城市軌道交通清分中心ACC架構方案研究

摘要：本文在對軌道交通清分中心ACC介紹基礎上對主系統架構進行分析，探討基于小機、一體機及通用PC等架構體系在軌道交通票務清算管理系統中的應用，并進行市場及應用需求分析。從運算處理能力、可靠性可用性和可維護性、擴展能力、安全性及性價比等方面對各架構體系深入比較研究，并給出了自動售檢票系統數據中心ACC架構設計的建議解決方案。

關鍵詞：城市軌道交通；自動售檢票；清分中心；架構

1 引言

在城市軌道交通清分中心ACC系統設計中，隨著線網規模的擴大，清分業務量變大，這對整個清分中心的架構建設提出了更高的要求[1-2]。如何規劃清分架構體系，合理選擇軟硬件，是城市軌道交通清分中心需要考慮的首要問題。在ACC系統架構選型及整個數據中心建設規劃的過程中，存在幾種不同的方案模型，每種方案有各自的特點及相應的適用場景。

2 清分中心ACC架構體系

ACC作為軌道交通線網AFC系統最上層管理中心，承擔著軌道交通網絡票務系統運行的網絡全局性的管理職能，是整個城市軌道交通AFC系統票務體系模式管理中心、數據匯集中心和票務結算處理中心[3-4]。

圖1 清分中心架構體系圖

根據ACC系統的應用特征和數據使用特征，以及與外部系統之間的關系，將ACC系統從邏輯上劃分為4個區域9個子系統。圖示為清分中心架構體系圖。

3 清分中心ACC架構方案設計

關于ACC系統處理平臺，目前主要存在三種不同的體系架構。

■ 傳統的IOE unix平臺

■ 專用的一體化處理平臺

■ 標準x86平臺（含SAN存儲和新型云平臺）

3.1 IOE unix平臺

傳統的IOE unix平臺是指由傳統的unix小型機、SAN網絡、集中SAN存儲一起構建系統架構，處理平臺主要涵蓋計算資源和存儲資源，基礎應用資源（如數據庫、中間件）在該基礎平臺之上另行部署。在地鐵行業中，主要以ibm aix小型機+ibm san存儲（或emc等其他存儲）為典型代表。屬于封閉專用的計算機系統，不同品牌的小型機架構和I/O總線也不相同，但操作系統一般是基于Unix的。

小型機在單機處理能力上具有明顯優勢。這一優勢使其在處理單一應用時，表現的比較優異。但隨著清分中心系統規模增加，以小型機為基礎的傳統數據庫架構會面臨各種瓶頸，如：服務器層接收過多數據進行處理，內存優勢無法發揮；網絡層傳輸帶寬不足，無法快速傳輸大量數據到服務器；存儲層數據量不斷增加，帶來IO瓶頸，且隨著數據長時間運行帶來的數據分布不均勻，也存在IO熱點。

傳統的最有效的解決瓶頸方法是進行擴容，以達到增加系統通道數和提升系統處理能力的目的，比如增加處理器、內存或增加網絡傳輸帶寬等，但因產品更新快擴展設備配件的可行性較低。

3.2 專用一體化處理平臺

專用的一體化處理平臺是指由一家商業公司推出的涵蓋計算、存儲乃至基礎應用資源的整體系統處理平臺，這種平臺主要以Oracle Exadata一體機為代表。IBM Netezza、EMC Greenpl及國產的華為、浪潮、曙光一體機占有部分市場。

一體機是數據倉庫類設備。在數據庫應用中，其最大優勢就是具有非常出色的大數據處理能力。它可以將數據庫與存儲分離。這種分離不是單純的物理分隔，而是將原來數據庫處理的事情，部分轉移給存儲服務器來處理，以此來減輕數據庫服務器的壓力，這無疑等于增加硬件來提供處理能力。一體機通過高效網絡，在數據庫節點和存儲節點傳送數據，交換機可以提供較高吞吐量，這大大提高了數據的傳送能力，可有效解決數據倉庫中網絡瓶頸的問題。

一體機主要特點是性能指標好，整個系統具有很好的冗余能力保證可用性，且管理方便；但是由于專屬軟硬件服務，也存在技術封閉、與外部數據交互相對困難、整體架構擴展不太容易等問題。但只要技術把控的好，可以很好的為用戶所用，提供優異的整體處理能力。

3.3 標準x86平臺

標準x86通用服務器平臺主要指基于Intel處理器架構的通用、開放系統。x86服務器在易用性、通用性、易開發性、大量的應用軟件支持上有絕對的優勢。除支持Windows外，還可兼容Linux、SCO Unix、Solaris for x86等類Unix操作系統。

國內不少用戶已開始“去IOE”化的進程，包括一些大型互聯網廠商以及金融、電信等行業的用戶。其將傳統的unix小型機替換成x86 PC服務器，并配置相應的存儲，構成x86及存儲平臺，本質上與傳統的IOE平臺類似。清分架構體系中有如cisco ucs 刀片服務器+ibm存儲（或emc等其他存儲）。

隨著云技術的發展，基x86技術新型融合云平臺[5-6]應運而生，該平臺基于標準x86服務器技術（含flash卡）、通用存儲管理技術和工業標準的高帶寬低延遲互聯網絡，將多臺普通x86服務器集成整合構建的融合云平臺。該平臺涵蓋計算資源和存儲資源，通常主要運行核心的數據庫系統，其整體架構與專用一體化平臺架構類似。

4 架構方案比選

4.1 市場分析

小型機服務器主要應用于金融、證券交易等應用程度高的重要計算領域。由于支持關鍵業務的處理且具備更高的性能指標、更好的安全性、可用性、可靠性和可擴展性，在地鐵數據中心廣泛應用。

一體機針對所有數據管理包括數據倉庫、事務處理和集成混合應用工作負載，在完整軟件、服務器、存儲和網絡服務組合方面，體現較強性能，近年來發展迅猛，頗受青睞。

通用服務器界面友好，系統安裝、網絡裝置、客戶機設置簡易，設置、管理系統直觀、方便，系統擴展靈活。但系統穩定性相對小型機服務器還有差距，安全性方面也差強人意，在一些重要的通用性能指標上無法與小型機服務器媲美，主要應用在低端市場，在地鐵小數據中心中有少量應用。

4.2 清分應用需求分析

1）運算處理能力

常見的通用服務器CPU一般都是CISC處理器；而小型機處理器叫做RISC或EPIC處理器，其所采用的RISC與EPIC 技術提供更為低主頻、低功耗的CPU技術，較小的散熱成本使小型機具有較PC Server 30-40倍的CPU可擴展性。從運算處理能力來看，小型機是優于PC-Server的。一體機在數據處理能力上具有較高性能。

2）可靠性、可用性和可維護性RAS

小型機服務器比通用服務器的RAS性能要高。但是隨著通用服務器技術的發展，目前通用服務器在安全性，可靠性和運算速度上都有了較大的提升，三者的可靠性差別并不十分大。

但就其管理性來說，一體機由于其開放架構，更易維護及管理，且提供針對所有故障類型全方位防護，包括針對磁盤、服務器和網絡的簡單故障以及復雜的站點故障和人為錯誤。一體機實現了計算能力、內存容量和 I/O 能力的最優平衡，可以提供高級別的可用性。

3）擴展能力

通用服務器具有良好的橫向和縱向擴展能力，其可通過擴充硬件搭建負載均衡集群來實現系統的高性能，該技術的最大優勢在于以低廉的成本

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