛擬機，大大提高了服務器利用率，有效遏制了增加系統必定增加服務器數量的現象，可利用有限的服務器提供更多的應用。
虛擬化技術符合目前綠色環(huán)保節(jié)能的理念。根據IBM公司提供的數據，通過虛擬化技術合并物理服務器，通過提高服務器使用率，可節(jié)省能耗20 % ~30%。
2.2刀片技術
2.2.1刀片技術原理
刀片服務器是一種高可用高密度的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的，其主要結構為一大型主體機箱，內部可插上許多“刀片”，其中每一塊刀片實際上就是一塊系統母板，類似于一個個獨立的服務器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統。每一塊刀片可以運行自己的系統，服務于指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯。
2.2.2刀片技術的核心價值
刀片中心把不同形狀、不同架構的服務器整合到一個統一的平臺，而且整合了企業(yè)IT中另外的幾個重要元素:存儲、I/O管理。具有高可擴展性、高可用性。具有更高密度、更敏捷式部署方式。能全方位監(jiān)控管理。
使用刀片服務器取代傳統臺式或機架式設備，由于將設備整合到一個機架中，能夠節(jié)省機房空間，減少系統布線和設備安裝施工難度，節(jié)約用電，節(jié)省能源，降低后期管理和維護工作難度，簡化工作量。
引進刀片式架構，具有顯著的綠色節(jié)能效果.具IBM公司測算，采用刀片技術相比傳統的臺式或機架式設備，同等處理能力可減少成本1/4，降低電力消耗1/3，減少空間1/2。
3、虛擬化和刀片技術在廣東省交通集團監(jiān)控中心的應用
以上介紹的虛擬化技術和刀片技術目前已經在廣東省交通集團監(jiān)控中心項目中開始應用，下面介紹上述技術在項目中的應用情況。
3.1廣東交通集團監(jiān)控中心項目分析
廣東省交通集團有限公司是經廣東省委、省政府批準組建的大型國有資產授權經營有限責任公司，投資、管理的高速公路通車總里程超5 000 km。
廣東省交通集團即將搬遷新的辦公大廈利通廣場，在利通廣場要新建廣東省交通集團監(jiān)控中心，整合廣東省高速公路已有的各類公路交通信息資源，對集團的運營和管理提供強有力的技術支持。
服務器與存儲子系統是廣東省交通集團數據中心建設的核心內容。將部署數據庫、各種數據處理、管理服務及相應服務器等。完成數據采集包接收、數據采集網關命令下達、原始數據包解析服務、能耗數據計算、能耗數據匯總、上傳數據發(fā)送、數據展示分析、系統管理、數據同步等功能。
在項目開始初期，我們詳細分析了本項目的特點:由于利通大廈位于廣州市CBD的核心區(qū)，寸土寸金的地段，提供給監(jiān)控中心的機房空間有限;另外利通大廈為5A級寫字樓建筑，電力空調等運營成本很高。所以廣東交通集團監(jiān)控中心在建設初期即有嚴格的節(jié)能環(huán)保的意識，我們決定采用虛擬化和刀片中心等關鍵的節(jié)能技術，力爭建設一個綠色的全省監(jiān)控數據中心。
3.2設備配置思路
經過測算，交通集團監(jiān)控中心的數據量較大。監(jiān)控中心采集、接入、存儲、交換及發(fā)布的數據主要由三部分組成:靜態(tài)數據總的存儲容量需求在2 TB左右，一次動態(tài)交通數據的存儲需求約為30 TB，二次動態(tài)交通數據的存儲需求約為10 TB。
3.2.1服務器選型
從節(jié)能的角度，全部采用刀片服務器取代機架式服務器更節(jié)省空間，降低能耗。
但考慮新建的這個監(jiān)控中心還要與交通行業(yè)原有各系統兼容。目前在交通行業(yè)比較常見的應用是機架式服務器，不同服務器對應不同的系統，方便管理。
所以本項目從與已有系統的兼容性和技術的前瞻性兩方面綜合考慮，項目中機架式服務器和刀片式服務器均進行了配置。
兩種服務器分別對應兩種不同的應用:與原有系統聯系比較緊密的數據庫系統和應用系統配置機架式服務器;而在新設的功能如對外服務系統和流媒體系統則采用刀片式服務器。
3.2.2虛擬化技術
無論是刀片式服務器還是機架式服務器均配置了虛擬化軟件。通過采用虛擬化技術對資源進行合理的分配，通過1：N的虛擬化，可以將一臺設備虛擬成多臺設備，供多個對象單獨使用，減少設備的部署數量。通過N：1的虛擬化，可以將多臺設備虛擬成一臺設備，實現負載分擔和統一管理，極大地簡化了網絡邏輯架構、整合物理節(jié)點，實現數據中心網絡運行的簡捷化。
服務器配置虛擬化軟件后，大大減少了服務器的數量。最終，廣東交通集團監(jiān)控中心的服務器設備配置如下:刀片服務器設置1架，主要服務于流媒體和對外服務業(yè)務;機架式應用服務器設置1套、機架式數據庫服務器設置1套，主要用于省監(jiān)控中心的監(jiān)控、收費等業(yè)務應用;存儲陣列及磁帶庫設置1架用于存儲各路段上傳到省監(jiān)控中心的所有監(jiān)控、收費圖像、數據等信息。
3.2.3技術對比
虛擬化技術的應用無論從應用服務的穩(wěn)定性、高可用性、合理的資源調配、快速部署等方面，還是從節(jié)能、節(jié)電、節(jié)約空間等方面，都比不應用虛擬化和刀片技術有顯著改善。通過服務器虛擬化整合方案的實施，系統達到了以下應用效果.
(1)減少設備數量
由系統構成可以看出，如果采用虛擬化和刀片技術，通過技術手段減少了物理服務器數量;服務器購置量從原計劃的10套服務器減到3套服務器設備組，至少可以節(jié)省一半多的服務器數量，節(jié)省了設備經費。
(2)兼容已有系統
虛擬化技術支持多種新舊操作系統和應用平臺，滿足交通行業(yè)兼容已有各系統的種類多樣化的需求。也免去一些傳統的應用系統在升級時遇到的諸多繁瑣和系統不匹配的現象。
(3)服務器運行效率提高
所有服務器的使用率明顯提高，直接配置應用系統的平均值提高到了60%左右，充分利用了服務器的性能。
(4)減少占用空間，降低運營期間電費
通過減少監(jiān)控中心里服務器和相關硬件的數量，企業(yè)可以減少機房空間，本項目可節(jié)省的服務器所占的機房空間約30 m2。
節(jié)省的服務器在運營過程中會降低能耗，企業(yè)會在能耗與制冷需求節(jié)約中獲益，從而降低運營成本。每臺服務器大約每年可節(jié)約電費5 000元～6 000元，全年在電費中可給企業(yè)節(jié)省約5萬元運營成本。
4、結語
隨著交通信息化的發(fā)展，監(jiān)控中心需要處理的業(yè)務量越來越多，建設綠色的監(jiān)控中心是一個趨勢。雖然目前各地監(jiān)控中心建設很多，但還沒有采用綠色監(jiān)控中心的理念。而服務器虛擬化技術和刀片中心是建設一個綠色的監(jiān)控中心的關鍵技術環(huán)節(jié)。相信虛擬化和刀片技術今后會得到越來越多的理解和認同，在交通行業(yè)中不但在省級監(jiān)控中心應用，以后還會在區(qū)域中心或路段中心得到越來越多的應用。
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