基于X86的分布式存儲的數據庫平臺架構
發(fā)布時間：2021-03-02 11:21
隨著國內外信息安全問題愈漸凸顯,信息系統(tǒng)設備國產化、信息運維自主化需求日益迫切。同時,隨著信息系統(tǒng)應用的不斷深入,顯著增加的用戶量、業(yè)務量等致使系統(tǒng)性能出現瓶頸,性能優(yōu)化工作亟不可待。在國內有很多成功案例都受制于第三方集成公司,軟件閉源、可控性低。由此提出了基于X86的分布式存儲的架構平臺優(yōu)化方案。該方案采用分布式存儲,在計算節(jié)點、存儲節(jié)點及交換機采用多結點冗雜,還采用了主備庫的雙活高可用數據庫系統(tǒng),增加了系統(tǒng)的可靠性,降低運維成本,實現了信息通信的深度自主運維。優(yōu)化方法可行性分析的實驗證明,新平臺優(yōu)化方案始終優(yōu)于現有的相關優(yōu)化方案。
【文章來源】：控制工程. 2020,27(02)北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
基于云化存儲的數據庫架構示意圖Fig.6Schematicdiagramofdatabasearchitecturebasedoncloudstorage
?此，這些企業(yè)需要尋找既符合未來趨勢，又滿足當前業(yè)務支撐需求，技術門檻不高的數據庫系統(tǒng)架構改造方案[9]。某省電信運營商結合自身穩(wěn)步去“IOE”的需求選擇了小型機云化部署。這種方式是將小型機資源(原有、利舊及新增)與虛擬化技術相結合，搭建高可靠、高可用的小型機資源池，通過部署資源池的方式搭載原有的BOSS系統(tǒng)核心數據庫[10]。盡管該方法具備效率高，成本低等優(yōu)點，但大部分核心系統(tǒng)的數據庫系統(tǒng)仍使用“IOE”架構來處理業(yè)務，自主可控性低。小型機資源池示意圖，如圖1所示。圖1小型機資源池示意圖Fig.1SchematicdiagramofMinicomputerresourcepool在電力方面，國網黑龍江省電力提出了“高性能數據庫一體化解決方案”，以開源框架為原型，整合出一套高效、可靠且不改變現有技術架構的新框架；將傳統(tǒng)存儲替換成分布式存儲方式，將小型機替換成實時應用集群服務器，徹底解決IT架構中所存在的問題[11]。在測試結果中發(fā)現相比于原來的架構，新架構大幅度的降低了計算時長。但是，國網黑龍江電力目前僅完成了財務管控系統(tǒng)的“去IOE”工作，未完成全面“去IOE”的目標。3X86架構方案3.1技術條件在硬件方面，X86的64位架構的PC服務器，計算能力已經不輸于HP、IBM的小型機。在存儲方面，與集中式存儲技術相比，使用SRP協(xié)議進行存儲訪問能充分利用Infiniband網絡帶寬。SRP協(xié)議通過RDMA方式訪存，相比其他協(xié)議，不需要CPU參與運算，增強了數據傳輸能力，減少了時延。同時，高速SSD閃存設備基于PCI-E3.0總線，10塊閃存設備的讀寫速率與內存的讀寫速率相當，遠高于機械硬盤。
機還是Infiniband交換機，UDP協(xié)議必須首先轉換為IP協(xié)議，才可以通過網絡傳輸，假如使用Infiniband交換機，那么還必須將IP協(xié)議轉換為IPoIB協(xié)議，因此經過多次轉換，線內傳輸顯然效率不高。而使用RDS內聯(lián)，OracleRAC數據庫內核可直接傳輸信息，減少轉換，可以大幅度的提升性能。另一方面，通過ORACLE自帶的ASMHigh模式（三副本）來管理所有塊設備。ASM有成熟的冗余和IO分布機制，可以保證數據安全性的同時，在各個存儲點進行讀寫。傳統(tǒng)RAC與RDS內聯(lián)模型比較，如圖3所示。圖3傳統(tǒng)互聯(lián)與RDS比較示意圖Fig.3SchematicdiagramofcomparisonbetweentraditionalinterconnectionandRDS基于以上這些技術背景，我們將提出基于X86的主備庫存儲的數據庫平臺架構方法，將從硬件，軟件，存儲3個方面來進行優(yōu)化。其中存儲方面將分為分布式存儲，主備庫存儲和云化存儲。3.2硬件架構將原IBM小型機替換成PC服務器，提升整體計算能力，并具備進一步擴展的能力；用40GBInfiniband網絡代替原千兆網絡，提升節(jié)點間通訊效率，消除集群類I/O瓶頸。同時用3臺四路X86服務器組成OracleRAC架構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OracleRAC雙機集群架構，當任意一個計算節(jié)點故障時，剩下2個節(jié)點已能滿足業(yè)務處理的性能要求，不會對業(yè)務運行產生影響。3.3軟件架構將數據庫版本升級到Oracle官方支持的更為穩(wěn)定和可靠的11g版本。將原光纖交換機替換成帶寬為56GB的雙Infiniband交換機，2組交換機互為冗余，當一個交換機出現問題，存儲節(jié)點和計算節(jié)點之間的通信不受影響，從而保證Flash-RAC系統(tǒng)的穩(wěn)定性;同時，數據庫的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電信運營商IT系統(tǒng)“去IOE”推進思路[J]. 陳啟崧. 電信快報. 2017(08)
[2]大數據時代電信運營商IT支撐系統(tǒng)去IOE方案研究[J]. 成靜靜. 數據通信. 2016(05)
[3]基于分布式文件系統(tǒng)電力大數據存儲策略探討[J]. 劉銘,陳艷,吳佳,張春平,張琦. 自動化技術與應用. 2016(10)
[4]智能電網大數據處理技術現狀與挑戰(zhàn)[J]. 王渭,崔健. 電子技術與軟件工程. 2016(01)
[5]國外去“IOE”信息技術體系的主要做法及啟示[J]. 周季禮,李軍. 信息安全與通信保密. 2015(05)
[6]掀起電網“去IOE”技術變革潮[J]. 桑學勇,張爽,任海霞. 國家電網. 2015(05)
[7]國內企業(yè)去IOE的可行性探索與方案思考[J]. 喬長兵,朱濤,張振騏. 電信快報. 2015(04)
[8]電信運營商BOSS系統(tǒng)數據庫云化升級方案研究[J]. 趙躍東,曾王平,彭如強,龔偉. 通信電源技術. 2015(02)
[9]對金融企業(yè)“去IOE”的現狀與難點分析[J]. 王磊. 電子技術與軟件工程. 2015(02)
[10]電信運營商IT系統(tǒng)去IOE思路及實施方法[J]. 饒高鋼,郝金隆. 電信工程技術與標準化. 2014(09)
本文編號：3059175
【文章來源】：控制工程. 2020,27(02)北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
基于云化存儲的數據庫架構示意圖Fig.6Schematicdiagramofdatabasearchitecturebasedoncloudstorage
?此，這些企業(yè)需要尋找既符合未來趨勢，又滿足當前業(yè)務支撐需求，技術門檻不高的數據庫系統(tǒng)架構改造方案[9]。某省電信運營商結合自身穩(wěn)步去“IOE”的需求選擇了小型機云化部署。這種方式是將小型機資源(原有、利舊及新增)與虛擬化技術相結合，搭建高可靠、高可用的小型機資源池，通過部署資源池的方式搭載原有的BOSS系統(tǒng)核心數據庫[10]。盡管該方法具備效率高，成本低等優(yōu)點，但大部分核心系統(tǒng)的數據庫系統(tǒng)仍使用“IOE”架構來處理業(yè)務，自主可控性低。小型機資源池示意圖，如圖1所示。圖1小型機資源池示意圖Fig.1SchematicdiagramofMinicomputerresourcepool在電力方面，國網黑龍江省電力提出了“高性能數據庫一體化解決方案”，以開源框架為原型，整合出一套高效、可靠且不改變現有技術架構的新框架；將傳統(tǒng)存儲替換成分布式存儲方式，將小型機替換成實時應用集群服務器，徹底解決IT架構中所存在的問題[11]。在測試結果中發(fā)現相比于原來的架構，新架構大幅度的降低了計算時長。但是，國網黑龍江電力目前僅完成了財務管控系統(tǒng)的“去IOE”工作，未完成全面“去IOE”的目標。3X86架構方案3.1技術條件在硬件方面，X86的64位架構的PC服務器，計算能力已經不輸于HP、IBM的小型機。在存儲方面，與集中式存儲技術相比，使用SRP協(xié)議進行存儲訪問能充分利用Infiniband網絡帶寬。SRP協(xié)議通過RDMA方式訪存，相比其他協(xié)議，不需要CPU參與運算，增強了數據傳輸能力，減少了時延。同時，高速SSD閃存設備基于PCI-E3.0總線，10塊閃存設備的讀寫速率與內存的讀寫速率相當，遠高于機械硬盤。
機還是Infiniband交換機，UDP協(xié)議必須首先轉換為IP協(xié)議，才可以通過網絡傳輸，假如使用Infiniband交換機，那么還必須將IP協(xié)議轉換為IPoIB協(xié)議，因此經過多次轉換，線內傳輸顯然效率不高。而使用RDS內聯(lián)，OracleRAC數據庫內核可直接傳輸信息，減少轉換，可以大幅度的提升性能。另一方面，通過ORACLE自帶的ASMHigh模式（三副本）來管理所有塊設備。ASM有成熟的冗余和IO分布機制，可以保證數據安全性的同時，在各個存儲點進行讀寫。傳統(tǒng)RAC與RDS內聯(lián)模型比較，如圖3所示。圖3傳統(tǒng)互聯(lián)與RDS比較示意圖Fig.3SchematicdiagramofcomparisonbetweentraditionalinterconnectionandRDS基于以上這些技術背景，我們將提出基于X86的主備庫存儲的數據庫平臺架構方法，將從硬件，軟件，存儲3個方面來進行優(yōu)化。其中存儲方面將分為分布式存儲，主備庫存儲和云化存儲。3.2硬件架構將原IBM小型機替換成PC服務器，提升整體計算能力，并具備進一步擴展的能力；用40GBInfiniband網絡代替原千兆網絡，提升節(jié)點間通訊效率，消除集群類I/O瓶頸。同時用3臺四路X86服務器組成OracleRAC架構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OracleRAC雙機集群架構，當任意一個計算節(jié)點故障時，剩下2個節(jié)點已能滿足業(yè)務處理的性能要求，不會對業(yè)務運行產生影響。3.3軟件架構將數據庫版本升級到Oracle官方支持的更為穩(wěn)定和可靠的11g版本。將原光纖交換機替換成帶寬為56GB的雙Infiniband交換機，2組交換機互為冗余，當一個交換機出現問題，存儲節(jié)點和計算節(jié)點之間的通信不受影響，從而保證Flash-RAC系統(tǒng)的穩(wěn)定性;同時，數據庫的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電信運營商IT系統(tǒng)“去IOE”推進思路[J]. 陳啟崧. 電信快報. 2017(08)
[2]大數據時代電信運營商IT支撐系統(tǒng)去IOE方案研究[J]. 成靜靜. 數據通信. 2016(05)
[3]基于分布式文件系統(tǒng)電力大數據存儲策略探討[J]. 劉銘,陳艷,吳佳,張春平,張琦. 自動化技術與應用. 2016(10)
[4]智能電網大數據處理技術現狀與挑戰(zhàn)[J]. 王渭,崔健. 電子技術與軟件工程. 2016(01)
[5]國外去“IOE”信息技術體系的主要做法及啟示[J]. 周季禮,李軍. 信息安全與通信保密. 2015(05)
[6]掀起電網“去IOE”技術變革潮[J]. 桑學勇,張爽,任海霞. 國家電網. 2015(05)
[7]國內企業(yè)去IOE的可行性探索與方案思考[J]. 喬長兵,朱濤,張振騏. 電信快報. 2015(04)
[8]電信運營商BOSS系統(tǒng)數據庫云化升級方案研究[J]. 趙躍東,曾王平,彭如強,龔偉. 通信電源技術. 2015(02)
[9]對金融企業(yè)“去IOE”的現狀與難點分析[J]. 王磊. 電子技術與軟件工程. 2015(02)
[10]電信運營商IT系統(tǒng)去IOE思路及實施方法[J]. 饒高鋼,郝金隆. 電信工程技術與標準化. 2014(09)
本文編號：3059175
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