自动售检票系统服务器的虚拟化研究

徐 晔 展晓义 徐钟全

（1.南京地下铁道有限责任公司运营分公司，南京 210012；2.北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 研究背景

自动售检票系统（Automatic Fare Collection System，AFC）是通过计算机、统计、财务等专业知识的综合运用，实现轨道交通的售票、检票、计算、收费、统计、清分结算和运行管理等全过程的自动化系统，同时也为决策提供客流、收入等各类信息支持。

全球性的气候问题以及极端天气、自然灾害的频繁发生常常导致我国部门农产品供应不足的现象，影响着我国农业持续健康发展。此外，我国的城市化、工业化进程的不断深化导致农业耕地的减少也一定程度上影响着农产品供应。经济的快速发展、人民生活水平的提高拉动了国内市场对农产品的需求。因此，由于国内外投资机构蓄意炒作而导致的农产品价格大幅度提升的现象时有发生，这一状况也在一定程度上影响着物价的持续走高。对此，政府必须要加大对我国农业生产的支持力度，在政策上，经济上都给予一定程度的扶持，保证我国市场农副产品的充足供应。

南京地铁一号线AFC系统车站及中央服务器自2004年安装使用以来，已连续不间断运行近7年，设备逐步老化。

2 AFC系统存在的不足

1）系统存在单点故障（如SC, MS, CS, AS等服务器），可用性低，无法满足业务系统的365×24的不间断运行。双机热备虽可以消除单点故障，但成本太高。

2）系统维护、升级或扩容时需要停机进行，造成应用中断。

1）HP ProLiant DL380 G3 服务器

* 每隔几年的硬件升级，导致AFC业务系统的迁移。

* 系统迁移可能会影响AFC业务的正常运营。

* 迁移需要高昂的成本。

* 迁移需要原开发商的支持。

1）平滑迁移

虚拟化技术通过在计算机硬件或主机操作系统上面插入一个精简的软件层，如图1所示，该软件层包含一个以动态和透明方式分配硬件资源的虚拟机监视器（或称“管理程序、 Hypervisor”），使得多个操作系统可以同时运行在单台服务器上，彼此之间共享硬件资源。而当虚拟化扩展到多台（数量可以达到数百台）互连的服务器和存储设备时，就形成了一个完整的虚拟基础架构。

高中物理中有如图1所示的斜面模型，物体放在斜面上，斜面分为两种情况，一是光滑斜面，二是粗糙斜面。物体在光滑斜面沿斜面加速下滑，斜面无摩擦力；而对于粗糙斜面，下滑的物体做受力分析，物体受重力mg、支持力FN、摩擦力f，由于支持力FN=mgcosθ，摩擦力f=μFN=μmgcosθ，而重力平行斜面向下的分力为mgsinθ，所以当mgsinθ=μmgcosθ时，物体沿斜面匀速下滑，由此得sinθ=μcosθ，亦即μ=tanθ。其中μ为物体与斜面的摩擦系数，θ为斜面倾角。

3）异常停机后，长时间的恢复过程会影响AFC业务正常运营。

4）系统性能不足。

7）地铁交易量越来越大，I T系统要求越来越高。

6）测试环境与现场有差异，问题查找困难。

5）数据库备份时间太长，占用太多系统资源，从而影响系统的正常功能。

对于项目成本的控制，具体实施过程中不能只局限于纸上谈兵，或是以牺牲施工质量和安全为手段来达到降低项目成本的目的。在施工过程中，现场人员要进行现场蹲守，多观察，勤思考，多沟通，随时进行调整，达到创新的目的。应该根据合同要求的工程项目、质量、进度等指标，详细地编制好施工组织设计，作为制定计划成本的基础。对合同中的暂定项目和存在变更的分项工程，要进行严格审核，及时申报，避免返工、窝工以及浪费。

3 解决方案的关键技术

3.1 虚拟化

6个月到3岁：每次0.25毫升，如果是第一年接种，接种2次，两次之间间隔2～4周。如果是第二年接种，接种一剂。

虚拟化软件可以大幅度提高IT基础设施资源和应用程序的利用率及可用性。在传统的“一台服务器一个应用程序”模式下，资源往往不能得到充分利用，甚至是利用率极低，典型的应用负载资源利用率在15％以下，而同时这种模式下IT管理员需要花太多的时间在服务器管理上，无暇顾及创新。通过虚拟基础架构上构建的自动化数据中心，就能够以前所未有的速度和效率响应业务需求，实现按需要随时将资源、应用程序甚至服务器分配到相应的位置。通过使用虚拟化技术整合资源池和实现计算机的高可用性，通常可以节约50％～70％的IT总成本。

虚拟化前软件必须与硬件相结合，每台机器只能运行单一的操作系统，每个操作系统有一个或多个应用程序负载（通常只有一个）。增加虚拟化层，每台机器上可以有多个操作系统和多个应用负载。

3.2 V2P＆P2V

1） P2V（Physical to virtual）

P2V（物理机到虚拟机的迁移）指将操作系统、应用程序或数据从计算机的物理硬盘中迁移到一个虚拟环境中或磁盘分区中。P2V可以手工创建或定义一个虚拟环境，并在此环境中安装操作系统、应用程序或数据。这可能会是一个冗长或不确定的过程，尤其是在一个包含大量旧的硬件条件的新环境中。

2）V2P（Virtual to Physica）

V2P（虚拟机到物理机的迁移）指把一个操作系统、应用程序和数据从一个虚拟机中迁移到物理机的主硬盘上，是P2V的逆操作。它可以同时迁移虚拟机系统到一台或多台物理机上。尽管虚拟化的基本需求是整合物理机到虚拟机中，但这并不是虚拟化的唯一应用。比如有时虚拟机上的应用程序的问题需要在物理机上验证，以排除虚拟环境带来的影响。另外，配置新的工作站是件令IT管理者头痛的事情，但虚拟化的应用可以帮助解决这个难题。先配置好虚拟机，然后运用硬盘克隆工具复制数据至工作站硬件。

Hook模块设计前期，对大量恶意软件的反编译提取其中敏感API调用代码。本文通过大量的动态监测分析其恶意程度，定义了各敏感API的恶意权重

3.3 VMware虚拟机软件

VMware可以在一台机器上同时运行2个或更多Windows、DOS、LINUX系统。与“多启动”系统相比，VMware采用了完全不同的概念。多启动系统在一个时刻只能运行一个系统，在系统切换时需要重新启动机器。VMware是真正“同时”运行，多个操作系统在主系统的平台上，就象标准Windows应用程序那样切换。而且每个操作系统都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据，甚至可以通过网卡将几台虚拟机用网卡连接为一个局域网。

4 虚拟化方案设计

4.1 硬件平台

由于目前系统采用的DL380 G3服务器已经使用了7年，设备老化且性能已不能满足常用需要，所以在实现虚拟化的过程中，需要利用DL380 G6型服务器替换原来的DL380 G3型服务器。G6一方面性能较G3有较大提升，且对虚拟机的支持较好。

该项目使用的黑水角阀的阀套与阀芯采用机械紧固连接。由于黑水的高速冲击或流量大范围波动，连接处易出现松动，引起阀芯的震动；而阀芯材质为整体烧结硬质合金，硬度高，脆性大，在该频繁振动的工况下容易出现阀芯震裂、震碎与阀套脱离现象，使阀门失去调节作用。

大多数的针叶树果实都是硬皮的坚果，进行播种育苗时对发芽的速度要求快，但是生长比较慢，需要很长的时间。相对而言营养繁殖可以快速获得幼苗，而且可以进行早期苗圃的造林，还可以加速新杂交种的繁殖，并提供后代测试[1]。基于营养繁殖的优点，其在针叶树育种中的应用越来越广泛，越来越多的稀有树种和更高价值的造林树种已取得成功。

HP ProLiant DL380 G3服务器是 HP于2005年生产的高密度机柜式服务器，支持两路处理器，随机带有集成的Lhtsig-Out（iLO）远程管理功能，如图2所示。

2）HP ProLiant DL380 G6 服务器

HP ProLiant DL380 G6 服务器是服务器业界中一款极为经典的设计，具有广泛用途的2U高度的机架服务器。主要满足各种部署需求，能够承担频繁的计算压力，并集高性能、高可用、以及高效节能等特性于一身。DL380 G6服务器全新设计的内存、存储器以及网络适配器均达上一代产品的两倍，目的是支持更多的虚拟机、用户以及交易系统，如图3所示。

小红。欧阳橘红哭着喊，两手死死地抱紧雷红，小红，你不能离开妈妈，妈妈要和你在一起。雷红吓呆了，任她紧紧地抱着，不哭不动，也不出声。

4.2 车站计算机系统虚拟化方案设计

HP DL380 G6完全满足VMware虚拟化的硬件兼容性列表，在新服务器上都安装配置VMware第四代虚拟架构套件vSphere 4.1企业版软件，将车站计算机的操作系统，数据库系统，应用软件，从现在的服务器（DL380 G3）迁移到新服务器VMware Vsphere里面的虚拟机上，如图4所示。首先通过VMware converter把实体机转换成虚拟机文件，再将虚拟机文件在新购买的DL380 G6上作为一个虚拟机实例运行，Windows系统的配置文件，注册表信息, 程序配置参数，保持和迁移前在实体机内一致。

利用该设计方案对车站服务器进行虚拟化升级优点主要体现如下。

* 兼容性差，系统和应用迁移到新的硬件时需要和旧系统兼容。

* 无需重新安装操作系统。

* 无需重新配置AFC软件和数据库。

国际网间互联：DDoS统一管理平台通过骨干网运维系统对国际出口路由器或海外 POP 路由器发送黑洞路由，实现对特定方向流量、特定区域流量或全部流量的封堵。

2）提高业务连续性，服务器的高可用性HA。

* 最大限度地减少计划外停机和 IT 服务中断。

* 在整个虚拟化的IT环境中提供统一且经济的高可用性。

3）旧硬件和操作系统的投资保护

* 不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。

4）未来硬件升级后，AFC业务系统升级容易。

* 当未来再次需要硬件升级时，AFC业务系统不需要升级，只需要文件拷贝。

那是只有在影视和杂志上才能看到的豪宅：色彩分明的复式建筑让她眼花缭乱，门前的草坪如同一个巨大的足球场。保安为他们打开铁门，艾莉仿佛立即置身于宫殿之中。院子里的树木高大茂盛，游泳池里碧波荡漾，造型古朴的石雕们点缀其间，默不作声。艾莉即刻变得卑微，她跟随男人的脚步，吓得大气不敢出。

乡村振兴道上再领跑（徐燮彪等） .................................................................................................................7-61

5）提高备份恢复效率

* 整个车站服务器作为一个文件，可以整体备份，比传统备份方式更方便，更有效。备份时把虚拟机文件复制到存储（移动硬盘或磁带机），恢复时复制并恢复到任何一台装有VMware vsphere 计算机上，不用再考虑硬件的兼容性。

* 传统的SC恢复方案可能需要至少几个小时的时间，虚拟化之后的SC只需要几分钟即可完成恢复。

4.3 中央计算机系统虚拟化方案设计

4.3.1 现状分析

在选修2-3中介绍了随机误差、线性回归模型后，引出了相关系数的概念，此处也是“科普”式的处理方法，只是在“链接”中解释了相关系数为什么越接近1，两个量之间的线性相关程度越强．

目前中央计算机由3台应用服务器和1套集群的数据库服务器组成。如图5所示。

4.3.2 虚拟化设计

1）服务器在内的中央所有服务器都做P2V 后实现虚拟化。

遇到雨雪天气，总是习惯等到天气彻底放晴后再洗车，于是遇到连续几天的糟糕天气，洗车的事就会被一拖再拖，然而这样做的结果是，发现车漆不如以前有光泽了。

2）通过增加一个IP SAN磁盘阵列和两台（可以是多台）性能较高的服务器，将LC内所有服务器均虚拟化，通过P2V将MS，CS，AS，CC-DC服务器均转换为虚拟机转换存储到IP SAN上，在多台VMware 上运行，如图6所示。

5 展望未来

作为云计算的基本技术，虚拟化是IT转型过程中关键的第一步。在虚拟化与云计算共同构成的这样一个整体架构中，虚拟化有效地分离了硬件与软件，而云计算则让人们将精力更加集中在软件所提供的服务上。

云计算必定是虚拟化的，虚拟化给云计算提供了坚定的基础。但是虚拟化的用处并不仅限于云计算，这是它强大功能中的一部分。图7所示是一个典型的云计算平台。在此平台中，由数台虚拟机所构成的虚拟化的硬件平台共同托起了全部软件层所提供的服务。