利用內存計算和云化技術優化企業ERP 系統

馮韶華

（酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

1 概述

酒鋼集團公司2006 年實施SAP ERP 系統至今，經過十多年的不斷深化應用，取得了很好的效果，在鋼鐵同行業和國內制造業領域都處于較高水平。目前集團公司98%的資產都應用上了ERP，其中，人力資源是全覆蓋，財務成本覆蓋了97%，采購、庫存管理和主數據覆蓋了88%，銷售和配送管理覆蓋了87%，質量管理覆蓋72%，設備維修管理覆蓋21%，項目管理覆蓋1%。酒鋼ERP 系統共使用了人力資源、財務、成本、采購、銷售、生產、質量、設備、項目管理9 大模塊，幾乎涵蓋集團的所有業務領域，集團運營都依賴于該系統的正常運行，鋼鐵板塊和有色冶金的信息化應用達到了8 個模塊之多，裝備制造板塊、節能環保和綜合利用使用了8個模塊,商貿物流、能源化工板塊使用6 個模塊，建筑板塊使用5 個模塊，服務板塊使用3 個模塊，房地產、物流、酒店、旅游、金融、醫療、資源開發等板塊使用3 個模塊,當然，有些板塊的系統模塊僅是部分應用。在鋼鐵主業，不銹鋼產線的應用較為深入，生產主線實現了1 級系統到4 級系統的全面貫通，同時在鋼鐵冶金特色的質量設計、生產計劃、發貨管理等方面也全面實現了信息化管理，在設備管理方面，企業形成了完善的維修、維護體系。

ERP 系統作為支撐集團公司業務發展的核心信息系統，為集團公司企業信息化發展發揮著重大作用，雖然在使用ERP 方面取得了很大的成績，但集團內部的應用廣度和深度還是參差不齊，還需要不斷拓展和提高，近年來，伴隨著集團公司業務的日益發展壯大，ERP 系統平臺層面也面臨著以下壓力：

1）系統平臺性能方面面臨壓力。酒鋼ERP 系統2006 上線，2011 年做過一次平臺升級，升級后的系統使用至今已接近10 年，隨著ERP 系統支持的業務的快速增長和發展，系統出現性能瓶頸，用戶登錄、執行業務操作方面都有明顯的時間等待現象，尤其是部分高頻使用報表執行查詢耗時明顯增長，有些需要執行10 個小時，財務月結業務耗時時間較長，系統響應時間較長，不時出現卡死現象等，同時目前運行的IBM 小型機的硬件已經運行接近10年，系統平臺硬件設備逐漸老化，不時出現設備故障，導致系統可靠性、可用性逐漸降低。

2）ERP 系統數據存儲空間面臨壓力。酒鋼ERP系統隨著業務快速發展，數據量增長過快，根據目前的數據增量（每月25G 左右）進行預估,3 年后將數據存儲容量將會上漲很快，數據量的持續上升，導致數據存儲空間壓力增大，勢必對存儲空間管理及性能也造成較大影響。

3）軟件版本陳舊導致出現各種系統問題。當前ERP 系統平臺的操作系統、數據庫、應用軟件、客戶端軟件也已使用接近10 年，沒有進行過升級和更新，系統、數據庫和應用軟件版本都相對陳舊，不時出現操作系統層面、數據庫層面、應用層面、客戶端層面的問題，不僅影響系統性能，同時系統安全方面也面臨著較大風險，隨著軟件技術支持的陸續停止，軟件版本的生命周期也會對后續系統運維工作帶來較大影響。

綜上所述，如何解決上述問題，如何有效提升系統效率，如何提高系統的可用性、可靠性，對酒鋼ERP 系統進行優化的需要凸顯，采用什么技術和措施成為關鍵，經過對內存計算技術和云化技術的研究基礎上，提出將當前酒鋼ERP 系統升級遷移至HANA 平臺、應用系統進行云化的策略，以更加高效平穩的支持公司業務的快速發展。

2 內存計算技術和云化技術

2.1 內存計算技術的特點、優勢和內存數據庫

在內存計算模式下,所有的數據在初始化階段全部加載到內存中,數據及查詢的操作都在高速內存中執行,CPU 直接從內存讀取數據,進行實時地計算和分析,減少了磁盤數據訪問,降低了網絡與磁盤I/O 的影響,大幅提升了計算處理的數據吞吐量與處理的速度,減少了原本占大量計算資源的I/O 開銷。

通過內存計算的應用,避免了I/O 瓶頸,以前在數小時、數天時間內計算的結果,在內存計算環境中,可以在數秒內完成，基于該特點和優勢，內存計算技術在內存數據庫方面得到廣泛應用。SAP 公司在2012 年推出的HANA 內存數據庫得到學術界和工業界的廣泛關注。

HANA 數據庫是新一代運行于x86 架構的內存計算平臺，是高性能的軟硬件一體化的系統，HANA 數據庫平臺能夠實現數據庫重構，業務表簡化，減少冗余，數據實現進一步壓縮，數據容量較傳統提升5-10 倍，同時HANA 平臺提供的應用開發、高級分析、數據集成、質量和數據庫服務可以加速支持企業數字化轉型。HANA 的技術特點和優勢如圖1 所示。

圖1 HANA 的技術特點和優勢

2.2 云化技術的特點、優勢和酒鋼私有云

云化技術是基于云計算商業模式應用的網絡技術、信息技術、整合技術、管理平臺技術、應用技術等的總稱，可以組成資源池，按需所用，靈活便利。云計算技術是云化技術的重要支撐，云計算的可貴之處在于高靈活性、可擴展性和高性比等，與傳統的物理模式相比，其具有如下優勢與特點：

1）虛擬化技術。虛擬化突破了時間、空間的界限，是云計算最為顯著的特點，虛擬化技術包括應用虛擬和資源虛擬兩種。

2）動態可擴展。云計算具有高效的運算能力，在原有服務器基礎上增加云計算功能能夠使計算速度迅速提高，最終實現動態擴展虛擬化的層次達到對應用進行擴展的目的。

3）按需部署。不同的應用對應的數據資源庫不同，所以用戶運行不同的應用需要較強的計算能力對資源進行部署，而云計算平臺能夠根據用戶的需求快速配備計算能力及資源。

4）靈活性高。目前市場上大多數IT 資源、軟、硬件都支持虛擬化，比如存儲網絡、操作系統和開發軟、硬件等。虛擬化要素統一放在云系統資源虛擬池當中進行管理，可見云計算的兼容性非常強，不僅可以兼容低配置機器、不同廠商的硬件產品，還能夠獲得更高性能計算。

5）可靠性高。云服務器故障也不影響計算與應用的正常運行，因為單點服務器出現故障可以通過虛擬化技術將分布在不同物理服務器上面的應用進行恢復或利用動態擴展功能部署新的服務器進行計算。

6）性價比高。將資源放在虛擬資源池中統一管理在一定程度上優化了物理資源，用戶不再需要昂貴、存儲空間大的主機，減少費用。

7）可擴展性。用戶可以利用應用軟件的快速部署條件來更為簡單快捷的將自身所需的已有業務以及新業務進行擴展，在對虛擬化資源進行動態擴展的情況下，同時能夠高效擴展應用，提高計算機云計算的操作水平。

酒鋼私有云就是依據云計算技術架構和發展趨勢，結合酒鋼實際情況，本著先進、實用的原則，充分發揮云平臺集中集約優勢，整合共享資源，將酒鋼現有IT 大部分基礎架構轉變成基于虛擬化的私有云，通過高性能服務器組、大容量存儲設備、虛擬化和云管理軟件搭建成私有云平臺，可按需提供信息化基礎架構的計算、存儲、網絡和安全虛擬資源，為酒鋼ERP 云化可提供資源基礎。

3 酒鋼ERP 系統升級優化技術實現

3.1 酒鋼ERP 系統升級優化目標

通過對酒鋼ERP 系統平臺的升級和云化的技術設計，在保障數據完整性和業務的正常的前提下，實現ERP 系統從硬件、操作系統、應用、數據庫等的整體升級，同時實現應用的云化創新，達到提升系統性能、改善人機交互等目標。

3.2 酒鋼ERP 系統升級優化主要內容

1）制定出具有一定前瞻性的軟件和硬件層面的整體規劃，制定出明確的升級和云化技術策略和路線，有效保障酒鋼ERP 系統的投資保值和增值。

2）按照規劃設計，在保證ERP 業務正常、數據完整的情況下，完成從硬件、操作系統、應用、數據庫層面的升級和云化轉換，包括：ERP 軟件版本升級、ERP 操作系統從AIX 轉換為最新最穩定的SUSE、數據庫從Oracle 轉換至最新最穩定的HANA、硬件轉換為規劃中的HANA 硬件及云化資源。

3）在停機要求時間內實現系統整體切換，完成業務、數據測試。

3.3 實現系統云化和高可用

本次將ERP 應用層全面云化。從系統硬件層面，將原有封閉的AIX 小機架構切換為開放的基于X86 高性能計算資源的酒鋼私有云平臺上的云服務器，提高了硬件的計算能力和運行穩定性。從應用軟件層面，將原有的SAP ECC6.0 EHP5 升級到最新的ECC6.0 EHP8 版本，提供了新的業務功能和優化應用性能。同時在將ERP 的應用系統全部云化的基礎上進一步部署了HA 高可用架構，提高ERP 系統的穩定性。具體實現內容如下：

1）系統云化。本次系統云化實施，將新ERP 系統服務器（除生產系統數據庫服務器外）全部部署在酒鋼私有云平臺，為其分配云計算資源池、存儲資源池、網絡資源池和安全資源池，并通過升級將ERP 生產系統應用服務器、ERP 開發系統應用服務器、ERP 開發系統HANA 數據庫服務器、ERP 測試系統應用服務器、ERP 測試系統HANA 數據庫服務器全部從物理服務器遷移到私有云平臺的云服務器，同時在私有云平臺上還新部署了ERP 生產系統Fiori 前端應用服務器、ERP 開發系統Fiori前端應用服務器和ERP 測試系統Fiori 前端應用服務器，如圖2，圖3 所示。

圖2 生產系統云化架構圖

圖3 開發測試系統云化架構圖

2）系統高可用。在ERP 生產環境中采用兩臺生產應用服務器部署Cluster 集群架構，集群軟件采用SuSe Linux 集群軟件。資源配置部署了300GB 左右的共享存儲，用于SAP ERP 應用層的ASCS 服務和全局文件系統，默認情況下ASCS 服務運行在SAPPRD01 節點上，當01 節點故障時，會自動切換到02節點。ERP 生產系統在HA 架構的基礎上，采用了2臺以上DI 應用服務器，以提高并發用戶數據負載能力。HANA 數據庫采用HANA 的集群技術，默認數據庫服務運行在hanaprd01 節點上，當01 節點故障時，HANA 切換到02 節點，如圖4 所示。

圖4 系統高可用架構圖

3.4 實現數據庫轉換至內存數據庫HANA

本次將SAP HANA 內存計算技術創新應用到酒鋼ERP 系統中，充分利用了HANA 列式存儲數據壓縮特性、多核心并行計算特性、動態數據聚合特性、數據全內存計算特性等眾多新技術，為ERP系統帶來更高的性能和數據壓縮比。同時未來可利用HANA 的AI 算法庫為ERP 業務帶來更多創新應用。

1）遷移方式和技術路線。在對酒鋼ERP 系統現狀充分調研的基礎上，結合酒鋼ERP 系統停機時間的要求，為避免升級數據庫對源系統的影響，酒鋼ERP 系統升級采用SAP 的DMO 升級方法和SUM遷移工具，系統從物理服務器遷移到私有云平臺，數據庫從ORACLE 11G 遷移至HANA 2.0 SP3。該技術路線的特點風險最小，停機時間最短，系統升級和數據庫遷移一次進行，數據庫層面不做變動，一次停機，同時如果發生問題，可以迅速恢復原系統進行業務操作。遷移路線圖如圖5 所示。

圖5 遷移路線圖

2）升級系統架構變遷。首先將AIX 小機的系統升級到SUSE Linux,對系統應用進行遷移到新的操作系統中，然后對ERP 系統進行升級，升級中將ORACLE 數據庫遷移到HANA 數據庫中，并進行參數的優化配置。升級系統架構變遷如圖6所示。

圖6 升組系統架構變遷

4 酒鋼ERP 系統升級優化后的效果

4.1 ERP 系統升級優化后性能指標提升

通過本次升級實施，酒鋼ERP 系統技術性能指標得到了大幅提升。

1）SAP ERP 系統數據庫升級遷移到HANA 后，實際數據量壓縮倍數達3.6 倍以上，有效緩解存儲空間壓力。

2）由于數據大幅壓縮，數據庫備份時間從8h縮減至30min，備份速度提升16 倍以上，有效緩解網絡帶寬壓力和備份時的系統資源占用。

3）高頻使用報表查詢速度均有提升，部分報表提升效果非常明顯，大幅提高了業務用戶的工作效率，財務月結的效率也得到大幅提升，同時用戶登錄響應很快，有效提升了用戶體驗。表1 為部分報表、查詢和分析時間提升表。

表1 部分報表、查詢和時間分析

4.2 ERP 系統升級優化后成果和效益

1）酒鋼ERP 系統從傳統的ORACLE 數據庫成功切換為先進的內存計算數據庫HANA，ECC 應用升級到最新版本。

2）酒鋼ERP 系統升級后性能得到了極大的提升，各類報表查詢耗時大幅度降低，工作效率明顯提升。酒鋼宏興股份公司的收發存報表查詢，以前耗時2h，現在僅需要53s，速度提升135.8 倍；酒鋼西部重工公司銷售訂單結果分析查詢，以前耗時10h，現在耗時651s，速度提升55.3 倍；酒鋼宏興股份公司碳鋼薄板廠冷軋成本對象差異結算查詢，以前耗時3h，現在耗時425s，速度提升25.4 倍。

3）酒鋼ERP 系統數據實現了較大優化壓縮，數據量壓縮到原來的三分之一，緩解了現有存儲壓力，極大節省了未來存儲成本，有效優化了ERP 系統數據量。

4）新系統實現了云化，ERP 系統被遷移到酒鋼私有云，節省了老舊設備淘汰需要購買新物理服務器進行替代的投入成本，并提升了系統的資源利用率、可靠性和可用性。

5）酒鋼ERP 系統升級后，運行效率提升明顯，生產經營工作效率提升明顯，同時帶來間接的管理邊際效益，月結時間的提前，更及時反映公司當前的運營狀態，可以更快速的做出經營決策，提高公司管理效率。

5 結論

通過本次利用內存計算和云化技術，完成了酒鋼ERP 系統優化，解決了系統面臨的設備老化、系統性能下降、存儲增長過快導致的存儲空間壓力和軟件版本陳舊導致的各類系統問題。ERP 系統優化后，系統全面升級，數據實現了較大壓縮，性能得到了極大提升，各類報表查詢耗時大幅度降低，工作效率明顯提升。酒鋼ERP 系統的優化實現，使得酒鋼ERP 系統平臺更加可靠、高效、穩定，為更好地發揮ERP 系統作為支撐集團公司業務發展的核心作用和后續的深化應用奠定了扎實的基礎。