企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的對(duì)比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團(tuán)公司 信息系統(tǒng)集成分公司，江蘇 南京 210000)

企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的對(duì)比研究

李東輝，吳小志，朱廣新，鄭 磊，王 召，繆靜文

(南京南瑞集團(tuán)公司 信息系統(tǒng)集成分公司，江蘇 南京 210000)

隨著電力信息化工作的推進(jìn)，企業(yè)新業(yè)務(wù)需求的不斷涌現(xiàn)，信息設(shè)備的數(shù)量高速增長(zhǎng)，企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)變得日益復(fù)雜。針對(duì)這種情況，研究x86服務(wù)器集群、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一體機(jī)與小型機(jī)這三種企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)在海量數(shù)據(jù)環(huán)境下的處理性能，基于不同IT基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備對(duì)聯(lián)機(jī)分析處理系統(tǒng)(OLAP)場(chǎng)景與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)(OLTP)場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試。大量業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果表明，x86服務(wù)器集群可以滿(mǎn)足企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能要求，可以替代小型機(jī)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一體機(jī)。具有成本低、擴(kuò)展能力強(qiáng)、靈活度高等優(yōu)勢(shì)的x86服務(wù)器，將被更多地部署在數(shù)據(jù)中心處理重量級(jí)的工作。使用x86服務(wù)器集群架構(gòu)可以很好地提升公司在IT建設(shè)過(guò)程中的技術(shù)能力，主動(dòng)掌握未來(lái)IT技術(shù)發(fā)展方向。

IT；基礎(chǔ)架構(gòu)；數(shù)據(jù)中心；聯(lián)機(jī)分析處理系統(tǒng)；聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)

0 引 言

企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)研究是合理規(guī)劃和安排各項(xiàng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施，使之形成良好的IT環(huán)境，讓各種業(yè)務(wù)解決方案、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)都能不受約束地在其上實(shí)現(xiàn)有效配合。這些基礎(chǔ)設(shè)施包括硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)軟件。IT基礎(chǔ)架構(gòu)[1-4]是支持企業(yè)業(yè)務(wù)的主要驅(qū)動(dòng)力，優(yōu)秀的IT基礎(chǔ)架構(gòu)可以快速響應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)需求變化。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，如何選擇合適的IT基礎(chǔ)架構(gòu)[5]，成為企業(yè)構(gòu)建IT環(huán)境的難題。

小型機(jī)[6-7]是常見(jiàn)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，企業(yè)中被大多數(shù)系統(tǒng)所選擇，其定位于中端與高端應(yīng)用，適用于DBMS、核心計(jì)算、大型Web應(yīng)用等關(guān)鍵業(yè)務(wù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，x86處理器性能的高速提升，x86服務(wù)器[8]大規(guī)模集群技術(shù)的應(yīng)用能夠完全滿(mǎn)足大多數(shù)企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用需求，而成本上卻只有小型機(jī)的三成至五成。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)架構(gòu)[9-11]也逐步引起企業(yè)的關(guān)注。

上述三種IT基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)架構(gòu)不同，系統(tǒng)特性不同，每種架構(gòu)之間具有一定的可替代性。隨著公司信息化建設(shè)的不斷深入，新業(yè)務(wù)需求的不斷涌現(xiàn)，信息設(shè)備數(shù)量的高速增長(zhǎng)，不可避免地帶來(lái)了諸多問(wèn)題，包括IT煙囪式建設(shè)不利于資源的有效利用，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本不斷攀升，等等。為解決公司企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)選型問(wèn)題，基于公司營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)測(cè)試獲得結(jié)果。文中通過(guò)對(duì)公司信息系統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究，為企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)[12-14]提供合理的選型方案，具有十分重要的意義。

1 IT基礎(chǔ)架構(gòu)橫向?qū)Ρ冉Y(jié)果

1.1 中高端小型機(jī)

中高端小型機(jī)適用于大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、大型計(jì)算系統(tǒng)、大型應(yīng)用軟件和穩(wěn)定性可靠性要求非常高的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)。文中測(cè)試了HP、IBM和Oracle公司的中高端小型機(jī)，設(shè)備清單如表1所示。

通過(guò)進(jìn)行性能壓力測(cè)試，考察被測(cè)設(shè)備總體吞吐量在達(dá)到測(cè)試基線值且業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間在正常范圍內(nèi)時(shí)所能達(dá)到的最大TPS值。

表1 被測(cè)中高端小型機(jī)

綜合測(cè)試結(jié)果，IBM P750在國(guó)網(wǎng)業(yè)務(wù)中的性能最高，HP BL890c和Oracle T4-4的性能略低于IBM P750，由于HP BL890c擁有CPU核數(shù)上的優(yōu)勢(shì)，處理能力略?xún)?yōu)于Oracle T4-4。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)

一體機(jī)解決方案具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、更優(yōu)的數(shù)據(jù)壓縮能力、更強(qiáng)的I/O處理能力、線性的橫向擴(kuò)展能力等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)適用于公司集中部署的大型交易系統(tǒng)、分析決策型系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)資源整合場(chǎng)景。文中測(cè)試了Oracle、Teradata和華為的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一體機(jī)，設(shè)備清單如表2所示。

從本次數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一體機(jī)測(cè)試結(jié)果整體分析來(lái)看，OLAP場(chǎng)景下Teradata 2700的性能明顯優(yōu)于Oracle X3-2和華為FusionCube，OLTP和混合負(fù)載場(chǎng)景下Oracle X3-2的性能明顯優(yōu)于華為FusionCube和Teradata 2700。功能性測(cè)試結(jié)果Teradata 2700、Oracle X3-2和華為FusionCube基本都滿(mǎn)足。

1.3 x86服務(wù)器集群

隨著x86處理器技術(shù)(多核，多線程，更大緩存)的改變，以及在大型計(jì)算工作負(fù)載中更多處理器共同工作能力的提升，x86服務(wù)器被更多地部署在數(shù)據(jù)中心。關(guān)鍵業(yè)務(wù)的定義已經(jīng)延伸到電子郵件和集群，業(yè)務(wù)處理(Business Processing)，聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)，ERP，CRM和其他行業(yè)應(yīng)用，以及支持這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)。被測(cè)設(shè)備詳見(jiàn)表3。

表2 被測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)

表3 被測(cè)設(shè)備表

綜合測(cè)試結(jié)果，國(guó)內(nèi)外各廠商PC性能差異不大，因?yàn)椴捎孟嗤奶幚砥餍酒?。x86服務(wù)器大規(guī)模集群技術(shù)的應(yīng)用能夠完全滿(mǎn)足大多數(shù)企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用RAS特性的要求。

2 三種IT基礎(chǔ)架構(gòu)縱向?qū)Ρ妊芯?/h2>

2.1 測(cè)試方法

(1)一體機(jī)、小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLAP)。

以公司營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為ODS數(shù)據(jù)源，各被測(cè)設(shè)備首先從ODS數(shù)據(jù)源進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的初始化裝載。正式測(cè)試前，各廠商可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試腳本進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試；之后采用多臺(tái)壓力機(jī)統(tǒng)一使用Loadrunner錄制的標(biāo)準(zhǔn)Java腳本調(diào)用各廠商優(yōu)化后的SQL語(yǔ)句，通過(guò)JDBC方式連接各數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)，分別進(jìn)行各測(cè)試場(chǎng)景的測(cè)試，并記錄各場(chǎng)景在不同并發(fā)用戶(hù)下的執(zhí)行時(shí)間和被測(cè)的CPU、內(nèi)存和IO等系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)情況。

(2)小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLTP)。

整體測(cè)試環(huán)境主要分為測(cè)試端、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)三大部分。其中，測(cè)試客戶(hù)端使用Loadrunner發(fā)起應(yīng)用請(qǐng)求，應(yīng)用服務(wù)器使用Weblogic發(fā)布應(yīng)用系統(tǒng)，被測(cè)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提供Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。在各廠商測(cè)試過(guò)程中，使用相同的測(cè)試配套環(huán)境，拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 測(cè)試環(huán)境拓?fù)鋱D

2.2 測(cè)試設(shè)備

(1)一體機(jī)、小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLAP)。

本次OLAP[15-16]場(chǎng)景主要測(cè)試了Teradata、Sybase IQ兩個(gè)廠商的數(shù)據(jù)庫(kù)，Teradata簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)，Sybase IQ簡(jiǎn)稱(chēng)為S。具體被測(cè)設(shè)備信息如表4所示。

表4 OLAP場(chǎng)景被測(cè)設(shè)備

(2)小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLTP)。

本次OLTP[17]場(chǎng)景硬件設(shè)備分別采用8路PC和中高小型機(jī)作為被測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，具體被測(cè)設(shè)備配置如表5所示。

表5 OLTP場(chǎng)景被測(cè)設(shè)備

2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)與評(píng)價(jià)方法

(1)一體機(jī)、小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLAP)。

小型機(jī)、一體機(jī)、x86服務(wù)器部分場(chǎng)景測(cè)試結(jié)果(OLAP)見(jiàn)表6。

此次性能測(cè)試分為15項(xiàng)，每項(xiàng)的響應(yīng)時(shí)間為考察指標(biāo)，即響應(yīng)時(shí)間越小，反映設(shè)備性能越好。

他說(shuō)，為民承重、興糧富國(guó)是企業(yè)的責(zé)任；他一直“思危思進(jìn)思變”，通過(guò)銳意改革讓優(yōu)質(zhì)資源創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)效益，讓不良資產(chǎn)重新整合獲得新的生機(jī)。也正是他，讓首農(nóng)食品集團(tuán)成為老百姓喜愛(ài)的知名品牌。

表6 小型機(jī)、一體機(jī)、x86服務(wù)器部分場(chǎng)景測(cè)試結(jié)果(OLAP)

在此次測(cè)試中性能指標(biāo)得分為所有廠商產(chǎn)品在該項(xiàng)指標(biāo)上的最小值除以該項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際測(cè)試值乘以該項(xiàng)權(quán)重分?jǐn)?shù)，計(jì)算公式如下：

(1)

其中：Xj為廠商產(chǎn)品在第j項(xiàng)指標(biāo)的得分值；Mj為廠商產(chǎn)品在該項(xiàng)指標(biāo)上的實(shí)際測(cè)試值；Mmin為所有廠商在該項(xiàng)指標(biāo)上的最小測(cè)試值；Kj為該項(xiàng)的權(quán)重分；C為所有廠商在該項(xiàng)指標(biāo)上的并發(fā)測(cè)試數(shù)。

通過(guò)評(píng)分體系公式，得出性能測(cè)試部分(滿(mǎn)分60分)的各廠商分?jǐn)?shù)。SybaseIQ的x86集群總得分為29.23，Teradata的Teradata-2750一體機(jī)總得分為29.06，SybaseIQ的小型機(jī)總得分為19.73。

(2)小型機(jī)、x86服務(wù)器(OLTP)。

測(cè)試設(shè)備IBMX3850x5簡(jiǎn)稱(chēng)為I，OracleT4-1簡(jiǎn)稱(chēng)為O。4路PC與低端小型機(jī)性能對(duì)比測(cè)試結(jié)果如表7所示。

測(cè)試設(shè)備浪潮TS850簡(jiǎn)稱(chēng)浪，IBMP740簡(jiǎn)稱(chēng)I7。8路PC與中端小型機(jī)性能對(duì)比測(cè)試結(jié)果如表8所示。

表7 4路PC與低端小型機(jī)性能對(duì)比測(cè)試結(jié)果

表8 8路PC與中端小型機(jī)性能對(duì)比測(cè)試結(jié)果

3 三種IT基礎(chǔ)架構(gòu)縱向?qū)Ρ冉Y(jié)果

3.1 一體機(jī)、小型機(jī)、x86服務(wù)器對(duì)比(OLAP)

在OLAP測(cè)試場(chǎng)景中，Teradata一體機(jī)完成所有測(cè)試用例，且各項(xiàng)結(jié)果滿(mǎn)足性能要求；Sybase-IQ在x86平臺(tái)性能優(yōu)于小型機(jī)平臺(tái)。如圖2所示，使用4臺(tái)x86集群服務(wù)器測(cè)試結(jié)果的性能優(yōu)于Teradata一體機(jī)。三種架構(gòu)中，基于x86服務(wù)器集群的性能測(cè)試綜合得分最高，性能最佳。

圖2 各架構(gòu)性能測(cè)試綜合得分圖

在OLTP測(cè)試場(chǎng)景下，隨著并發(fā)用戶(hù)的增加，x86服務(wù)器與小型機(jī)的事務(wù)處理能力以及CPU使用率都基本上呈線性遞增態(tài)勢(shì)。x86三節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和小型機(jī)兩節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)相比具有更高的可靠性，同時(shí)在事務(wù)處理能力相當(dāng)?shù)那闆r下，x86服務(wù)器CPU使用率明顯低于小型機(jī)，具有更大的性能提升空間。

4 業(yè)務(wù)系統(tǒng)x86集群替代測(cè)試

4.1 測(cè)試方式

使用PMS2.0系統(tǒng)基于x86服務(wù)器和小型機(jī)的對(duì)比測(cè)試重點(diǎn)考察以下方面。

4.1.1 性 能

在被測(cè)設(shè)備上部署PMS2.0系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器性能監(jiān)控工具，用Loadrunner根據(jù)測(cè)試模型錄制標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試腳本。首先，采用100、200、300、400、500等不同并發(fā)用戶(hù)執(zhí)行測(cè)試模型標(biāo)準(zhǔn)腳本，分別測(cè)試被測(cè)設(shè)備能達(dá)到的TPS值，并記錄各業(yè)務(wù)模塊的響應(yīng)時(shí)間及被測(cè)設(shè)備的CPU、內(nèi)存、IO等性能指標(biāo)。然后，增加并發(fā)用戶(hù)數(shù)，在測(cè)試數(shù)據(jù)有效的情況下，測(cè)試出被測(cè)設(shè)備能達(dá)到的最大TPS值，并記錄各業(yè)務(wù)模塊的響應(yīng)時(shí)間及被測(cè)設(shè)備的CPU、內(nèi)存、IO等性能指標(biāo)。

4.1.2 橫向擴(kuò)展

將PMS2.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)兩節(jié)點(diǎn)的RAC模式橫向擴(kuò)展到三節(jié)點(diǎn)，以考察被測(cè)設(shè)備的可擴(kuò)展性；同時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試模型腳本測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展后的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

4.2 測(cè)試對(duì)象

分別采用8路PC和中高端小型機(jī)作為被測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。測(cè)試對(duì)象一:華為8路PC，CPU型號(hào)Intel(R) Xeon(R) E7-8870 2.40 GHz，核數(shù)80C，內(nèi)存512 G，硬盤(pán)4*300 G，操作系統(tǒng)Red Hat Enterprise Linux 6.5，數(shù)量3臺(tái)。測(cè)試對(duì)象二:IBM750，CPU型號(hào)POWER7 3550 MHz，核數(shù)32C，內(nèi)存256 G，硬盤(pán)2*300 G，操作系統(tǒng)AIX6.1，數(shù)量?jī)膳_(tái)。

4.3 測(cè)試結(jié)論

如圖3所示，x86三節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)與小型機(jī)兩節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)相比具有更高的可靠性，同時(shí)在事務(wù)處理能力相當(dāng)?shù)那闆r下，x86服務(wù)器CPU使用率明顯低于小型機(jī)，具有更大的性能提升空間。

圖3 業(yè)務(wù)系統(tǒng)3節(jié)點(diǎn)8路與2節(jié)點(diǎn)750性能對(duì)比結(jié)果

綜合分析，x86服務(wù)器替代小型機(jī)完全具有可行性，同時(shí)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及性能要求，可使用三節(jié)點(diǎn)的x86架構(gòu)替代兩節(jié)點(diǎn)的小型機(jī)架構(gòu)。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)使用國(guó)網(wǎng)典型的營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)小型機(jī)、一體機(jī)、x86服務(wù)器集群分別進(jìn)行對(duì)比研究，積累了大量實(shí)際的應(yīng)用數(shù)據(jù)和結(jié)果。隨后，進(jìn)行了業(yè)務(wù)系統(tǒng)x86集群替代測(cè)試。研究結(jié)果表明，x86服務(wù)器集群的性能對(duì)比小型機(jī)和一體機(jī)差距較小，且x86服務(wù)器可以采用橫向擴(kuò)展方式進(jìn)行性能提升。因此，采用具有成本低、擴(kuò)展能力強(qiáng)、靈活度高等優(yōu)勢(shì)的x86集群技術(shù)替代目前的小型機(jī)、一體機(jī)是企業(yè)IT建設(shè)的發(fā)展方向。使用該架構(gòu)，可以很好地提升公司在IT建設(shè)過(guò)程中的技術(shù)能力，主動(dòng)掌握未來(lái)IT技術(shù)發(fā)展方向。x86服務(wù)器將被更多地部署在數(shù)據(jù)中心處理重量級(jí)的工作。

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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

時(shí)間：2016-05-05

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(524606140132)

李東輝(1970-)，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)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