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一、项目概况
泰州大桥高速经过近5年的运营, 期间除收费业务增加外, 数据存储服务设备也进行了多次升级, 由于收费系统7X24小时运行, 整个收费硬件设备老化比较严重。另外由于其历史数据较大, 现有的服务器性能已不能满足统计分析需要。目前在江苏省高速公路路网联网收费对收费服务器提出更高的要求, 不能影响非现金及省际间结算, 不能影响黑名单等参数下发等, 尤其全国ETC联网后, 对站级收费服务器的要求更高。
二、现状分析
目前泰州大桥高速由1个路段中心、8个收费站、85条收费车道 (含ETC车道) 组成。目前路段中心、站级服务器老化严重, 收费数据存储服务器在多组合条件下查询的响应速度较慢, 尤其到月底大数据量汇总统计分析时, 业务的处理时间较长, 严重影响其它正常业务的进行。
各站点服务器CPU及内存使用率统计如下:
泰州大桥北主线CPU使用率32%, 内存使用率78%。
高港收费站CPU使用率26%, 内存使用率95%。
扬中收费站服务器内存坏了一根, 只剩2G, CPU使用率39%, 内存使用率91%。
泰州大桥南主线CPU使用率27%, 内存使用率77%。
镇江新区东收费站CPU使用率29%, 内存使用率94%。
丹阳新桥收费站CPU使用率26%, 内存使用率93%。
孟河收费站CPU使用率27%, 内存使用率也93%。
春江收费站CPU使用率24%, 内存使用率为53%。
泰州大桥分中心CPU使用率较高50%, 内存使用率为42%。
卡顿原因分析:①CPU使用率, 平均在25%-30%左右, 最高的时候接近50%;②内存占用太高, 平均在80%-90%左右, 最高的时候接近95%。
三、改造方案
方案一
通过对现有系统运行情况分析, 主要原因为服务器物理内存少导致收费站日常业务受到严重影响。在现有服务器基础上加内存条, 使收费站日常业务运行较为流畅些。
优点:通过加内存条可以很快使收费站系统日常业务运行得到些许改善。
缺点:现有服务器已经使用4年时间, 内存扩中或扩完使用中都有可能发生服务器硬件故障, 造成收费数据无法拆账、无法统计报表、数据丢失等问题, 严重影响联网中心的拆账结算。
方案二
重新购置容错服务器, 作为数据存储和日常业务处理机器。
优点:硬件设备更新后, 服务器处理性能和存储安全得到保障, 对现有收费结构不做改变。
缺点:造价较高, 对容错服务器的性能无法充分利用, 收费站之间数据无备份。
方案三
重新购置容错服务器, 并在容错服务器配置两个虚拟机操作系统, 部署数据库收费软件, 分别接管两个收费站车道收费数据的上次和下发, 支持热备功能。方案三在方案二的基础上增加了收费站之间的相互备份功能, 提高了收费数据的安全性。
优点:硬件设备更新后, 服务器性能和存储安全得到保障, 两个收费站间互为数据备份, 充分利用了容错服务器的处理性能, 提高了数据安全性。
缺点:造价较方案三略高。
方案四
8个收费站中每2个收费站配置一台容错服务器, 并在容错服务器配置两个虚拟机操作系统, 部署数据库收费软件, 分别接管两个收费站车道收费数据的上次和下发;同时支持虚拟机快照和热备功能。并在分中心加装集中监控管理软件, 实时监测服务器状态。
优点:硬件设备更新后, 服务器处理性能和存储安全得到保障, 两个收费站间互为数据备份, 充分利用了容错服务器的处理性能, 提高了数据安全性。并且维护人员可在分中心实时观察到各站点服务器运行状况, 以便及时发现问题减轻维护压力。
缺点:只能实现2个站之间的虚拟化, 虚拟化程度较低。
方案五
采用搭建私有云的方式来进行改造, 主要包括:计算资源池、储资源池、网络资源池等几个方面。
1、计算资源池
综合测算, 泰州大桥收费数据中心改造方案, 可用资源应该不少于144核处理器, 512G内存、10G交换网络。采用4台双路高性能服务器, 基于分布式计算存储融合架构, 组建统一资源池, 满足泰州大桥收费系统1个中心、8个收费站虚拟机设计部署要求。
2、存储资源池
选择2台高性能服务器同时作为存储单元, 基于虚拟化分布式存储软件, 所有文件系统双副本读写, 实现高可用性。
采用计算存储融合架构的分布式部署方案, 可以避免对专业级的高端NAS存储设备的依赖, 避免传统磁盘阵列设备扩展问题与性能瓶颈。
3、网络资源池
配置2台三层万兆以太网络交换机, 实现网络资源池化, 支持虚拟交换机、虚拟路由、虚拟防火墙、浮动IP池管理和虚拟负载均衡技术, 构建软件定义的网络方案。
优点:硬件资源可调配, 集中化管理, 不存在单点故障, 节约资源 (机房、UPS、空调、维护) , 在线自动备份。
缺点:对网络稳定性及安全性要求高。
方案比选
由于泰州大桥收费服务器使用多年, 工作效率降低, 维护成本过高, 已接近设备使用寿命, 需进行更换。通过对泰州大桥现状的分析以及五个方案的对比, 方案五虽然造价较高, 但其采用虚拟化、云技术、集中式的运算及存储, 提高了工作效率, 减轻了日常维护工作的压力, 符合收费管理发展的趋势。因此推荐采用方案五。
总结
本次改造着力于泰州大桥中心和收费站收费业务特点, 解决目前较为突出的服务器处理性能不足和数据安全问题, 通过将中心和收费站服务器硬件设备都集中化管理, 来满足和提升中心和收费站收费数据处理的性能和效率, 搭建一套适应未来收费业务发展需要的收费数据存储和处理平台。
结合江苏省高速公路联网收费系统战略发展需求与IT主流技术发展趋势, 本次方案设计不只是简单的设备更换, 系统架构调整设计是为了能够支撑未来业务扩展和长远规划。基于自主可控的虚拟化云计算技术, 采用分布式技术和超融合一体机技术, 来构建面向软件定义的泰州大桥收费业务数据中心方案, 满足数据管理智能化、中心资源池化、运维自动化和服务标准化几个方面的需求。
摘要：本文简要介绍了泰州大桥收费系统服务器现状及存在问题, 对升级改造的方案进行了研究, 并确定了采用基于私有云的升级改造方案, 为其他高速公路收费系统服务器改造提供了借鉴。
关键词：收费系统,泰州大桥,改造探索