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廣州地鐵自動售檢票系統(tǒng)（Automatic Fare Collection ，AFC）是基于計算機、通信、網(wǎng)絡、自動控制等技術，實現(xiàn)城市軌道交通售票、檢票、計費、收費、清分、管理等全過程的自動化系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)共分為車票、車站終端設備、車站計算機系統(tǒng)、線路中央計算機系統(tǒng)、清分系統(tǒng)五個層次。其中清分系統(tǒng)亦即軌道交通清分綜合中央計算機系統(tǒng)(Integrated Central Computer System，ICCS)為AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，主要用于廣州市軌道交通各條線路之間，與公交系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)及其他相關系統(tǒng)之間的清算分賬、車票交易數(shù)據(jù)的處理及統(tǒng)計分析，同時還具備對線路AFC系統(tǒng)設備運營管理的功能。ICCS遠期定位于整個廣州市及珠江三角洲城際軌道交通系統(tǒng)的清分中心和AFC運營管理中心，服務于整個廣州市軌道交通線路的收益清分，實現(xiàn)整體處理車票交易數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析，但不涉及具體線路的內(nèi)部運作。
清分體系是軌道交通線網(wǎng)票務數(shù)據(jù)的頂級收斂口，其建立及原則的制定最終服務于“數(shù)據(jù)綜合應用”的目的，除了滿足日常的結(jié)算業(yè)務外，更重要的是使得體系內(nèi)所匯集的各類票務數(shù)據(jù)能被有效整合、利用。為了提高清分系統(tǒng)的健壯性和可用性，增強系統(tǒng)抵御突發(fā)性災難的能力，建立了容災系統(tǒng)，即使發(fā)生系統(tǒng)災難，也能快速地恢復系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，確保業(yè)務的連續(xù)性。
1 容災技術概述
容災(disater tolerant)是指除了本地系統(tǒng)以外，用戶另外建立的冗余系統(tǒng)，當災難發(fā)生本地系統(tǒng)受到破壞時，冗余系統(tǒng)可以接管用戶正常的業(yè)務，達到業(yè)務不間斷的目的。容災表現(xiàn)為一種未雨綢繆的主動性，而不是在災難發(fā)生后的“亡羊補牢”。
1.1 容災原理
容災技術的基本原理就是數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)備份是指為防止由系統(tǒng)故障所導致的數(shù)據(jù)丟失，而將全部或部分數(shù)據(jù)生產(chǎn)中心的主機系統(tǒng)存儲設備復制到其他的存儲介質(zhì)的過程。數(shù)據(jù)備份是用戶進行容災系統(tǒng)建設的第一步，也是最終容災系統(tǒng)恢復的基礎。
隨著業(yè)務數(shù)據(jù)的不斷增加和可用性要求不斷提高，傳統(tǒng)的離線、在線備份根本無法滿足需求。要想達到抵御災難的目的，必須選用專門的軟硬件設施，制定相應的容災方案。雖然容災的核心是備份，但其不同于一般意義上的數(shù)據(jù)備份，因為通常的備份存儲系統(tǒng)總是與工作系統(tǒng)處于同一位置，而容災備份是通過在異地建立和維護一個備份存儲系統(tǒng)，利用地理上的分離來保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對災難性事件的抵御能力。因此，容災與備份的根本區(qū)別在于容災不僅要保證企業(yè)數(shù)據(jù)的安全可靠，同時要保證業(yè)務的連續(xù)性。
1.2 容災系統(tǒng)的構成
容災系統(tǒng)應包括兩個層面的問題：數(shù)據(jù)容災和應用容災。
數(shù)據(jù)容災就是指建立一個異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是本地關鍵應用數(shù)據(jù)的一個實時復制。在本地數(shù)據(jù)及整個應用系統(tǒng)出現(xiàn)災難時，系統(tǒng)至少在異地保存一份可用的關鍵業(yè)務的數(shù)據(jù)。應用容災是在容災的基礎上，在異地建立一套完整的與本地系統(tǒng)相當?shù)膫浞輵孟到y(tǒng)，在災難情況下，遠程系統(tǒng)迅速接管業(yè)務運行。數(shù)據(jù)容災是容災系統(tǒng)的基本要求，而應用容災是系統(tǒng)建設目標，應用容災必須建立在數(shù)據(jù)容災的基礎之上，通過整合應用系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)等各種資源來實現(xiàn)。
1.3 容災關鍵技術
在建立容災系統(tǒng)時會涉及到多種技術，目前，關鍵的技術主要有：遠程復制技術、快照技術、基于SAN的互連技術、虛擬存儲等。
1.3.1 遠程復制技術
遠程復制技術是將主點數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)復制到遠程的備份數(shù)據(jù)中心，隨著更新在主站點的執(zhí)行，遠程站點保持與主站點的同步，遠程復制技術是容災備份技術的核心技術，同時也是保持遠程數(shù)據(jù)同步和實現(xiàn)災難恢復的基礎。
1.3.2 快照技術
快照是通過軟件對要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號LUN和快照cache。在快速掃描時，把備份過程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時快速拷貝到快照cache中。快照LUN是一組指針，它指向快照cache和磁盤子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊(在備份過程中)。在正常業(yè)務進行的同時,利用快照LUN實現(xiàn)對原數(shù)據(jù)的一個完全的備份。它可使用戶在正常不受影響的情況下，實時提取當前在線業(yè)務數(shù)據(jù)。其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統(tǒng)業(yè)務的連續(xù)性，為實現(xiàn)系統(tǒng)真正的7×24運轉(zhuǎn)提供了保證。
遠程復制技術往往同快照技術結(jié)合起來實現(xiàn)遠程備份，即先通過遠程復制技術把數(shù)據(jù)備份到遠程的存儲系統(tǒng)中，再用快照技術把遠程存儲系統(tǒng)中的信息備份到遠程的磁帶庫、光盤庫中。
1.3.3 基于SAN的互連技術
主點數(shù)據(jù)中心和備點數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，可通過運用SAN的遠程復制技術來實現(xiàn)。目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠程數(shù)據(jù)容災備份技術。它們是基于IP的SAN的互連協(xié)議，將主點數(shù)據(jù)中心SAN中的信息通過現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡，遠程復制到備援中心SAN中。當備點數(shù)據(jù)中心存儲的數(shù)據(jù)量過大時，可利用快照技術將其備份到磁帶庫或光盤庫中。這種基于IP的SAN的遠程容災備份可以跨越LAN、MAN和WAN。
1.3.4 虛擬存儲
虛擬存儲技術在系統(tǒng)彈性和可擴展性上開創(chuàng)了新的局面，它將幾個IDE或SCSI驅(qū)動器等不同的存儲設備串聯(lián)為一個存儲池。存儲集群的整個存儲容量可以分為多個邏輯卷，并作為虛擬分區(qū)進行管理。
2 容災技術在城市軌道交通系統(tǒng)中的應用
圖 1 容災系統(tǒng)組成框圖
2.1 數(shù)據(jù)級容災的實現(xiàn)
2.1.1 數(shù)據(jù)復制產(chǎn)品
容災系統(tǒng)中的遠程數(shù)據(jù)復制產(chǎn)品選用Sybase 復制服務器RS(Replication Server)。該技術是Client/ Server環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)高可用性的一種方法。一個完整的復制服務器RS系統(tǒng)應包括:主備點ASE ,RS(Replication server) , LTM(Log Transfer Manger) 或Rep Agent，RSSD(RS System Database)，如圖2所示。RS的復制分為基于表的復制和數(shù)據(jù)庫的復制兩種。考慮到數(shù)據(jù)一致性維護的簡易性，采用基于數(shù)據(jù)庫整庫的復制模式。
圖2 sybase復制結(jié)構示意圖
為不影響清算業(yè)務的正常運行，復制同步在非業(yè)務進行時間進行,其中主點復制器名為：PS，備點服務器名為：BS，復制服務器名為：ccds_rep，復制服務器系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫名為：RSSD，預復制的數(shù)據(jù)庫名為：dt_center,復制同步過程如下:
1、停用主點數(shù)據(jù)庫dt_center的Rep agent 線程
isq1 -Usa -P -SPS
> use dt_center
> go
> sp_stop_rep_agent dt_center
> go
2、執(zhí)行忽略輔助截斷點操作，以免在復制未開啟時主點的日志堆積導致日志空間的不可用
> dbcc settrunc (‘ltm’,‘ignore’)
> go
3、 截斷主點數(shù)據(jù)庫dt_center的日志
dump tran dt_center with truncate_only
4、備份主點數(shù)據(jù)庫dt_center
dump database dt_center to‘/export/home/sybase/dt_center.dmp’
2.1.3 數(shù)據(jù)復制同步步驟
1、以單用戶模式重啟復制服務器
Startserver -f RUN_ccds_rep
2、清空復制服務器穩(wěn)定隊列中的數(shù)據(jù)
isq1 -Usa -P -Sccds_rep
> sysadmin sqm_purge_queue ,q number ,q type
> go
q number和q type的值使用admin who或admin who,sqm或admin who,sqt查找，其中:q type=0 表示出站隊列,q type=1 表示入站隊列。
3、登錄到復制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，對主點數(shù)據(jù)庫執(zhí)行LTM清空操作
isql -Usa -SBS
> use ccds_rep_RSSD
> go
> rs_zeroltm PS,dt_center
2> go
4、關閉復制服務器
isq1 -Usa -P -Sccds_rep
> shutdown
> go
5、在復制點裝載(load) 主點dt_center數(shù)據(jù)庫的備份
> load database dt_center from‘/export/home/sybase/dt_center.dmp’
> go
6、以正常模式重啟復制服務器
Startserver -f RUN_ccds_rep
7、恢復主點數(shù)據(jù)庫的輔助截斷點
isq1 -Usa -P -SPS
> use dt_center
> go
> dbcc settrunc (‘ltm’，‘valid’)
> go
8、恢復主點數(shù)據(jù)庫的復制代理
> sp_start_rep_agent dt_center
> go
2.1.4 復制同步后續(xù)工作
數(shù)據(jù)復制同步后，查看相關DSI和Agent是否已經(jīng)UP，并進行復制測試，根據(jù)復制日志及時排錯，確保復制功能成功啟用。
復制技術作為Sybase數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關鍵技術之一，采用傳遞事務而不是數(shù)據(jù)行的復制機制，這樣可以大大減少數(shù)據(jù)的傳送量，并能夠有效地保證數(shù)據(jù)一致性、可靠性。通過以上的操作，實現(xiàn)了容災系統(tǒng)中數(shù)據(jù)級的容災。
2.2 應用級容災的實現(xiàn)
在建立了以上數(shù)據(jù)級容災的基礎上，在異地容災中心建立一套完整的與主點數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)相同的關鍵業(yè)務應用系統(tǒng)，確保在災難情況下，遠程系統(tǒng)能迅速接管業(yè)務運行。
3 小結(jié)
建立性能穩(wěn)定的災備中心并不意味著從此可以高枕無憂，還必須要制定災備的管理制度。廣州地鐵清分中心從容災系統(tǒng)的基礎理論出發(fā)，構建滿足信息系統(tǒng)性能要求的容災系統(tǒng)的同時相應制定了一系列日常備份制度和災難恢復措施，如災備恢復流程，并在實踐中不斷進行評估、演練并加以完善，以保證災備不僅僅是形式上的內(nèi)容，能真正意義上確保主點故障情況下業(yè)務的連續(xù)性。
參考文獻
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號