企業(yè)級信息系統(tǒng)IT基礎架構的對比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團公司 信息系統(tǒng)集成分公司，江蘇 南京 210000)

企業(yè)級信息系統(tǒng)IT基礎架構的對比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團公司 信息系統(tǒng)集成分公司，江蘇 南京 210000)

隨著電力信息化工作的推進，企業(yè)新業(yè)務需求的不斷涌現(xiàn)，信息設備的數(shù)量高速增長，企業(yè)IT基礎架構變得日益復雜。針對這種情況，研究x86服務器集群、數(shù)據(jù)倉庫一體機與小型機這三種企業(yè)級信息系統(tǒng)IT基礎架構在海量數(shù)據(jù)環(huán)境下的處理性能，基于不同IT基礎架構設備對聯(lián)機分析處理系統(tǒng)(OLAP)場景與聯(lián)機事務處理系統(tǒng)(OLTP)場景進行測試。大量業(yè)務應用系統(tǒng)測試的結果表明，x86服務器集群可以滿足企業(yè)關鍵業(yè)務系統(tǒng)的性能要求，可以替代小型機與數(shù)據(jù)倉庫一體機。具有成本低、擴展能力強、靈活度高等優(yōu)勢的x86服務器，將被更多地部署在數(shù)據(jù)中心處理重量級的工作。使用x86服務器集群架構可以很好地提升公司在IT建設過程中的技術能力，主動掌握未來IT技術發(fā)展方向。

IT；基礎架構；數(shù)據(jù)中心；聯(lián)機分析處理系統(tǒng)；聯(lián)機事務處理系統(tǒng)

0 引 言

企業(yè)IT基礎架構研究是合理規(guī)劃和安排各項信息化基礎設施，使之形成良好的IT環(huán)境，讓各種業(yè)務解決方案、應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)都能不受約束地在其上實現(xiàn)有效配合。這些基礎設施包括硬件設備、網(wǎng)絡和基礎軟件。IT基礎架構[1-4]是支持企業(yè)業(yè)務的主要驅動力，優(yōu)秀的IT基礎架構可以快速響應企業(yè)業(yè)務需求變化。隨著信息化技術的發(fā)展，如何選擇合適的IT基礎架構[5]，成為企業(yè)構建IT環(huán)境的難題。

小型機[6-7]是常見的IT基礎架構，企業(yè)中被大多數(shù)系統(tǒng)所選擇，其定位于中端與高端應用，適用于DBMS、核心計算、大型Web應用等關鍵業(yè)務。隨著信息技術的發(fā)展，x86處理器性能的高速提升，x86服務器[8]大規(guī)模集群技術的應用能夠完全滿足大多數(shù)企業(yè)關鍵應用需求，而成本上卻只有小型機的三成至五成。此外，數(shù)據(jù)庫一體機架構[9-11]也逐步引起企業(yè)的關注。

上述三種IT基礎架構的技術架構不同，系統(tǒng)特性不同，每種架構之間具有一定的可替代性。隨著公司信息化建設的不斷深入，新業(yè)務需求的不斷涌現(xiàn)，信息設備數(shù)量的高速增長，不可避免地帶來了諸多問題，包括IT煙囪式建設不利于資源的有效利用，數(shù)據(jù)中心的建設成本不斷攀升，等等。為解決公司企業(yè)級信息系統(tǒng)的IT基礎架構選型問題，基于公司營銷業(yè)務應用系統(tǒng)，通過科學測試獲得結果。文中通過對公司信息系統(tǒng)IT基礎架構進行對比研究，為企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設[12-14]提供合理的選型方案，具有十分重要的意義。

1 IT基礎架構橫向對比結果

1.1 中高端小型機

中高端小型機適用于大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大型計算系統(tǒng)、大型應用軟件和穩(wěn)定性可靠性要求非常高的關鍵業(yè)務系統(tǒng)。文中測試了HP、IBM和Oracle公司的中高端小型機，設備清單如表1所示。

通過進行性能壓力測試，考察被測設備總體吞吐量在達到測試基線值且業(yè)務響應時間在正常范圍內時所能達到的最大TPS值。

表1 被測中高端小型機

綜合測試結果，IBM P750在國網(wǎng)業(yè)務中的性能最高，HP BL890c和Oracle T4-4的性能略低于IBM P750，由于HP BL890c擁有CPU核數(shù)上的優(yōu)勢，處理能力略優(yōu)于Oracle T4-4。

1.2 數(shù)據(jù)庫一體機

一體機解決方案具有更強的數(shù)據(jù)處理能力、更優(yōu)的數(shù)據(jù)壓縮能力、更強的I/O處理能力、線性的橫向擴展能力等特點，數(shù)據(jù)庫一體機適用于公司集中部署的大型交易系統(tǒng)、分析決策型系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫資源整合場景。文中測試了Oracle、Teradata和華為的數(shù)據(jù)倉庫一體機，設備清單如表2所示。

從本次數(shù)據(jù)倉庫一體機測試結果整體分析來看，OLAP場景下Teradata 2700的性能明顯優(yōu)于Oracle X3-2和華為FusionCube，OLTP和混合負載場景下Oracle X3-2的性能明顯優(yōu)于華為FusionCube和Teradata 2700。功能性測試結果Teradata 2700、Oracle X3-2和華為FusionCube基本都滿足。

1.3 x86服務器集群

隨著x86處理器技術(多核，多線程，更大緩存)的改變，以及在大型計算工作負載中更多處理器共同工作能力的提升，x86服務器被更多地部署在數(shù)據(jù)中心。關鍵業(yè)務的定義已經(jīng)延伸到電子郵件和集群，業(yè)務處理(Business Processing)，聯(lián)機事務處理(OLTP)，ERP，CRM和其他行業(yè)應用，以及支持這些應用的數(shù)據(jù)庫。被測設備詳見表3。

表2 被測數(shù)據(jù)庫一體機

表3 被測設備表

綜合測試結果，國內外各廠商PC性能差異不大，因為采用相同的處理器芯片。x86服務器大規(guī)模集群技術的應用能夠完全滿足大多數(shù)企業(yè)關鍵應用RAS特性的要求。

2 三種IT基礎架構縱向對比研究

2.1 測試方法

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

以公司營銷業(yè)務應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為ODS數(shù)據(jù)源，各被測設備首先從ODS數(shù)據(jù)源進行測試數(shù)據(jù)的初始化裝載。正式測試前，各廠商可對測試數(shù)據(jù)和測試腳本進行優(yōu)化調試；之后采用多臺壓力機統(tǒng)一使用Loadrunner錄制的標準Java腳本調用各廠商優(yōu)化后的SQL語句，通過JDBC方式連接各數(shù)據(jù)庫一體機，分別進行各測試場景的測試，并記錄各場景在不同并發(fā)用戶下的執(zhí)行時間和被測的CPU、內存和IO等系統(tǒng)開銷情況。

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

整體測試環(huán)境主要分為測試端、應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫三大部分。其中，測試客戶端使用Loadrunner發(fā)起應用請求，應用服務器使用Weblogic發(fā)布應用系統(tǒng)，被測服務器作為數(shù)據(jù)庫服務器提供Oracle數(shù)據(jù)庫服務。在各廠商測試過程中，使用相同的測試配套環(huán)境，拓撲圖如圖1所示。

圖1 測試環(huán)境拓撲圖

2.2 測試設備

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

本次OLAP[15-16]場景主要測試了Teradata、Sybase IQ兩個廠商的數(shù)據(jù)庫，Teradata簡稱為T，Sybase IQ簡稱為S。具體被測設備信息如表4所示。

表4 OLAP場景被測設備

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

本次OLTP[17]場景硬件設備分別采用8路PC和中高小型機作為被測數(shù)據(jù)庫服務器，具體被測設備配置如表5所示。

表5 OLTP場景被測設備

2.3 測試數(shù)據(jù)與評價方法

(1)一體機、小型機、x86服務器(OLAP)。

小型機、一體機、x86服務器部分場景測試結果(OLAP)見表6。

此次性能測試分為15項，每項的響應時間為考察指標，即響應時間越小，反映設備性能越好。

他說，為民承重、興糧富國是企業(yè)的責任；他一直“思危思進思變”，通過銳意改革讓優(yōu)質資源創(chuàng)造優(yōu)質效益，讓不良資產重新整合獲得新的生機。也正是他，讓首農食品集團成為老百姓喜愛的知名品牌。

表6 小型機、一體機、x86服務器部分場景測試結果(OLAP)

在此次測試中性能指標得分為所有廠商產品在該項指標上的最小值除以該項指標的實際測試值乘以該項權重分數(shù)，計算公式如下：

(1)

其中：Xj為廠商產品在第j項指標的得分值；Mj為廠商產品在該項指標上的實際測試值；Mmin為所有廠商在該項指標上的最小測試值；Kj為該項的權重分；C為所有廠商在該項指標上的并發(fā)測試數(shù)。

通過評分體系公式，得出性能測試部分(滿分60分)的各廠商分數(shù)。SybaseIQ的x86集群總得分為29.23，Teradata的Teradata-2750一體機總得分為29.06，SybaseIQ的小型機總得分為19.73。

(2)小型機、x86服務器(OLTP)。

測試設備IBMX3850x5簡稱為I，OracleT4-1簡稱為O。4路PC與低端小型機性能對比測試結果如表7所示。

測試設備浪潮TS850簡稱浪，IBMP740簡稱I7。8路PC與中端小型機性能對比測試結果如表8所示。

表7 4路PC與低端小型機性能對比測試結果

表8 8路PC與中端小型機性能對比測試結果

3 三種IT基礎架構縱向對比結果

3.1 一體機、小型機、x86服務器對比(OLAP)

在OLAP測試場景中，Teradata一體機完成所有測試用例，且各項結果滿足性能要求；Sybase-IQ在x86平臺性能優(yōu)于小型機平臺。如圖2所示，使用4臺x86集群服務器測試結果的性能優(yōu)于Teradata一體機。三種架構中，基于x86服務器集群的性能測試綜合得分最高，性能最佳。

圖2 各架構性能測試綜合得分圖

在OLTP測試場景下，隨著并發(fā)用戶的增加，x86服務器與小型機的事務處理能力以及CPU使用率都基本上呈線性遞增態(tài)勢。x86三節(jié)點數(shù)據(jù)庫和小型機兩節(jié)點數(shù)據(jù)庫相比具有更高的可靠性，同時在事務處理能力相當?shù)那闆r下，x86服務器CPU使用率明顯低于小型機，具有更大的性能提升空間。

4 業(yè)務系統(tǒng)x86集群替代測試

4.1 測試方式

使用PMS2.0系統(tǒng)基于x86服務器和小型機的對比測試重點考察以下方面。

4.1.1 性 能

在被測設備上部署PMS2.0系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和服務器性能監(jiān)控工具，用Loadrunner根據(jù)測試模型錄制標準的測試腳本。首先，采用100、200、300、400、500等不同并發(fā)用戶執(zhí)行測試模型標準腳本，分別測試被測設備能達到的TPS值，并記錄各業(yè)務模塊的響應時間及被測設備的CPU、內存、IO等性能指標。然后，增加并發(fā)用戶數(shù)，在測試數(shù)據(jù)有效的情況下，測試出被測設備能達到的最大TPS值，并記錄各業(yè)務模塊的響應時間及被測設備的CPU、內存、IO等性能指標。

4.1.2 橫向擴展

將PMS2.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫兩節(jié)點的RAC模式橫向擴展到三節(jié)點，以考察被測設備的可擴展性；同時，使用標準測試模型腳本測試數(shù)據(jù)庫擴展后的各項性能指標。

4.2 測試對象

分別采用8路PC和中高端小型機作為被測數(shù)據(jù)庫服務器。測試對象一:華為8路PC，CPU型號Intel(R) Xeon(R) E7-8870 2.40 GHz，核數(shù)80C，內存512 G，硬盤4*300 G，操作系統(tǒng)Red Hat Enterprise Linux 6.5，數(shù)量3臺。測試對象二:IBM750，CPU型號POWER7 3550 MHz，核數(shù)32C，內存256 G，硬盤2*300 G，操作系統(tǒng)AIX6.1，數(shù)量兩臺。

4.3 測試結論

如圖3所示，x86三節(jié)點數(shù)據(jù)庫與小型機兩節(jié)點數(shù)據(jù)庫相比具有更高的可靠性，同時在事務處理能力相當?shù)那闆r下，x86服務器CPU使用率明顯低于小型機，具有更大的性能提升空間。

圖3 業(yè)務系統(tǒng)3節(jié)點8路與2節(jié)點750性能對比結果

綜合分析，x86服務器替代小型機完全具有可行性，同時考慮到系統(tǒng)運行的可靠性以及性能要求，可使用三節(jié)點的x86架構替代兩節(jié)點的小型機架構。

5 結束語

文中通過使用國網(wǎng)典型的營銷業(yè)務應用系統(tǒng)對小型機、一體機、x86服務器集群分別進行對比研究，積累了大量實際的應用數(shù)據(jù)和結果。隨后，進行了業(yè)務系統(tǒng)x86集群替代測試。研究結果表明，x86服務器集群的性能對比小型機和一體機差距較小，且x86服務器可以采用橫向擴展方式進行性能提升。因此，采用具有成本低、擴展能力強、靈活度高等優(yōu)勢的x86集群技術替代目前的小型機、一體機是企業(yè)IT建設的發(fā)展方向。使用該架構，可以很好地提升公司在IT建設過程中的技術能力，主動掌握未來IT技術發(fā)展方向。x86服務器將被更多地部署在數(shù)據(jù)中心處理重量級的工作。

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Research on Comparison for IT Infrastructure Based on Enterprise-class Information System

LI Dong-hui,WU Xiao-zhi,ZHU Guang-xin,ZHENG Lei,WANG Zhao,MIAO Jing-wen

(Information System Integration Company,Nari Group Cooperation,Nanjing 210000,China)

With the proceeding of informatization for electric power,the constant emergency of business requirements for enterprise,and the growing of devices for application systems,enterprise-class IT architecture has become increasingly complex.In view of this,the performance of three kinds of IT infrastructures including x86 server cluster,data warehouse integrated machine and minicomputer have been researched in the massive data environment.Three kinds of IT infrastructure devices have been experimented in OLAP and OLTP scenarios.The test results show that x86 server clusters can meet the performance requirements for core business system.It can replace minicomputers and data warehouse integrated machine.X86 servers,with advantages of low cost,strong expansibility and high flexibility,will be deployed in the data center to deal with more heavyweight work.The use of x86 cluster servers can greatly promote the technology in IT construction for enterprise,and actively master the future direction of IT development.

IT;infrastructure;data center;OLAP;OLTP

2015-08-27

2015-12-12

時間：2016-05-05

國家電網(wǎng)公司科技項目(524606140132)

李東輝(1970-)，男，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)通信信息。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0831.104.html

TP302

A

1673-629X(2016)06-0163-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.06.036