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鋼鐵行業(yè)的信息化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展周期一般都比較長，隨著行業(yè)的變動，信息化的發(fā)展缺少整體的規(guī)劃，導(dǎo)致信息系統(tǒng)架構(gòu)分散，獨立，業(yè)務(wù)積累到一定程度之后，形成了多個信息孤島，不僅無法實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)互融互通，甚至連基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)安全也難以保證，本方案以東北某鋼鐵企業(yè)信息化為例，通過軟件定義存儲實現(xiàn)對現(xiàn)有基礎(chǔ)存儲的整合與改造，目的是采用盡可能少的投資和業(yè)務(wù)影響來實現(xiàn)架構(gòu)的整合和升級改造，為大數(shù)據(jù)與智能制造提供一個健康的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。

1 鋼鐵行業(yè)信息化現(xiàn)狀 

目前我國鋼鐵企業(yè)一般都采用一級，二級，三級，四級的概念來對信息化的功能進(jìn)行區(qū)分，一級、二級、三級都有了一定的積累，有的已經(jīng)達(dá)到比較高的水平，雖然不同鋼鐵企業(yè)具體自動化程度有所不同，但從整個行業(yè)看，基礎(chǔ)自動化、過程自動化在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并伴隨自動化技術(shù)的發(fā)展而逐步加深，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推動了無紙化辦公，推動了各種生產(chǎn)管控，推動了ERP系統(tǒng)的發(fā)展，逐漸的形成了四級系統(tǒng)。這種分層的結(jié)構(gòu)很好的區(qū)分了現(xiàn)場控制，過程控制，制造執(zhí)行，經(jīng)營管理的職能，但是卻也因為發(fā)展的時期不同，采用的技術(shù)不同，缺少統(tǒng)一的管理規(guī)劃等原因，導(dǎo)致各級系統(tǒng)之間缺乏聯(lián)動。由于各級使用不同廠家的產(chǎn)品。上線時間跨度也比較大，上線系統(tǒng)上線時缺乏信息化整體規(guī)劃概念，各級系統(tǒng)的硬件環(huán)境多為單臺PC服務(wù)器，有些服務(wù)器甚至硬盤連RAID保護(hù)都沒有，系統(tǒng)上線后硬件缺乏維護(hù)，硬件上的應(yīng)用數(shù)據(jù)和環(huán)境沒有備份，使各級系統(tǒng)運行在一個薄弱而獨立的硬件環(huán)境中。雖然有些鋼鐵企業(yè)的四級網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)有了一定的規(guī)模，具備了虛擬化甚至云計算的環(huán)境，但是卻無法突破一級、二級、三級網(wǎng)絡(luò)之間的物理限制，無法對下級網(wǎng)絡(luò)中的各系統(tǒng)進(jìn)行管理和運維。

以我看到的環(huán)境為例，一套工業(yè)系統(tǒng)，運行在一臺Dell的pc服務(wù)器上，單機運行，服務(wù)器只有一塊硬盤，預(yù)裝的英文win2000系統(tǒng)，上面的應(yīng)用就更為復(fù)雜。這樣一臺服務(wù)器放置在生產(chǎn)廠區(qū)中，沒有一個合格的機房環(huán)境，大約7年后。這臺服務(wù)器硬件故障，配套的硬件早已經(jīng)停產(chǎn)了，上面的整套系統(tǒng)根本無法遷移出來。這種情況在鋼鐵行業(yè)中并不少見，陳舊的應(yīng)用系統(tǒng)控制著價值過千萬，甚至上億的設(shè)備，但是這些控制系統(tǒng)卻少有備份。

鋼鐵企業(yè)信息化是一項龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，然而信息化浪潮的快速襲來使部分鋼鐵企業(yè)為趕潮流不落后于其他企業(yè)而倉促上馬信息化項目，導(dǎo)致其信息化建設(shè)缺乏必要的深入調(diào)研，對自身情況、需求以及信息化缺乏深入客觀的認(rèn)識，致使其信息化項目的整體規(guī)劃不合理。

2 問題分析

  從上述的現(xiàn)狀中，不難看出鋼鐵行業(yè)中的四級網(wǎng)絡(luò)一般都建設(shè)的相對成熟，而二級，三級網(wǎng)絡(luò)因為種種原因，多數(shù)處于一個相對落后，獨立的狀態(tài)，也因為這樣，讓底層各級網(wǎng)絡(luò)暴露出了很多的風(fēng)險和問題。

（1）系統(tǒng)獨立，讓各個信息系統(tǒng)成為了安全孤島

由于缺乏整體規(guī)劃，系統(tǒng)上線時候很少會考慮到硬件和網(wǎng)絡(luò)層面的架構(gòu)方案，整個硬件系統(tǒng)都比較簡單，缺乏冗余架構(gòu)的保護(hù)，多數(shù)都是單臺服務(wù)器運行，讓一個個信息系統(tǒng)成為孤島，甚至連基本數(shù)據(jù)和系統(tǒng)環(huán)境的備份都沒有。

（2）設(shè)備獨立，資源浪費

硬件的發(fā)展和成本的降低讓服務(wù)器的配置越來越高，但是對于一個個獨立的服務(wù)器來說，更多的硬件資源卻無法發(fā)揮作用。每套獨立的系統(tǒng)消耗著電力，溫度，環(huán)境等無形的資源卻只能發(fā)揮出不到一半的效率，這種情況造成了極大的浪費。

（3）基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法有效采集，分析，利用。

由于基礎(chǔ)工業(yè)控制模塊上線比較早，缺乏整體的規(guī)劃，目前鋼鐵行業(yè)中的基礎(chǔ)工業(yè)控制模塊相對都比較獨立，很多地方都是整個生產(chǎn)線，或者整個生產(chǎn)廠共用一個工業(yè)儀表，基礎(chǔ)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確的反映，缺乏良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓這些數(shù)據(jù)也無法準(zhǔn)確有效的傳輸?shù)蕉墸壓退募壘W(wǎng)絡(luò)中用來做生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析。這就讓管理層與底層的生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間沒有有效的信息溝通，無法及時了解真實的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，難以做出準(zhǔn)確的生產(chǎn)預(yù)判。

傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)信息化架構(gòu)如圖：

3 方案設(shè)計

為了改變現(xiàn)有二級，三級中信息孤島，單一設(shè)備，數(shù)據(jù)，應(yīng)用缺乏安全保護(hù)，存儲資源沒有充分利用等問題，我們把二級，三級，四級結(jié)合，搭建一套完善的虛擬化云環(huán)境，將原本獨立分離的各級工業(yè)控制系統(tǒng)遷入到云環(huán)境中，實現(xiàn)資源池化，統(tǒng)一管控。為了支撐這樣的虛擬云架構(gòu)，我們采用了IBM SVC虛擬化存儲，通過SVC實現(xiàn)兩地三中心架構(gòu)來形成一個堅固的信息化安全架構(gòu)。

由于鋼鐵行業(yè)受生產(chǎn)廠區(qū)影響，信息化網(wǎng)絡(luò)相對都比較集中，根據(jù)實際的需求以及地域性的限制，方案采用SVC Stretch Cluster，和Global Mirro的方式實現(xiàn)兩地三中心架構(gòu)，徹底消除了原有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的豎井式架構(gòu)。

3.1 首先，我們采用IBM SVC設(shè)備來對現(xiàn)有的異構(gòu)存儲進(jìn)行整合。

鋼鐵行業(yè)的存儲很多時候都是隨著一個應(yīng)用項目上線，但缺乏整體考慮的項目上線往往造成了多臺性能不高，資源不足的存儲同時存在與網(wǎng)絡(luò)中，每套存儲只服務(wù)一個或者幾個應(yīng)用系統(tǒng)，無法發(fā)揮更好的性能，形成了一個個的單點故障。為了解決這種情況。我們首先要先通過SVC來整合現(xiàn)有的異構(gòu)存儲，充分利用現(xiàn)有的硬件資源形成資源池。

要實現(xiàn)多種品牌，型號的存儲的異構(gòu)整合，就要解決，磁盤利用率，數(shù)據(jù)遷移停機時間，跨存儲數(shù)據(jù)拷貝，統(tǒng)一管理，擴容許可這些問題。而要解決這些問題也有多種的虛擬化方式來解決，這里我們選用了性價比更高，更穩(wěn)定高效的基于中間層的虛擬化產(chǎn)品IBM SVC，因為：

（1）SVC具備靈活的磁盤管理功能，極大的提高了存儲管理的效率，例如可動態(tài)創(chuàng)建和擴展邏輯卷等。 而且，SVC為各種不同的存儲設(shè)備提供了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)復(fù)制平臺， 例如瞬間復(fù)制 FlashCopy和遠(yuǎn)程復(fù)制 Remote Mirroring。 這些復(fù)制功能都允許源磁盤卷和目標(biāo)磁盤卷可以存在于不同品牌的磁盤陣列上。

（2）透明的數(shù)據(jù)遷移：當(dāng)SVC被加入到一個現(xiàn)有的SAN 環(huán)境中時，不需要做數(shù)據(jù)遷移， SVC 把現(xiàn)有的磁盤配置原封不動的繼承下來（這是SVC的Image mode）， 這樣對服務(wù)器上的應(yīng)用是完全透明的。當(dāng)SVC完全配置好以后， 它又可以將原先磁盤上的卷及數(shù)據(jù)透明的遷移到其他真正的虛擬卷中。 所有的遷移過程對服務(wù)器透明，因此不需要中止應(yīng)用。

（3）IBM SVC是一個軟硬件集成化的產(chǎn)品，專業(yè)的虛擬存儲軟件運行在集群式的硬件引擎上。 它使用了定制的IBM System x 服務(wù)器，運行的存儲操作系統(tǒng)是基于 Linux kernel的。 與SAN網(wǎng)絡(luò)接口是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的HBA卡。由于SVC是為一個完全開放的存儲環(huán)境設(shè)計的， 兼容各種不同的存儲設(shè)備。用戶可以將各種存儲方案融合其中，而不用擔(dān)心SVC會有什么封閉性。 SAN Volume Controller 天生具備靈活的擴展能力，可以使用戶在存儲性能和存儲容量方面平滑無縫的升級。
    例如，擴展控制器個數(shù)可以增加性能，而往存儲池中增加磁盤則可以增加容量， 這兩方面的擴張都可以在線完成，不需要中止應(yīng)用。SVC的主控臺提供了自動向IBM服務(wù)中心報警和遠(yuǎn)程支持的能力。

（4）靈活開放的體系結(jié)構(gòu) 

（5）易于實施  

（6）易于在性能和容量雙向發(fā)展　　

（7）企業(yè)級的高可靠性和穩(wěn)定性　

（8）提供SSD固態(tài)盤和Easy Tier的支持

對固態(tài)設(shè)備 （SSD） 的創(chuàng)新緊密集成支持 專為關(guān)鍵應(yīng)用程序數(shù)據(jù)提供超高的性能 SVC 架構(gòu)可將 SSD 的性能和容量擴展至高達(dá) 2.4 TB 和每秒 800,000 次讀 I/O，卻只需極小的入門級配置，這有助于使 SSD 更加經(jīng)濟實惠 將數(shù)據(jù)移入/移出 SSD，而不造成中斷；在硬盤驅(qū)動器上創(chuàng)建固態(tài)驅(qū)動器數(shù)據(jù)的副本

3.2 為了消除突發(fā)故障導(dǎo)致的核心生產(chǎn)業(yè)務(wù)中斷，方案中采用SVC Stretch Cluster拉伸式集群架構(gòu)來搭建生產(chǎn)中心第二機房，與第一機房形成雙活架構(gòu)，基于vDisk Mirror特性，將SVC集群的兩個節(jié)點分別部署在兩個站點。兩個站點間通過光纖連接，形成集群。在兩個站點分別連接不同的存儲陣列，兩個站點間的SVC節(jié)點處于同一個集群，每個站點占一半的SVC節(jié)點。通過這種方式，提供存儲雙活解決方案。

SVC Stretch cluster的風(fēng)險在于同一I/O GROUP只有兩個SVC節(jié)點，本地一個，災(zāi)備一個。本地SVC節(jié)點故障，則切往了災(zāi)備SVC節(jié)點，冗余度來說，本地有點單點的感覺；另外SVC Stretch cluster對兩個站點間的鏈路要求很高，需要穩(wěn)定度高，時延和抖動盡量小，如果兩中心間鏈路中斷，那么兩個中心的SVC節(jié)點讀寫將HOLD住，直到第三站點仲裁選舉出勝利站點，如果所有業(yè)務(wù)主機均通過SVC節(jié)點訪問存儲，所有業(yè)務(wù)將有一段時間被中斷，中斷時間取決于兩個站點間距和仲裁時間。而在本方案中之所以選用這種方式，是基于鋼鐵行業(yè)的特點考慮。

鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)基地往往規(guī)模都比較大，又相對集中，形成一定規(guī)模的區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離廣，所有生產(chǎn)信息點的匯聚受地理條件限制，無法像銀行，政府一類的單位實現(xiàn)大跨度的雙活結(jié)構(gòu)，所以 本方案中的雙活機房距離相對較近，兩機房之間有條件直接鋪設(shè)多條專用的主干光纜來既實現(xiàn)雙活又最大限度的消除延遲，抖動等線路質(zhì)量的影響。

鋼鐵行業(yè)的信息化發(fā)展參差不齊，但基本上都有了一定的規(guī)模，無法按照全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一樣去考慮雙活，要做到盡可能小的影響現(xiàn)有的生產(chǎn)業(yè)務(wù)，又要實現(xiàn)業(yè)務(wù)的高可用，就只能逐步去改造信息架構(gòu)，通過分步的實施來降低全面的架構(gòu)改造帶來的風(fēng)險。

鋼鐵行業(yè)中，多數(shù)現(xiàn)存大量的存儲和設(shè)備，全新的架構(gòu)改造會造成這些設(shè)備資源的浪費，通過分步實施，充分利用現(xiàn)有的硬件資源逐步實現(xiàn)雙活，對于低迷的鋼鐵行業(yè)來說，可以一定程度的減輕企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

對于鋼鐵行業(yè)，生產(chǎn)，辦公的信息化為位內(nèi)部訪問，業(yè)務(wù)訪問量相對穩(wěn)定，業(yè)務(wù)的波動也是有跡可循，所以一般不會出現(xiàn)無法預(yù)估的突發(fā)訪問，引起上層系統(tǒng)由于資源不足而在兩節(jié)點中遷移。

綜合這些原因，在方案采用了SVC Stretch Cluster架構(gòu)。

3.3 因為方案中的雙活機房距離較近，為了應(yīng)對極端情況，如地震，水災(zāi)等人力可抗因素，方案中又增加了一個應(yīng)急數(shù)據(jù)中心。

在異地建設(shè)一套獨立機房，通過Global Mirror實現(xiàn)與主生產(chǎn)區(qū)中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)同步，作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的最后屏障，確保生產(chǎn)機房遭遇極端情況時候臨時生產(chǎn)指揮中心。在應(yīng)急中心中，采用全冗余架構(gòu)來保證設(shè)備的安全性，最大限度的保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全。

4 方案價值

在現(xiàn)有的鋼鐵行業(yè)中，可以對整體方案進(jìn)行分步實施，先進(jìn)行異構(gòu)存儲整合，然后建立新的生產(chǎn)機房，進(jìn)行線路改造，投入性能更好，更穩(wěn)定的存儲來作為第一機房，將原有的核心機房降級為第二機房，與第一機房形成雙活存儲架構(gòu)，配合上層虛擬云的HA，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的高可用架構(gòu)。建設(shè)應(yīng)急數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心的災(zāi)備環(huán)境。

分步的方案實施可以最大限度的保證項目成功落地運行，充分的利用現(xiàn)有的資源完成存儲虛擬化，系統(tǒng)虛擬化的云平臺底層架構(gòu)，然后建設(shè)新的機房來與現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境對接形成雙活中心，配合異地的數(shù)據(jù)容災(zāi)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成全面的保護(hù)。而其中最底層也是最重要的，就是存儲虛擬化的架構(gòu)。通過SVC實現(xiàn)存儲虛擬化的私有云環(huán)境擺脫了傳統(tǒng)存儲架構(gòu)的限制，易于擴展、自動化、基于策略或者應(yīng)用的驅(qū)動，透明性，虛擬數(shù)據(jù)路徑這些都是傳統(tǒng)存儲架構(gòu)所無法比擬的，而且還可以將現(xiàn)有的 不同規(guī)格的舊存儲進(jìn)行統(tǒng)一管理有效利用現(xiàn)有的資源，這降低了鋼鐵行業(yè)信息化的投入成本，讓那些運行了3年5年的設(shè)備可以作為輔助存儲來完成新舊存儲的升級更換。

來源：吉林通鋼自動化信息技術(shù)有限責(zé)任公司