企业级信息系统IT基础架构的对比研究

李东辉，吴小志，朱广新，郑 磊，王 召，缪静文

(南京南瑞集团公司 信息系统集成分公司，江苏 南京 210000)

企业级信息系统IT基础架构的对比研究

李东辉，吴小志，朱广新，郑 磊，王 召，缪静文

(南京南瑞集团公司 信息系统集成分公司，江苏 南京 210000)

随着电力信息化工作的推进，企业新业务需求的不断涌现，信息设备的数量高速增长，企业IT基础架构变得日益复杂。针对这种情况，研究x86服务器集群、数据仓库一体机与小型机这三种企业级信息系统IT基础架构在海量数据环境下的处理性能，基于不同IT基础架构设备对联机分析处理系统(OLAP)场景与联机事务处理系统(OLTP)场景进行测试。大量业务应用系统测试的结果表明，x86服务器集群可以满足企业关键业务系统的性能要求，可以替代小型机与数据仓库一体机。具有成本低、扩展能力强、灵活度高等优势的x86服务器，将被更多地部署在数据中心处理重量级的工作。使用x86服务器集群架构可以很好地提升公司在IT建设过程中的技术能力，主动掌握未来IT技术发展方向。

IT；基础架构；数据中心；联机分析处理系统；联机事务处理系统

0 引 言

企业IT基础架构研究是合理规划和安排各项信息化基础设施，使之形成良好的IT环境，让各种业务解决方案、应用系统和数据都能不受约束地在其上实现有效配合。这些基础设施包括硬件设备、网络和基础软件。IT基础架构[1-4]是支持企业业务的主要驱动力，优秀的IT基础架构可以快速响应企业业务需求变化。随着信息化技术的发展，如何选择合适的IT基础架构[5]，成为企业构建IT环境的难题。

小型机[6-7]是常见的IT基础架构，企业中被大多数系统所选择，其定位于中端与高端应用，适用于DBMS、核心计算、大型Web应用等关键业务。随着信息技术的发展，x86处理器性能的高速提升，x86服务器[8]大规模集群技术的应用能够完全满足大多数企业关键应用需求，而成本上却只有小型机的三成至五成。此外，数据库一体机架构[9-11]也逐步引起企业的关注。

上述三种IT基础架构的技术架构不同，系统特性不同，每种架构之间具有一定的可替代性。随着公司信息化建设的不断深入，新业务需求的不断涌现，信息设备数量的高速增长，不可避免地带来了诸多问题，包括IT烟囱式建设不利于资源的有效利用，数据中心的建设成本不断攀升，等等。为解决公司企业级信息系统的IT基础架构选型问题，基于公司营销业务应用系统，通过科学测试获得结果。文中通过对公司信息系统IT基础架构进行对比研究，为企业数据中心建设[12-14]提供合理的选型方案，具有十分重要的意义。

1 IT基础架构横向对比结果

1.1 中高端小型机

中高端小型机适用于大型数据库系统、大型计算系统、大型应用软件和稳定性可靠性要求非常高的关键业务系统。文中测试了HP、IBM和Oracle公司的中高端小型机，设备清单如表1所示。

通过进行性能压力测试，考察被测设备总体吞吐量在达到测试基线值且业务响应时间在正常范围内时所能达到的最大TPS值。

表1 被测中高端小型机

综合测试结果，IBM P750在国网业务中的性能最高，HP BL890c和Oracle T4-4的性能略低于IBM P750，由于HP BL890c拥有CPU核数上的优势，处理能力略优于Oracle T4-4。

1.2 数据库一体机

一体机解决方案具有更强的数据处理能力、更优的数据压缩能力、更强的I/O处理能力、线性的横向扩展能力等特点，数据库一体机适用于公司集中部署的大型交易系统、分析决策型系统以及数据库资源整合场景。文中测试了Oracle、Teradata和华为的数据仓库一体机，设备清单如表2所示。

从本次数据仓库一体机测试结果整体分析来看，OLAP场景下Teradata 2700的性能明显优于Oracle X3-2和华为FusionCube，OLTP和混合负载场景下Oracle X3-2的性能明显优于华为FusionCube和Teradata 2700。功能性测试结果Teradata 2700、Oracle X3-2和华为FusionCube基本都满足。

1.3 x86服务器集群

随着x86处理器技术(多核，多线程，更大缓存)的改变，以及在大型计算工作负载中更多处理器共同工作能力的提升，x86服务器被更多地部署在数据中心。关键业务的定义已经延伸到电子邮件和集群，业务处理(Business Processing)，联机事务处理(OLTP)，ERP，CRM和其他行业应用，以及支持这些应用的数据库。被测设备详见表3。

表2 被测数据库一体机

表3 被测设备表

综合测试结果，国内外各厂商PC性能差异不大，因为采用相同的处理器芯片。x86服务器大规模集群技术的应用能够完全满足大多数企业关键应用RAS特性的要求。

2 三种IT基础架构纵向对比研究

2.1 测试方法

(1)一体机、小型机、x86服务器(OLAP)。

以公司营销业务应用系统数据作为ODS数据源，各被测设备首先从ODS数据源进行测试数据的初始化装载。正式测试前，各厂商可对测试数据和测试脚本进行优化调试；之后采用多台压力机统一使用Loadrunner录制的标准Java脚本调用各厂商优化后的SQL语句，通过JDBC方式连接各数据库一体机，分别进行各测试场景的测试，并记录各场景在不同并发用户下的执行时间和被测的CPU、内存和IO等系统开销情况。

(2)小型机、x86服务器(OLTP)。

整体测试环境主要分为测试端、应用系统和数据库三大部分。其中，测试客户端使用Loadrunner发起应用请求，应用服务器使用Weblogic发布应用系统，被测服务器作为数据库服务器提供Oracle数据库服务。在各厂商测试过程中，使用相同的测试配套环境，拓扑图如图1所示。

图1 测试环境拓扑图

2.2 测试设备

(1)一体机、小型机、x86服务器(OLAP)。

本次OLAP[15-16]场景主要测试了Teradata、Sybase IQ两个厂商的数据库，Teradata简称为T，Sybase IQ简称为S。具体被测设备信息如表4所示。

表4 OLAP场景被测设备

(2)小型机、x86服务器(OLTP)。

本次OLTP[17]场景硬件设备分别采用8路PC和中高小型机作为被测数据库服务器，具体被测设备配置如表5所示。

表5 OLTP场景被测设备

2.3 测试数据与评价方法

(1)一体机、小型机、x86服务器(OLAP)。

小型机、一体机、x86服务器部分场景测试结果(OLAP)见表6。

此次性能测试分为15项，每项的响应时间为考察指标，即响应时间越小，反映设备性能越好。

他说，为民承重、兴粮富国是企业的责任；他一直“思危思进思变”，通过锐意改革让优质资源创造优质效益，让不良资产重新整合获得新的生机。也正是他，让首农食品集团成为老百姓喜爱的知名品牌。

表6 小型机、一体机、x86服务器部分场景测试结果(OLAP)

在此次测试中性能指标得分为所有厂商产品在该项指标上的最小值除以该项指标的实际测试值乘以该项权重分数，计算公式如下：

(1)

其中：Xj为厂商产品在第j项指标的得分值；Mj为厂商产品在该项指标上的实际测试值；Mmin为所有厂商在该项指标上的最小测试值；Kj为该项的权重分；C为所有厂商在该项指标上的并发测试数。

通过评分体系公式，得出性能测试部分(满分60分)的各厂商分数。SybaseIQ的x86集群总得分为29.23，Teradata的Teradata-2750一体机总得分为29.06，SybaseIQ的小型机总得分为19.73。

(2)小型机、x86服务器(OLTP)。

测试设备IBMX3850x5简称为I，OracleT4-1简称为O。4路PC与低端小型机性能对比测试结果如表7所示。

测试设备浪潮TS850简称浪，IBMP740简称I7。8路PC与中端小型机性能对比测试结果如表8所示。

表7 4路PC与低端小型机性能对比测试结果

表8 8路PC与中端小型机性能对比测试结果

3 三种IT基础架构纵向对比结果

3.1 一体机、小型机、x86服务器对比(OLAP)

在OLAP测试场景中，Teradata一体机完成所有测试用例，且各项结果满足性能要求；Sybase-IQ在x86平台性能优于小型机平台。如图2所示，使用4台x86集群服务器测试结果的性能优于Teradata一体机。三种架构中，基于x86服务器集群的性能测试综合得分最高，性能最佳。

图2 各架构性能测试综合得分图

在OLTP测试场景下，随着并发用户的增加，x86服务器与小型机的事务处理能力以及CPU使用率都基本上呈线性递增态势。x86三节点数据库和小型机两节点数据库相比具有更高的可靠性，同时在事务处理能力相当的情况下，x86服务器CPU使用率明显低于小型机，具有更大的性能提升空间。

4 业务系统x86集群替代测试

4.1 测试方式

使用PMS2.0系统基于x86服务器和小型机的对比测试重点考察以下方面。

4.1.1 性 能

在被测设备上部署PMS2.0系统的数据库和服务器性能监控工具，用Loadrunner根据测试模型录制标准的测试脚本。首先，采用100、200、300、400、500等不同并发用户执行测试模型标准脚本，分别测试被测设备能达到的TPS值，并记录各业务模块的响应时间及被测设备的CPU、内存、IO等性能指标。然后，增加并发用户数，在测试数据有效的情况下，测试出被测设备能达到的最大TPS值，并记录各业务模块的响应时间及被测设备的CPU、内存、IO等性能指标。

4.1.2 横向扩展

将PMS2.0系统数据库两节点的RAC模式横向扩展到三节点，以考察被测设备的可扩展性；同时，使用标准测试模型脚本测试数据库扩展后的各项性能指标。

4.2 测试对象

分别采用8路PC和中高端小型机作为被测数据库服务器。测试对象一:华为8路PC，CPU型号Intel(R) Xeon(R) E7-8870 2.40 GHz，核数80C，内存512 G，硬盘4*300 G，操作系统Red Hat Enterprise Linux 6.5，数量3台。测试对象二:IBM750，CPU型号POWER7 3550 MHz，核数32C，内存256 G，硬盘2*300 G，操作系统AIX6.1，数量两台。

4.3 测试结论

如图3所示，x86三节点数据库与小型机两节点数据库相比具有更高的可靠性，同时在事务处理能力相当的情况下，x86服务器CPU使用率明显低于小型机，具有更大的性能提升空间。

图3 业务系统3节点8路与2节点750性能对比结果

综合分析，x86服务器替代小型机完全具有可行性，同时考虑到系统运行的可靠性以及性能要求，可使用三节点的x86架构替代两节点的小型机架构。

5 结束语

文中通过使用国网典型的营销业务应用系统对小型机、一体机、x86服务器集群分别进行对比研究，积累了大量实际的应用数据和结果。随后，进行了业务系统x86集群替代测试。研究结果表明，x86服务器集群的性能对比小型机和一体机差距较小，且x86服务器可以采用横向扩展方式进行性能提升。因此，采用具有成本低、扩展能力强、灵活度高等优势的x86集群技术替代目前的小型机、一体机是企业IT建设的发展方向。使用该架构，可以很好地提升公司在IT建设过程中的技术能力，主动掌握未来IT技术发展方向。x86服务器将被更多地部署在数据中心处理重量级的工作。

[1] 李 丹,陈贵海,任丰原,等.数据中心网络的研究进展与趋势[J].计算机学报,2014,37(2):259-274.

[2] 邓 维,刘方明,金 海,等.云计算数据中心的新能源应用:研究现状与趋势[J].计算机学报,2013,36(3):582-598.

[3] 王德文,刘 杨.一种电力云数据中心的任务调度策略[J].电力系统自动化,2014,38(8):61-66.

[4] 王德文.基于云计算的电力数据中心基础架构及其关键技术[J].电力系统自动化,2012,36(11):67-71.

[5] 丘群业.企业私有云计算基础架构研究与设计[D].广州:华南理工大学,2012.

[6] 张 宇.惠普公司小型机集团发展战略研究[D].沈阳:东北大学,2011.

[7] 黄 伟,张 杰.CRM系统中小型机与x86服务器应用对比分析[J].电信工程技术与标准化，2013,26(6):83-88.

[8] 张寓琛,张小芳.x86服务器虚拟化平台性能测试[J].计算机与现代化,2014(2):32-35.

[9] 岳峻松,赵俊峰,赵 伟,等.数据库一体机技术架构解析[J].电力信息化,2013,11(4):60-64.

[10] 李宗涛,罗朝宇,王福新.数据库一体机在电网企业数据中心的应用分析[J].内蒙古电力技术,2013,31(4):63-66.

[11] 储 浩,吕万里.云桥数据库一体机在移动业务系统中的应用[J].移动通信,2014,38(13):33-37.

[12] 王 聪,王翠荣,王兴伟,等.面向云计算的数据中心网络体系结构设计[J].计算机研究与发展,2012,49(2):286-293.

[13] 葛 亮,张建华,余 斌.智能变电站数据中心及其应用服务[J].电力系统自动化,2013,37(24):54-59.

[14] 赵旭龙.基于云计算的电信运营商数据中心的发展策略研究[D].北京:北京邮电大学,2013.

[15] 王会举,覃雄派,王 珊,等.面向大规模机群的可扩展OLAP查询技术[J].计算机学报,2015,38(1):45-58.

[16] 彭 璐.基于数据仓库的OLAP中的索引技术研究[J].计算机与数字工程,2014,42(12):2325-2330.

[17] 任 堃,李战怀.新型OLTP数据库系统设计的关键技术及挑战[J].华东师范大学学报:自然科学版,2014(5):31-42.

Research on Comparison for IT Infrastructure Based on Enterprise-class Information System

LI Dong-hui,WU Xiao-zhi,ZHU Guang-xin,ZHENG Lei,WANG Zhao,MIAO Jing-wen

(Information System Integration Company,Nari Group Cooperation,Nanjing 210000,China)

With the proceeding of informatization for electric power,the constant emergency of business requirements for enterprise,and the growing of devices for application systems,enterprise-class IT architecture has become increasingly complex.In view of this,the performance of three kinds of IT infrastructures including x86 server cluster,data warehouse integrated machine and minicomputer have been researched in the massive data environment.Three kinds of IT infrastructure devices have been experimented in OLAP and OLTP scenarios.The test results show that x86 server clusters can meet the performance requirements for core business system.It can replace minicomputers and data warehouse integrated machine.X86 servers,with advantages of low cost,strong expansibility and high flexibility,will be deployed in the data center to deal with more heavyweight work.The use of x86 cluster servers can greatly promote the technology in IT construction for enterprise,and actively master the future direction of IT development.

IT;infrastructure;data center;OLAP;OLTP

2015-08-27

2015-12-12

时间：2016-05-05

国家电网公司科技项目(524606140132)

李东辉(1970-)，男，高级工程师，研究方向为电力系统通信信息。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0831.104.html

TP302

A

1673-629X(2016)06-0163-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.06.036