一座大型機場(chǎng)就像是一座城市。民航各運行單位集中在這里，旅客南來(lái)北往，人流、物流、信息流匯聚于此。要確保機場(chǎng)的運行信息安全、順暢，無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰。面對挑戰，北京首都國際機場(chǎng)股份有限公司進(jìn)行了大型樞紐機場(chǎng)“私有云”技術(shù)應用研究，研究成果榮獲2014年~2016年度中國航空運輸協(xié)會(huì )民航科學(xué)技術(shù)評審三等獎。且看——
超過(guò)9000萬(wàn)人次的年旅客吞吐量，每天要保障20多萬(wàn)名旅客抵離，熟悉民航信息業(yè)務(wù)的人都知道，這組數據意味著(zhù)機場(chǎng)信息保障難度巨大。然而，首都機場(chǎng)股份公司卻對此胸有成竹，因為他們早在2012年就開(kāi)始謀劃“私有云”技術(shù)應用。到2016年，首都機場(chǎng)全面投入應用“私有云”技術(shù)。這一技術(shù)的應用，不僅加快了機場(chǎng)服務(wù)響應速度，還降低了信息系統的建設和運行成本。
業(yè)務(wù)量劇增催生變革
“近年來(lái)，隨著(zhù)首都機場(chǎng)業(yè)務(wù)量的快速增加，我們不僅要確保生產(chǎn)系統7×24小時(shí)不間斷運行，還要確保經(jīng)營(yíng)管理系統‘數據零丟失’，這些都需要搭建堅實(shí)的底層硬件架構平臺。”首都機場(chǎng)信息科技部的工作人員介紹說(shuō)，“此前，首都機場(chǎng)有各類(lèi)信息業(yè)務(wù)系統100多套、46臺小型機服務(wù)器、56臺PC服務(wù)器、28臺存儲設備，占用標準機柜60個(gè)。”
一方面，是數量巨大的系統設備、錯綜復雜的系統結構；另一方面，是首都機場(chǎng)整體運行對信息系統的依賴(lài)性越來(lái)越大。傳統的數據中心架構已無(wú)法滿(mǎn)足首都機場(chǎng)運行安全要求及激增的信息業(yè)務(wù)需求，出現了三個(gè)方面的“癥結”。一是系統建設和運行維護沒(méi)有統一的標準及規范。傳統“煙囪式”的信息系統架構通常是依據各業(yè)務(wù)系統自己的標準設計和建設的，在平臺層面上沒(méi)有進(jìn)行整體的考慮和規劃，導致各系統形態(tài)迥異，無(wú)法實(shí)現標準化，無(wú)法制定規范，同時(shí)加大了運行維護和升級改造的難度，為系統長(cháng)期穩定運行帶來(lái)了極大風(fēng)險。二是資源利用率低。在采用傳統架構的數據中心，由于各業(yè)務(wù)系統獨享硬件資源，硬件平臺資源得不到充分利用，所有業(yè)務(wù)系統CPU平均使用率不足40%，大部分系統內存使用率不足50%，存儲使用率普遍不足50%，個(gè)別系統使用率不足5%。而為了保證高可用性，很多設備只是以熱備機的狀態(tài)存在，造成了信息資源的巨大浪費。三是傳統數據中心基礎平臺建設費用高。由于采用傳統“煙囪式”信息系統架構，每個(gè)系統由多臺設備組成，硬件設備非常多，導致設備采購和運行維護成本很高，消耗的電力資源非常多，同時(shí)增加了大量的機房空調資源消耗，再次推高了機房建設成本。
“云計算”就此闖入了首都機場(chǎng)人的視野。眾所周知，“云計算”的出現讓信息系統低成本、高性能、快速配置和海量化的計算服務(wù)成為可能，是搭建新一代數據中心服務(wù)平臺的有效手段。“云計算”能解決首都機場(chǎng)的問(wèn)題嗎？
量身定做誕生“私有云”
首都機場(chǎng)信息科技部仔細分析了機場(chǎng)的信息業(yè)務(wù)特點(diǎn)：大多數系統直接服務(wù)旅客和眾多業(yè)務(wù)保障部門(mén)，任何一個(gè)環(huán)節都會(huì )對機場(chǎng)的整體運行造成嚴重影響，甚至影響飛行安全。首都機場(chǎng)年旅客吞吐量超過(guò)9000萬(wàn)人次，每天除了要保障20多萬(wàn)名抵離首都機場(chǎng)的普通旅客之外，還擔負著(zhù)保障重要專(zhuān)包機等任務(wù)。這些信息數據一旦丟失或泄露，將給旅客、社會(huì )和國家造成不可估量的損失。這樣看來(lái)，市場(chǎng)上通用的IT“公有云”架構和IT“混合云”架構不完全適用于首都機場(chǎng)。
于是，一個(gè)大膽的想法產(chǎn)生了——搭建屬于大型樞紐機場(chǎng)統一的“私有云”平臺。結合10多年的運行經(jīng)驗，首都機場(chǎng)信息科技部采用業(yè)內先進(jìn)的IT服務(wù)理念和信息技術(shù)，為首都機場(chǎng)量身定做了一個(gè)“私有云”平臺。
這個(gè)“私有云”數據中心平臺基于虛擬化整合架構，采用多層次、多類(lèi)型分級結構，依據不同資源類(lèi)型分為多個(gè)部分，所有云環(huán)境中的資源實(shí)現統一管理、統一調用。
首都機場(chǎng)大型樞紐機場(chǎng)“私有云”技術(shù)應用研究項目組成員、信息系統技術(shù)專(zhuān)家王釗告訴記者，在“私有云”數據中心平臺上，依據業(yè)務(wù)種類(lèi)、用戶(hù)規模以及保障級別要求，設計了不同類(lèi)型的計算資源池。一種是小型機資源池。這個(gè)資源池采用了小型機平臺架構，適合運行大型數據庫，可以最高級別地保證穩定。另一個(gè)則是X86平臺服務(wù)器資源池。這個(gè)資源池采用廉價(jià)的X86平臺服務(wù)器通用硬件架構，系統建設成本低，應用兼容性強，計算資源豐富。
針對各個(gè)信息業(yè)務(wù)對存儲的不同要求，首都機場(chǎng)“私有云”數據中心平臺上的統一存儲系統還采用了在線(xiàn)數據存儲、近線(xiàn)數據存儲、離線(xiàn)數據存儲及備份三級存儲的架構。針對不同數據存儲特點(diǎn)，又有的放矢地采取了具體措施。例如，在線(xiàn)數據存儲具有高可用性、高安全性的特點(diǎn)，首都機場(chǎng)就必須防止出現存儲設備故障造成業(yè)務(wù)終止或者數據丟失的問(wèn)題。因此，首都機場(chǎng)引入了業(yè)界先進(jìn)的存儲虛擬化系統，配合多臺高端存儲設備，采用多存儲鏡像的新架構，確保在線(xiàn)數據存儲可用、安全。
特別值得一提的是，首都機場(chǎng)設計并采用了統一管理、分級服務(wù)的架構，根據不同類(lèi)型信息系統的特點(diǎn)，采取了多種資源管理手段。簡(jiǎn)單地講，就是信息需求量越大，為其提供支持的資源就越多。這種技術(shù)架構將資源的使用率從30%提高至80%，并保障了關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的可靠性及數據安全。
科技創(chuàng )新實(shí)現效益豐收
“該項目不僅填補了機場(chǎng)核心業(yè)務(wù)在‘私有云’平臺上遷移、部署和運行維護等規范的空白，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，而且對于‘私有云’建設在機場(chǎng)的推廣與發(fā)展具有重要意義。”這是民航局科技成果鑒定會(huì )對首都機場(chǎng)“私有云”技術(shù)應用研究項目的部分評價(jià)。
首都機場(chǎng)“私有云”技術(shù)應用研究項目總負責人劉辰介紹說(shuō)，盡管首都機場(chǎng)系統群龐大、安全運行要求苛刻，但目前僅用40臺服務(wù)器和20臺存儲設備，就可扶持首都機場(chǎng)近200套信息系統運行。物理設備數量大幅減少，使建設成本降低為傳統數據中心的50%。同時(shí)，硬件設施所需的維護費以及空調等輔助設備的能源消耗也隨之降低，建成了真正意義上的綠色數據中心。
一組數據可以證明“私有云”為機場(chǎng)所作的貢獻：不僅設備建設費用僅為傳統數據中心的50%，而且硬件設施的維護費用也下降了50%。由于物理設備數量大幅減少， 能源消耗也隨之降低，每年可節約用電12萬(wàn)千瓦時(shí)。在費用降低的同時(shí)，運行效果卻更加顯著(zhù)。核心系統可用性指標突破99.999%，數據讀寫(xiě)速度加快16倍。一旦業(yè)務(wù)部門(mén)對信息系統提出新要求，新系統可以在2天~3天的時(shí)間內進(jìn)行硬件環(huán)境的改善，提高信息系統運行效率達30倍。
在搭建“私有云”數據中心平臺的同時(shí)，首都機場(chǎng)還專(zhuān)門(mén)考慮到了其管理問(wèn)題。首都機場(chǎng)構建了新的運行維護體系并制定了運行維護規范，使信息系統運行維護部門(mén)從單純的設備運行維護轉向提供服務(wù)支持，完善了服務(wù)平臺的功能。不僅如此，與傳統數據中心相比，設計規范的運行維護流程能夠實(shí)現從服務(wù)申請到支持、維護和變更管理等運行維護服務(wù)一體化，提高了運行維護的保障效率。
在“智慧機場(chǎng)”建設不斷推進(jìn)的今天，首都機場(chǎng)的“私有云”數據中心平臺建設自然也不會(huì )止步。未來(lái)，首都機場(chǎng)將繼續對重要系統進(jìn)行不同方式的虛擬化改造，保障信息系統的高可用性，并達到未來(lái)分布式計算、分布式數據庫、大數據分析等業(yè)務(wù)要求，為首都機場(chǎng)不斷持續發(fā)展的信息業(yè)務(wù)保駕護航。
