省級環境信息中心數據整合平臺建設

張學雷

（安徽省環境信息中心，合肥 230079）

1.平臺建設背景

隨著社會進步、科技發展，環境保護工作與公眾的關系越來越緊密，對國家及社會的意義越加重大，同時隨著環境信息化的進一步發展，大量環境數據的產生為數據的保存和分發方式提出了全新的要求，需要采取一種全新的方式來統一數據存儲標準、數據分發方式、實現數據安全。

環境監測是環境保護的基礎工作，目前環境監測已實現全自動、信息化，對環境質量和污染源排放進行有效的監控已經成為環境管理科學化的重要標志之一。隨著科技的發展、信息的進步、電子化的發展，自動化監測管理與環境監控數據庫的建設越來越重要[1]。

數據整合的概念在業界比較混亂，比如系統整合、應用整合、主機整合、存儲整合、數據庫整合、數據大集中等等。為了便于規劃，以整合手段作為實現標準，系統整合主要有三個方面，其一為物理整合，即將多設備整合而為一部或較少幾部更大型（或性能更強）的設備，實現統一管理和快速反應；其二為邏輯整合，即通過系統管理軟件等手段對物理上分散的設備資源和數據資源進行虛擬化的集中管理；其三是應用整合，主要有服務器整合、存儲整合、數據庫整合和數據整合等形式。

目前全省已經具備省到市SDH 2M專網，主要用于內部辦公系統、公文傳輸、污染源在線監測、視頻會議的使用，同時國家在建一套省—市—縣三級環境統計專網，為全省的數據大集中做好了網絡基礎。

省在線監控平臺采用ORACLE數據庫平臺，由兩臺IBM小機組成，磁盤陣列存儲相應數據，ORACLE數據庫平臺數據處理能力能夠滿足大部分業務需求，隨著環保在線業務的不斷增加，數據量的海量發展，對大量并發數據處理的需求更加迫切[2]。

環保整體數據機房中含有大批量舊服務器，其安全性和可靠性已經不能夠保證，需要進行服務器的整合。

本次所要解決的問題，是有步驟地實現物理整合、邏輯整合及應用整合。具體的實現體現在三個方面：

（1）利用VMWARE的數據中心虛擬化產品實現服務器整合；

（2）存儲資源整合，統一使用IP存儲器及備份恢復系統軟件來實現全省數據集中備份與異地備份；

（3）數據庫整合，根據業務情況將公共業務與專用業務集中在兩套數據庫系統之中，以便于管理與實現。

2.業務系統的整合

信息系統應用的目的是支持業務系統高效、有序的運行，是為一定的業務目的而進行設計、開發和應用的。業務系統的有效整合是實現數據大集中的關鍵。

要擯棄一般業務系統單獨占用單一服務器硬件設施的情況，如何使IT體系結構適應本行業的需求和發展，顯得十分重要。一個單位的IT體系結構，關鍵取決于其IT系統的規模、應用范圍和性質，以及其所面臨的社會大環境。

同時須考慮企業各應用之間的一體化的問題，即如何從A部門獲取信息，并將其與B部門獲取的數據一同處理，以獲得反映系統整個運行狀況的信息，使高層管理者控制現在、把握未來，使其有效地管理各個部門和整個系統。

應用的一體化一直在推動著服務器的合并，即服務器的整合，服務器整合主要分為四個步驟實施：即集中放置、物理合并、數據整合、應用整合。

集中放置：安徽省環保廳信息中心通過新建中心機房將所有的服務器統一配置在一個主機房、一個輔助機房內，機房內采購結構化布線系統，采用機房環境監控系統、持續供電系統，保證物理安全性與可靠性。

物理整合：用幾個容量大、功能強的服務器通過安裝虛擬化軟件vSphere4.1，使之成為統一集群，用以替換一些較小的服務器，性能按需配置。

虛擬化是數據整合第一階段—物理整合的一大關鍵，當下的 x86 計算機硬件是專為運行單個操作系統和單個應用程序而設計的，因此大部分計算機遠未得到充分利用。借助虛擬化，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機，每個虛擬機都可以在多個環境之間共享同一臺物理機的資源。不同的虛擬機可以在同一臺物理機上運行不同的操作系統以及多個應用程序。

以往新增一個業務系統，都是購買一臺裸服務器，然后安裝上操作系統，然后再在其上部署應用軟件。通過虛擬化后，這一整套資源統稱為虛擬機，就是將物理服務器、操作系統，及其應用程序 “打包”為一個或多個文件—可移動的虛擬機(VM)。

虛擬化前:

每臺主機一個操作系統；

軟件硬件緊密地結合 ；

在同一主機上運行多個應用程序通常會遭遇沖突；

系統的資源利用率低；

硬件成本高昂而且不夠靈活。

虛擬化后:

打破了操作系統和硬件的互相倚賴；

通過封裝到虛擬機的技術, 管理操作系統和應用程序為單一的個體；

強大的安全和故障隔離；

虛擬機是獨立于硬件的, 它們能在任何硬件上運行。

省廳使用的是VMware的ESX4.1平臺，采用的是裸金屬架構（相對應的為寄存架構），虛擬化具有四大特點：分區——在單一物理服務器上同時運行多個虛擬機；封裝——整個虛擬機都保存在文件中，而且可以通過移動和復制這些文件的方式來移動和復制該虛擬機；隔離——在同一服務器上的虛擬機之間相互隔離；相對應硬件獨立——無須修改即可在任何服務器上運行虛擬機[4]。

圖1 虛擬化示意圖（Virtualization figure）

以上這些特點為省廳后期的信息化建設提供了極大的便利，其具備的VMOTION功能、DRS功能、HA功能、VCB功能又滿足了高效性及安全性的要求。

邏輯整合：服務器的集中和物理合并，改善了服務器的結構，數據整合則集中于把現有的大量數據庫進行物理合并,整合到一處的數據可被多臺服務器存取,數據整合從邏輯上講是在服務器集中和物理合并之后的數據。實現方式是采用IP SAN架構將大多數基本業務系統的數據庫整合到同一個企業版SQL 2005中，將關鍵業務數據整合到ORACLE 10G中[3]。

當前省廳信息中心多數數據庫平臺主要是基本WINDOWS下的SQL 2005標準或企業版，由于業務系統眾多，有面對業務內網的平臺，也有面對公網的業務平臺，在這里，實現SQL Server數據庫遷移主要利用以下三種方法[5]。

對于數據庫跟應用系統在同一臺主機之上，數據分散較大的情況，采用第一種方法：exp/imp：這是最常用、最簡單的方法，一般是基于應用的owner級做導出導入。

第二種方法，將重新利用兩臺性能較好的機器安裝SQL 2005企業，將當前的SQL盤陣直接從舊有機器掛載在新機器上，同時實現雙機功能。 這種情況下，數據文件、控制文件、日志文件、spfile都在存儲上(一般情況下是裸設備)，可以直接把存儲掛到新機器上，然后在新機器上啟動數據庫。

還有一種rman遷移方法，rman比較適合于跨文件系統的遷移，如同平臺下的不同文件系統，當前不涉及。

應用整合：應用整合是服務器整合策略上最綜合的一步，應用整合包括把各程序應用和數據從不同的類型的服務器上移植到一個單一的服務器上。但由于擔心應用程序的沖突，目前采用虛擬化的方式為每一業務系統單獨建立操作系統，共用硬件服務器集群，隨時可以實現遷移工作，節省硬件資源。

數據集中：通過利用當前的DS4800存儲柜實現對基于ORACLE 數據庫的數據集中存儲，使用當前的DS4300存儲柜實現對基于SQL的數據庫的數據集中存儲，使用IP SAN統一作為虛擬化平臺的存儲柜，后期將使用一套備份存儲柜對以上三個存儲體系進行備份，一套備份存儲柜對全省的業務數據進行備份。

3.平臺架構

圖2 整合平臺架構圖

4.軟硬件環境概述

4.1 硬件環境

圖3 平臺拓撲圖

Oracle使用自身強大的群集技術，用兩臺IBM小機P560Q組成數據庫集群，一并負載數據庫海量數據，為污染源自動監控系統、空氣質量、地表水提供強大的硬件支撐，形成關鍵業務系統平臺；Sql server 2005企業版采用兩臺IBMX3850X5服務器組成集群，為環保門戶、環保辦公、環保公文等提供保障，形成基本業務系統平臺；六臺X3850 M2安裝vSphere，形成集群，共用IP SAN為集群共享存儲。

4.2 軟件環境

操作系統：AIX、WINDOWS 2003 SERVER 中文標準版、WINDOWS 2003 SERVER 中文企業版、REDHAT LINUX、WINDOWS 2008 SERVER 中文標準版。

數據庫：Oracle 10G、SQL SERVER 2005 企業版。

備份軟件：愛數存儲柜、系統備份、文件備份、數據庫備份。

業務軟件：環境監測平臺、公文傳輸平臺、門戶及OA辦公平臺等。

5.平臺特點

采用成熟的VMWARE數據中心虛擬化技術進行服務器整合，可以減少單位硬件的投入，只需增加服務器相應性能配件即可。減少硬件意味著可以使硬件和運營成本降低 50%，并使能源成本降低 80%。

業務應用系統進行虛擬化，關鍵數據平臺、基本數據平臺獨立雙機群集使用，保證可靠性、可管理性和性能穩定性，為更好的進行數據讀寫、數據查詢提供支撐。

通過數據中心部署備份存儲存儲柜，通過單一WEB界面實現數據備份、恢復、容災，實現了對ORACLE、SQL、文件、系統的可靠備份，保證了數據安全性。內置的虛擬介質池功能，使設備具有容量與處理性能呈線性增長的特性，可滿足大規模的備份需求。通過本地備份存儲柜、異地備份存儲柜、市級備份存儲柜的融合，實現了關鍵數據互備、關鍵數據異地數據容災，有效地解決因地震、水災、火災、盜竊等事故可能造成的公司數據丟失的問題。

6.平臺現狀及應用

安徽省環境信息中心目前已經實現了服務器集中和服務器整合兩個階段，初步實現了數據整合及應用整合，后期將通過業務遷移、硬件更新、備份存儲柜的使用來實現完全的數據整合和應用整合，并形成完整的省級環保業務數據集中平臺。

形成統一的數據集中平臺后將會為下一步的信息化發展打好良好基礎，新業務的上線可以很便利地融入到當前系統中，同時會有一個統一的標準來進行約束，不需要進行孤島式建設，同時可以對數據進行統一的備份和恢復，實現了系統和數據的安全性。

[1] 徐光.環境在線監測監控管理與發布系統[J].中國環境監測， 2006，（8）：22-32.

[2] 張維明.數據倉庫原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2002：57-63.

[3] 陳秀英.大型ORACLE數據庫系統的優化設計方案[J] .艦船科學技術，2009，（2）：33-34.

[4] 胡嘉璽.虛擬智慧——VMware vSphere運維實錄[M].清華大學出版社.

[5] 楊志強.SQL Server數據庫管理、升級與轉移[M].電子工業出版社.