铁路云平台建设的思考

李朝金，黄 威

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

铁路信息化建设无论是对于铁路运输自身的正常运营、发展，还是对于推动经济和社会发展来说都具有重要的意义。为克服人工带来的错误，提升铁路运输的发展，信息化是必然的选择。

云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，核心部分是数据中心，应用虚拟化、SOA、WEB2.0 等一系列技术。

近年来，在数字化转型的热潮下，我国云计算发展迎来需求爆发期，越来越多的企业开始“拥抱”云计算服务，随着铁路信息化的发展和云计算技术与市场日益成熟，云计算在铁路行业的应用需求也逐渐明朗起来。

1 铁路新信息化发展趋势

1.1 铁路信息化的状态

铁路信息系统经过40 多年的发展，从无到有、从小到大取得巨大成就。建立了计算机网络及传输网、交换网、数据通信网3 大通信基础网；建立了从单机版到多层次的网络应用；建立了以列车调度指挥系统、铁路运输管理信息系统、客票发售与预定系统为代表的一大批应用信息系统。铁路的信息化覆盖了中国铁路总公司、铁路公司和主要站段。

但是也要看到，国内铁路信息化建设中仍然存在着信息化人才匮乏、信息化基础设施发展不平衡、信息化系统各自独立导致信息化功能不能完全发挥等问题。

1.2 铁路行业信息化的趋势

根据2017 年铁路信息化总体规划，可以看到铁路行业信息化的趋势有如下几个方面。

1) 覆盖更全面化

铁路信息化总体规划了战略决策系统、经营开发系统、运输生产系统、资源管理系统、建设管理系统、综合协同系统6 大业务应用系统，涉及到铁路行业的企业管理、建设管理、资源管理、运营生产、运维管理和乘客服务的方方面面。

2) 数据更集中化

铁路信息化总体规划确定了构建一体化信息集成平台，包括构建客户服务平台、数据服务平台、集成服务平台和基础设施平台，实现业务互联互通，以及信息资源的统一管理、开发共享和集中展现，可以看到将数据集中处理，带来整体效率提升已成为趋势。

3) 更加智能化

铁路运输是一个集成现代通信技术，信息技术，控制技术的系统工程，随着相关技术的不断发展，通过信息采集、传输、处理、共享和控制，越来越充分地利用相关的移动的，固定的，空间的，时间的以及人力的资源为生产、建设、管理和决策提供支撑，越来越促进以较低的成本达到保障安全，提高运输效率，改善经营管理和提高服务质量的目的。

2 云平台的特点

云平台天然带有传统信息系统不具备的特点，主要有如下几个方面。

1) 集中管理

云平台可以构建在不同的基础平台之上，有效兼容各种不同种类的硬件和软件资源。硬件基础资源主要包括计算、存储和网络3 大类设备；软件基础资源主要包括操作系统、中间件、通用软件等。

云平台可以在一个主控台中统一分配、调整、回收系统的硬件资源，统一安装、升级系统软件资源，统一管理所有用户的认证、授权、安全性，从而实现对不同种类云资源的集中统一管理。

2) 节约成本

云平台的硬件基础设施可以架构在大规模的廉价服务器集群之上，包括廉价的x86 架构的服务器，常用的磁盘存储，普通的千兆以太网，这些都有效降低了大量运算所需的硬件成本。

3) 安装和维护

云平台中只需单击几下即可在中心部署一台虚拟计算机，在任何时间，任何地点，任何设备上只要登录后就可以提供计算服务，无需专业人员到指定作业现场手动进行软、硬件的安装，节省安装人员和安装时间。

用户所需数据在云端，可以自动备份，可以任意的恢复数据。用户所需软件在云端，也不需要在客户端下载和升级软件。对云端资源的添加、删除、修改等调整，或者任一资源节点故障异常，不会导致数据的丢失。因此云平台中终端侧不需要专业的IT 技术人员来安装和维护。

4) 资源按需配置

云平台下的硬件、软件资源可灵活分配调度，按需配置。如在系统业务需求高的时刻可以启动闲置资源提高整个云平台的处理能力，而在系统业务需求低的情况下可以将闲置的资源转入节能模式，提高部分资源利用率，达到节能、高效的效果。

3 铁路行业云平台建设的建议

3.1 云平台带来的好处

除了集中管理、节约投资和运行成本、便于安装和维护、支持资源动态扩展等云平台天然的特点外，云平台还可以为铁路行业带来如下的好处。

1) 减少行业对专业运维人员的需求

当前我国铁路信息化建设中存在的难点之一便是专业运维人才的匮乏。随着铁路行业信息化、自动化的程度的提高，需要大量既懂铁路业务，又懂计算机和信息系统维护的复合型人才。采用云平台在中心运维和管理的特点，可以有效的减少中心和终端处需要的建设、运维专业人才。

2) 解决铁路信息化投入不平衡的问题

铁路信息化的发展受到国家整体经济水平发展水平的限制，不可能在铁路信息化方面无限制地投入。选择重点项目成为可行的方案，这就造成了实际上的信息化基础设施发展不平衡，形成了铁路信息化水平整体提升的障碍。采用云平台的方案，可以实现在中心部署云服务平台，其他地点都运行简单的云终端，让各个地区都能够充分利用云平台中的信息系统。

3) 有利于数据资源的整合

我国铁路信息化建设中还存在信息化系统各自独立，尚未有效地形成合力的问题。在建设中各个系统由不同厂家提供，没有形成信息资源的共享，形成了一个个的“信息孤岛”，造成了资源浪费，也造成了重复作业，收集到的信息没有充分发挥作用。利用云平台在数据中心统一分析、处理、存储数据资源的优势，多个信息化系统之间可以形成有效的合力，便于发挥整体的效能。

4) 便于大数据处理

随着数据分析和数据挖掘方面技术和工具的发展和不断成熟，大数据在行业领域的应用越来越广泛，成为主要的行业预测工具，系统优化的依据。铁路行业生产中产生海量数据，这些海量数据需要被计算，并将有价值的信息提取出来，提供给企业经营和决策者，例如客流的趋势、能源的消耗规律、设备的损耗状态等等。云平台集中式计算、高效的内部数据通信网、稳定的海量数据存储系统是天然的大数据获取、管理、处理、整理的平台。

3.2 云平台的选择

1) 公有云与私有云选择

铁路行业的安全性是信息化平台建设考虑的重中之重，铁路运行相关安全数据不可能被转移到行业用户掌控范围外的机器上，因此建立私有云是最好的选择。私有云可提升灵活性、可扩展性，并改善避险能力及业务连续性。通过对应用和服务的简化和自动化部署，私有云解决方案将帮助企业精简运作。

铁路云平台的建设应以私有云为主，但并不意味着公有云没有市场，由于铁路运营带有很大的时间特性，例如春运、暑运等，可以在计算量大时将部分计算工作转移到公有云上，利于节约系统的建设成本。

2）云平台供应商选择

我国云计算市场与全球云计算市场相比整体有3 ～5 年的差距，为了推进我国云计算市场的发展，工业和信息化部出台了《云计算发展三年行动计划(2017-2019 年)》和《推动企业上云实施指南(2018-2020 年)》，指导和促进企业运用云计算推进生产和管理的优化升级。

云计算发展10 余年来，涌现出了一大批的云平台供应商，例如国外的有亚马逊、google、微软，国内的有阿里巴巴、腾讯、百度等等。不论从数据的安全性、行业的健康发展、还是相关政策的支持上，都应当采用国内的云平台供应商。

3）云平台技术的选择

当前云平台技术路线主要有3 种，第一种是传统的虚拟机，使用者得到的最小单位是虚拟机，这是被应用的最广泛的技术路线；第二种是容器云技术路线，主流技术是采用Dock er 来管理容器，容器可以理解为轻量级的虚拟机，从应用角度可以理解为一个或一组程序；第三种是容器+mini kernel路线，这种线路是容器间不再共享内核，而为每个容器提供一个独立的内核。

从表面上看，各种不同的云平台功能差异不大，但事实却非常复杂：不同的云平台在许多方面存在极大差异，包括功能、可用性、可扩展性和性能。虚拟机路线是最早出现且成熟的，它符合技术人员的使用习惯；容器云是目前发展最快的线路，更符合微服务的思想。铁路云平台技术选择应当以传统的虚拟机技术为主，兼顾容器云技术路线。

3.3 云平台建设中的建议

1) 统一规划

铁路云平台建设是信息化建设中重要的一环，是一项涉及面广、综合性强、结构复杂的系统工程，其发展战略规化涉及到铁路运输指挥、生产、安全监控、客货营销和经营管理各个方面，是一项庞大的系统工程。

铁路云平台建设需要统一规划，形成未来发展的纲领性文件，作为最重要的参考依据，指导铁路行业各个部门，各个业务工种，各个应用系统规划以及制定各自信息化策略和信息化计划。以力求更系统性、综合性和科学性的进行铁路信息化建设工作。

2) 标准先行

是否可以保障系统的稳定性、可靠性和安全性。这是IT 决策者在选择云平台时最重要的衡量标准之一。目前，云计算平台的供应商不少，开源的技术平台也不少，但是云计算并未形成统一的技术标准，全球范围内的云计算标准化工作还正在进行当中，这就让铁路行业的云平台建设没有一个权威的执行标准。

标准的作用在于规范相关的生产活动和市场行为，是科学管理的基础，有利于稳定和提高产品、工程和服务的质量。建立统一的行业标准对于整个铁路行业的云平台建设的意义尤为重要，在铁路行业建设自己的云平台前期，就应该将云平台建设的行业标准提到重要的地位上来。

3) 建立安全评估体系

铁路云计算需要考虑一些安全性的问题，比如用户的访问控制、数据安全性保护、不同安全级别的数据隔离、服务和数据的可用性、灾难恢复能力、服务终端可靠性等等。

系统的分析云平台所面临的威胁及自身的防御能力，评估安全事件发生的可能性和后果，并提出有针对性的防御办法和整改措施，防范和化解云计算平台安全风险，将风险控制在可接受的水平，需要建立一整套安全的评估体系。运用风险评估体系去识别安全风险，解决云计算中的信息安全问题。

4) 统一建设

目前铁路行业信息系统的硬件、软件平台由各个信息系统厂家提供，有品牌多、类型多、质量参差不齐、位置分散、利用率不高的特点。如果采用由运营方统一建设，各个信息厂家租用硬件、软件的方式，这些问题将迎刃而解，不仅IaaS 系统可以统一建设，PaaS 系统也可以统一建设。

4 结束语

铁路云平台建设的时机已经到来，云平台的技术日臻成熟，其应用前景十分广泛，合理的规划和逐步建设适合铁路行业的云平台，必将为铁路的信息化建设和生产流程带来巨大的变化，对铁路行业更加安全、高效的生产运营起到巨大的促进作用。