“鐵道部從94年開始在TMIS中使用Oracle數(shù)據(jù)庫，對Oracle數(shù)據(jù)庫的特性有相當(dāng)?shù)牧私猓�我們認為，采用Oracle9iRAC實現(xiàn)TMIS系統(tǒng)‘三級建庫’的目標是可能的，也是必要的。實驗證明
    ，Oracle9iRAC能夠充分利用已有的硬件投資，在鐵路局和分局建立起強大的數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)，為提高鐵路局和分局TMIS系統(tǒng)的運行效率提供良好的環(huán)境。”
    ——孫遠運，鐵道部信息技術(shù)中心副總工程師
    綜述
    鐵道部利用Oracle9i集群數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Oracle9i RAC），順利開展鐵道部運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）的“三級建庫”工程——在各鐵路局和鐵路分局利用Oracle9iRAC部署TMIS原始信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。借助Oracle9iRAC強大、領(lǐng)先的集群功能，鐵道部、各路局和分局在“三級建庫”中能夠充分利用已有的硬件投資，部署集群數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)路局和分局系統(tǒng)的全面擴容，使路局、分局的貨運信息化建設(shè)邁上一個臺階，推動TMIS系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入。
    應(yīng)用背景分析
    隨著中國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，鐵路運量大幅度增長，要求鐵路運營管理從經(jīng)驗管理過渡到現(xiàn)代化管理。管理人員需要有一個完整的信息系統(tǒng)來獲取及時、準確、完整的信息，提供決策支持。鐵道部運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS—Transportation Management Information System）正是在這種背景下提出來的，旨在通過計算機網(wǎng)絡(luò)從全路2000多個車站（段），實時收集列車、機車、車輛、集裝箱以及所運貨物的動態(tài)信息，對列車、車輛、集裝箱和貨物進行節(jié)點式追蹤，為全路各級運輸管理人員提供及時、準確和完整的運輸信息和輔助決策方案，實現(xiàn)緊密運輸、均衡運輸，提高運輸生產(chǎn)效率，改善客戶服務(wù)質(zhì)量。TMIS建設(shè)的根本目的是為了促進客貨營銷、加強運輸管理和深化體制改革。
    從1994年開始研究和開發(fā)的TMIS是國家重大科技攻關(guān)項目，包括車站管理信息系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)、確報系統(tǒng)、貨運營銷與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、運輸調(diào)度信息系統(tǒng)、貨車追蹤系統(tǒng)、集裝箱追蹤系統(tǒng)等，被世行稱之為世界鐵路行業(yè)信息量最大、功能最復(fù)雜的管理信息系統(tǒng)。經(jīng)過多年的建設(shè)，TMIS已經(jīng)取得了階段性的成果，為鐵路信息化的全面建設(shè)提供了堅實的基礎(chǔ)。
    在TMIS規(guī)劃之初，確定了以中央數(shù)據(jù)庫為核心體系架構(gòu)，由四大部分組成，分別是中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，站段系統(tǒng)，部、局、分局應(yīng)用系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將前三大部分聯(lián)成一個整體。原始信息由站段直接報送中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，各路局和分局再從中央數(shù)據(jù)庫訪問各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這種大集中的體系結(jié)構(gòu)對于鐵道部全面統(tǒng)籌和優(yōu)化運輸資源、提高鐵道運輸生產(chǎn)和管理效率而言，是非常合理的，也是一種必然趨勢。但是，隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入、需要訪問的數(shù)據(jù)量越來越大，從而對大集中體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性、通訊和帶寬都有很高的要求。而如此高水準的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要一個過程。那么，如何在高水準網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，有效地滿足各路局、分局在生產(chǎn)、經(jīng)營和管理等各方面應(yīng)用對實時數(shù)據(jù)的要求？鐵道部決定，采取一個過渡性的措施——原始信息3級建庫，即把原TMIS設(shè)計方案要求原始信息由站（段）系統(tǒng)直接報送鐵道部中央系統(tǒng)調(diào)整為原始信息從車站逐級上報、落地和轉(zhuǎn)發(fā)，在分局、路局和鐵道部分別建立原始信息數(shù)據(jù)庫，方便各級運輸組織和各個管理部門對原始信息的共享應(yīng)用。
    系統(tǒng)需求特點
    “三級建庫”在TMIS系統(tǒng)的不斷完善過程中具有重要意義。如果從業(yè)務(wù)角度來看，“三級建庫”是迄今為止規(guī)模最大的路局和分局大型數(shù)據(jù)庫部署，目的是為路局和分局的貨運業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供良好的運行環(huán)境。從技術(shù)角度來看，通過“三級建庫”，能夠在5年左右的時間內(nèi)，在計算能力、處理能力和存儲容量等方面滿足路局和分局貨運生產(chǎn)和管理的應(yīng)用需要，以及即將建立的路局級決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
    經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，鐵道部各路局、分局都配置了多臺UNIX系統(tǒng)，包括AlphaServer 4100、IBM RS6000 S70 服務(wù)器，以及配置更低一些的硬件系統(tǒng)。如何把這些已有的投資用于路局和分局的“三級建庫”工程？由于這些系統(tǒng)在處理能力和內(nèi)存容量方面的局限性，無法獨立承擔(dān)運行路局或分局數(shù)據(jù)庫的重任，但如果把這些系統(tǒng)組成集群，無疑是一種有效的措施，而Oracle數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)的進一步發(fā)展，能夠使之成為現(xiàn)實。“我們需要統(tǒng)籌利用這些已有的硬件設(shè)備，因此，我們決定，在‘三級建庫’工程中，各路局和分局的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都采用集群架構(gòu)，在原有的AlphaServer 4100和IBM RS6000 S70以及配置更低的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，各路局和分局根據(jù)情況再引進1~2臺處理能力更強和存儲容量更大的系統(tǒng)。在存儲方面采用了最新的SAN存儲技術(shù)，由三至五臺計算機組成集群，共享存儲陣列。這樣，可以在最大范圍內(nèi)充分利用已有的計算機處理能力，滿足路局和分局建立大型數(shù)據(jù)庫對處理器和存儲容量的要求，并且把投資降至最低。根據(jù)這樣的體系結(jié)構(gòu)，我們需要一種能夠充分發(fā)揮各處理器的計算能力、同時能夠很好地利用存儲磁盤陣列資源的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。”
    因此，在“三級建庫”中，要求數(shù)據(jù)庫平臺能夠充分利用每個硬件系統(tǒng)的計算能力，使每個硬件系統(tǒng)的處理器都能夠很好地共享磁盤陣列存儲。為此，對“三級建庫”的數(shù)據(jù)庫平臺提出了以下要求：
    功能強大。特別是要求具有強大的并行處理能力，具有足夠的智能適應(yīng)鐵道部的異種環(huán)境。由于各鐵路局和分局原有的硬件系統(tǒng)的處理能力不盡相同，因此，要求數(shù)據(jù)庫的并行處理能力達到一定程度的智能化，能夠以計算機的處理能力為依據(jù)，進行負載均衡，使每臺機器上的負載與其處理能力相匹配，確保TMIS運行環(huán)境的高性能；
    高可用性。支持7×24小時不間斷服務(wù)；
    可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)中存儲鐵路運輸?shù)纳�產(chǎn)經(jīng)營管理中非常關(guān)鍵的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，直接關(guān)系到鐵路貨運的經(jīng)營管理效益和廣大貨主的切身利益；
    安全性。基于TMIS系統(tǒng)在鐵路貨運管理方面的重要性，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全性的重要意義顯而易見。
    解決之道
    經(jīng)過嚴格的分析比較，并總結(jié)過去應(yīng)用Oracle數(shù)據(jù)庫的豐富經(jīng)驗，鐵道部決定，在所有路局和分局采用Oracle9i集群數(shù)據(jù)庫部署大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開展“三級建庫”工程。
    根據(jù)規(guī)劃，在“三級建庫”中，所有路局和分局的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都采用基本相同的架構(gòu)，由3~5個硬件服務(wù)器組成集群系統(tǒng)，采用N+1備份模式，采用先進的SAN存儲技術(shù)，多臺服務(wù)器共享存儲系統(tǒng)。
    由于整個系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，涉及硬件、管理軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等多方面技術(shù)，因此，在實施過程中，為了確保這些系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化的配置，鐵道部在“三級建庫”工程的建設(shè)中，采用先測試、后試點、再推廣的策略。也就是在實驗室分別對鐵路局和鐵路分局的主流服務(wù)器部署3~5個節(jié)點的集群系統(tǒng)，然后進行反復(fù)的測試，在取得成功之后，分別在上海鐵路局和天津鐵路分局進行基于AlphaServer系統(tǒng)和IBM RS6000系統(tǒng)的集群系統(tǒng)試點工程，在試點過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，并形成比較規(guī)范的集群系統(tǒng)部署指南。其它路局和分局有了可借鑒的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)部署經(jīng)驗，系統(tǒng)實施起來就比較順利了。比如，上海鐵路局下屬的幾個分局在短短4天內(nèi)就完成包括硬件和數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的整個系統(tǒng)的部署工作。
    目前，已有14個鐵路局和16個鐵路分局順利完成Oracle集群數(shù)據(jù)庫（Oracle9iRAC）系統(tǒng)的部署工作。孫總信心十足地說：“估計再需要2個月時間，‘三級建庫’工程即可完成，屆時，所有14個路局和48分局都擁有大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供強大的動力，全面增強路局和分局TMIS系統(tǒng)的運行環(huán)境。”
    應(yīng)用效益
    強大的動力。利用Oracle9iRAC，鐵道部能夠充分利用已有的硬件設(shè)施來構(gòu)建路局和分局TMIS大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)路局和分局系統(tǒng)的全面擴容，使路局、分局的貨運信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)邁上新臺階。從目前已經(jīng)成功部署大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的路局和分局來看，能夠大大提升TMIS系統(tǒng)的運行性能。
    高性能和安全性。由于Oracle9iRAC是自適應(yīng)和動態(tài)調(diào)整的，使Oracle9i數(shù)據(jù)庫能夠根據(jù)可用資源、請求優(yōu)先級和實際系統(tǒng)負載控制來平衡所有并行操作。使各鐵路局和分局能夠通過Oracle9iRAC把原有的服務(wù)器集成到統(tǒng)一的運行環(huán)境中，并充分利用各個服務(wù)器的性能，實現(xiàn)集群系統(tǒng)性能的最佳優(yōu)化，使得鐵路局和分局TMIS系統(tǒng)運行環(huán)境的可靠性、性能、可用性和安全性等方面都獲得了大幅度的提高。
    輕松滿足不斷增長的應(yīng)用需求。借助Oracle9iRAC，鐵路局和分局的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獲得了靈活的的近乎線性的集群數(shù)據(jù)庫可伸縮性，在數(shù)據(jù)庫容量增加時，可以簡單地在集群系統(tǒng)中增加節(jié)點，就可以提高集群系統(tǒng)的計算能力。因為，Oracle9iRAC允許應(yīng)用程序把Oracle9iRAC集群視為一個單一系統(tǒng)，在增加節(jié)點時，不需要對應(yīng)用系統(tǒng)作任何修改，也不需要對集群系統(tǒng)重新分區(qū)，就可以充分利用集群數(shù)據(jù)庫的可用性、可伸縮性和性能特性，從而輕松滿足數(shù)據(jù)量不斷增長的應(yīng)用需求。
    7X24高可用。鐵路貨運生產(chǎn)是24小時連續(xù)進行的，因此，系統(tǒng)的高可用性至關(guān)重要。通過利用Oracle 9i RAC部署N+1模式的集群系統(tǒng)，鐵路局和分局實現(xiàn)了高可用性。因為，在這樣的系統(tǒng)中，各物理節(jié)點都是獨立地運行，一個或多個節(jié)點出現(xiàn)故障不會影響到集群中其它的節(jié)點。在極端的情況下，即便集群系統(tǒng)中只有一個節(jié)點末出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍然是可用的，這使得基于Oracle9iRAC的集群系統(tǒng)高度可用。這種體系結(jié)構(gòu)也允許把一組節(jié)點從集群中脫離出來而離線維護，而其他集群節(jié)點仍可以在線提供服務(wù)。
    為什么選擇ORACLE
    在談及為什么選擇Oracel9i數(shù)據(jù)庫來部署各鐵路局和鐵路分局的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時，鐵道部信息中心總工程師孫遠運先生說：“鐵道部從94年開始在TMIS中使用Oracle數(shù)據(jù)庫，對Oracle數(shù)據(jù)庫的特性有相當(dāng)?shù)牧私狻Ｎ覀冋J為，采用Oracle9iRAC實現(xiàn)TMIS系統(tǒng)‘三級建庫’的集群目標是可能的，也是必要的。”
    鐵道部從94年開始在TMIS中采用Oracle數(shù)據(jù)庫，在將近10年的時間里，已經(jīng)進行了三次大規(guī)模的升級。Oracle9i數(shù)據(jù)庫是第一個能夠跨越多個計算機集群系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)庫軟件，在集群、高可用性、數(shù)據(jù)儲存、安全功能、系統(tǒng)管理和內(nèi)容管理等方面提供了最完整和最先進的數(shù)據(jù)庫功能。這些都是部署鐵路局和分局大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、提高鐵路局和分局業(yè)務(wù)運行環(huán)境的關(guān)鍵。Oracle9iRAC能夠動態(tài)地在集群服務(wù)器上優(yōu)化數(shù)據(jù)庫資源，從而能夠為TMIS系統(tǒng)提供最佳的性能。另一方面，Oracle9iRAC能夠在集群中保持一個單獨的系統(tǒng)映像，使數(shù)據(jù)庫管理員能夠一次性地進行安裝、配置、備份、升級以及監(jiān)控等功能，從而全面簡化各路局和分局TMIS運行環(huán)境的管理復(fù)雜性和成本。
    展望未來
    Oracle數(shù)據(jù)庫在鐵道部TMIS中獲得了成功的應(yīng)用。隨著鐵道部信息化建設(shè)的不斷深入，Oracle在鐵路行業(yè)的應(yīng)用將具有更廣闊的前景，比如，目前已在試點“工務(wù)系統(tǒng)”工程中確定使用Oracle數(shù)據(jù)庫；可以預(yù)見，在“鐵道公安”、“機務(wù)系統(tǒng)”、“物流系統(tǒng)”、“電子商務(wù)系統(tǒng)”等多個鐵路信息化系統(tǒng)的建設(shè)中，憑借Oracle出色的技術(shù)實力和對中國市場的堅定承諾，Oracle將會有很多的機會。