基于云計(jì)算的煙草企業(yè)云制造平臺的搭建綜述

粟源 洪中華 沈立東 劉洋博 徐榮照 鄒欣延 趙旭

摘 要 數(shù)字化建設(shè)是煙草制造業(yè)轉(zhuǎn)型智能制造的基礎(chǔ)。在數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，由于MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、現(xiàn)場管理系統(tǒng)等不斷運(yùn)用，將產(chǎn)生大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是需要不斷存儲和應(yīng)用的。為了滿足系統(tǒng)增加后的資源管理和指數(shù)級數(shù)據(jù)產(chǎn)生的儲存，煙草企業(yè)需要加強(qiáng)制造云的建設(shè)，加強(qiáng)技術(shù)使用方面的創(chuàng)新，找到滿足企業(yè)發(fā)展的動力，優(yōu)化數(shù)據(jù)資源的配置，推動煙草企業(yè)的信息發(fā)展。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算;云制造;分布式計(jì)算

1云計(jì)算技術(shù)概述

云計(jì)算是“一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算新方式，通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個人和企業(yè)用戶提供按需即取的計(jì)算”，是一種虛擬化技術(shù)，具有動態(tài)可擴(kuò)展性、高度安全性、性價比高，根據(jù)用戶的需求將資源按需進(jìn)行部署[1]。

2Raid（磁盤陣列）和分布式計(jì)算的區(qū)別

Raid的原理是利用數(shù)組方式作為磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì)，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩(wěn)定性較高、速度較慢磁盤，組合成一個大型的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個磁盤系統(tǒng)效能。

分布式計(jì)算的原理：分布式計(jì)算是指在一個松散或嚴(yán)格約束條件下使用一個硬件和軟件系統(tǒng)處理任務(wù)，這個系統(tǒng)包含多個處理器單元或存儲單元、多個并發(fā)的過程、多個程序。

綜上所述：磁盤陣列主要是以冗余備份來保障文件安全和快速訪問，一般以本機(jī)不同磁盤或局域網(wǎng)內(nèi)磁盤組成，而分布式計(jì)算將廣泛分布在本機(jī)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上各個不同物理計(jì)算單元以一定邏輯形式組成的計(jì)算系統(tǒng)，提供高度動態(tài)化的計(jì)算資源，順應(yīng)了資源整合的發(fā)展方向[2]。

3煙草制造云平臺搭建方案

煙草制造云平臺搭建的思路是“先主干基礎(chǔ)搭建，后模塊枝節(jié)建設(shè)”的平臺建設(shè)思路。先將基礎(chǔ)性的計(jì)算平臺搭建完成，再將其余計(jì)算單元進(jìn)行整合，以達(dá)到資源共享的目的。

硬件設(shè)施：服務(wù)器、存儲器、光交換機(jī)。

軟件平臺：vCenter6.5。

搭建策略：服務(wù)器/存儲器Raid + 服務(wù)器/存儲器分布式存儲的策略。

3.1 主干基礎(chǔ)平臺的搭建

Raid（磁盤陣列）主要是為了改善磁盤的訪問延遲，增強(qiáng)磁盤的可用性和容錯能力。通過使用RAID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在多塊磁盤上的并發(fā)讀寫和數(shù)據(jù)備份。

Raid的方式：

Raid0：提高存儲性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個磁盤上存取，這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。其特點(diǎn)是沒有數(shù)據(jù)的冗余，沒有數(shù)據(jù)冗余，沒有數(shù)據(jù)校驗(yàn)的磁盤陣列、帶寬加倍，所以讀/寫速度加倍，沒有提供數(shù)據(jù)保護(hù)功能，只要服務(wù)器中一塊磁盤損壞，整個數(shù)據(jù)將會丟失。

Raid1：通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，在成對的獨(dú)立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。特點(diǎn)是當(dāng)一個磁盤失效時，系統(tǒng)可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數(shù)據(jù)，對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行百分之百的備份，但是存儲空間將會減半。

Raid5：RAID 5 是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。特點(diǎn)是至少使用3塊硬盤（也可以更多）組建RAID5磁盤陣列，可用空間=磁盤數(shù)n-1，其中有一塊是專門用來校驗(yàn)的。做raid 5陣列所有磁盤容量必須一樣大，當(dāng)容量不同時，會以最小的容量為準(zhǔn)。

通過對比Raid方式的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮存儲的性能、成本和安全，我們選擇Raid5的方式對服務(wù)器磁盤和存儲器進(jìn)行磁盤陣列處理。

3.2 分布式存儲策略

分布式存儲系統(tǒng)：將數(shù)據(jù)分散存儲在多臺獨(dú)立的存儲設(shè)備上。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用多臺存儲服務(wù)器或者存儲器分擔(dān)存儲負(fù)荷，利用位置服務(wù)器定位存儲信息。

光纖交換機(jī)具有8.8Gbps的帶寬能力，所有端口可同時全線速工作在全雙工狀態(tài)，所以通過光纖交換機(jī)將物理服務(wù)器和存儲器或者磁帶庫進(jìn)行連接，能夠滿足數(shù)據(jù)的毫秒級的讀寫需求。

3.3 后模塊枝節(jié)的建設(shè)

煙草制造企業(yè)具有生產(chǎn)系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）、辦公系統(tǒng)（OA）、倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）等諸多制造型企業(yè)管理的系統(tǒng)，需要其納入到集群中加以統(tǒng)一管理。例如煙草制造企業(yè)將香糖料廚房的管理系統(tǒng)歸并到資源池中，將香糖料廚房的物理服務(wù)器加入到搭建好的基礎(chǔ)集群中，通過數(shù)據(jù)中心（Datacenter）管理集群的存儲空間[3]。

4結(jié)束語

在煙草制造業(yè)大數(shù)據(jù)的背景下，數(shù)據(jù)量的大小和復(fù)雜程度的增加往往非常迅速，MES系統(tǒng)對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集，對系統(tǒng)存儲的擴(kuò)展性能和數(shù)據(jù)讀寫速度有了更高的要求。 通過建立制造云平臺，也是為未來制造企業(yè)大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建好數(shù)據(jù)存儲的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李文軍.計(jì)算機(jī)云計(jì)算及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018，（22）：57.

[2] 吳吉義，平玲娣，潘雪增，等.云計(jì)算：從概念到平臺[J].電信科學(xué)，2009，25（12）：1-11.

[3] 邵長鋒.私有云制造平臺搭建及功能模型設(shè)計(jì)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2016.