地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份需求分析與方案設(shè)計(jì)

張獻(xiàn)良 沈信飛 張瑞

摘 要：地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，通過(guò)動(dòng)態(tài)的協(xié)調(diào)控制保障地鐵的運(yùn)營(yíng)安全。綜合監(jiān)控系統(tǒng)正常功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持，包括日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)、各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息等，一旦發(fā)生信息干擾或者丟失將會(huì)影響綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，對(duì)地鐵的日常運(yùn)營(yíng)安全造成較為嚴(yán)重的威脅。因此，對(duì)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份極為重要，在系統(tǒng)突發(fā)故障時(shí)可以利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)技術(shù)，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)原，保障地鐵設(shè)施設(shè)備的正常運(yùn)行。本文探討了地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的必要性，對(duì)備份需求進(jìn)行了重點(diǎn)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況，從備份方案設(shè)計(jì)、備份時(shí)間策略設(shè)計(jì)方面分別提出了優(yōu)化措施，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)備份;方案設(shè)計(jì);綜合監(jiān)控系統(tǒng)

1? 引言

隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)正朝著自動(dòng)化智能化方向發(fā)展，已成為地鐵調(diào)度控制的核心系統(tǒng)。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)有機(jī)電設(shè)備信息、線(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)信息、行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也有日常運(yùn)營(yíng)時(shí)產(chǎn)生的各類(lèi)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、操作日志、歷史運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)是綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常功能的基礎(chǔ)，為工作人員進(jìn)行管理和決策提供了最重要的技術(shù)支持。由于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的時(shí)效性以保證能實(shí)時(shí)反映設(shè)備的工作狀態(tài)，對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和備份提出了較高的要求。當(dāng)發(fā)生突發(fā)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失時(shí)，需要及時(shí)啟用備份數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，以免對(duì)地鐵的正常運(yùn)營(yíng)造成較大影響。因此，對(duì)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份需求進(jìn)行分析探討、提出數(shù)據(jù)備份優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)提高地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效率、促進(jìn)地鐵運(yùn)營(yíng)管理水平的提升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2? 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的必要性

一般而言，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)軟硬件建設(shè)安裝時(shí)，會(huì)設(shè)計(jì)有一定的容錯(cuò)和自動(dòng)恢復(fù)功能，同時(shí)也會(huì)采用雙服務(wù)器的形式，對(duì)服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行“熱備”，以防止單個(gè)服務(wù)器故障導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。但僅依靠上述兩種手段，對(duì)于地鐵監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的保護(hù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

一方面，雖然綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的容錯(cuò)功能可以自動(dòng)修復(fù)部分故障帶來(lái)的數(shù)據(jù)缺失或者錯(cuò)誤，對(duì)于人工操作失誤具有一定的冗余度，但是對(duì)于較為嚴(yán)重的事件，如文件永久性刪除、突發(fā)災(zāi)害造成硬件的嚴(yán)重破壞等，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)，仍需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行另外的備份以重新恢復(fù)系統(tǒng);

另一方面，雙服務(wù)器主機(jī)的運(yùn)作形式，目的在于維持綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和讀取不發(fā)生中斷，數(shù)據(jù)時(shí)刻保持“在線(xiàn)”狀態(tài)以持續(xù)提供服務(wù)，而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份的過(guò)程則是將“在線(xiàn)”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為“離線(xiàn)”數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期保存，當(dāng)突發(fā)性事件導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰時(shí)，可以通過(guò)備份數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)修復(fù)，降低數(shù)據(jù)中斷導(dǎo)致的影響[1]。因此對(duì)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份具有充分的必要性。

3? 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份需求分析

3.1、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的范圍

數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的范圍應(yīng)涵蓋綜合監(jiān)控系統(tǒng)中與各個(gè)地鐵運(yùn)營(yíng)直接相關(guān)的重要節(jié)點(diǎn)，包括中央服務(wù)器、車(chē)站服務(wù)器、調(diào)度操作系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等，通過(guò)人工備份或系統(tǒng)自動(dòng)備份的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理。

3.2、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的方法

數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的方法包括軟件級(jí)備份恢復(fù)方法和硬件級(jí)備份恢復(fù)方法[2]。前者是將監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份保存在系統(tǒng)外的其他介質(zhì)上，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)備份數(shù)據(jù)將系統(tǒng)恢復(fù)至備份時(shí)的狀態(tài);后者則是通過(guò)硬件的冗余，利用備用的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行;在實(shí)際應(yīng)用中，使用兩者結(jié)合的方法，在軟件級(jí)備份的基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件的備份，可以大幅提高綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，保障系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

4? 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方案設(shè)計(jì)

4.1、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)中央級(jí)構(gòu)成有備份服務(wù)器、備份磁盤(pán)陣列、備份磁帶機(jī)和備份磁帶庫(kù)等，備份系統(tǒng)中各個(gè)關(guān)鍵要素的架構(gòu)形式及連接方式如以下所示：

（一）備份服務(wù)器，備份服務(wù)器通過(guò)自身的LAN端口可以接入監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)而與骨干網(wǎng)絡(luò)中的車(chē)站服務(wù)器、調(diào)度操作系統(tǒng)等進(jìn)行連接，同時(shí)，備份服務(wù)器還可通過(guò)自身的FC端口接入中央級(jí)光纖交換機(jī)，通過(guò)光纖交換機(jī)建立的SAN與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的中央歷史服務(wù)器、中央實(shí)時(shí)服務(wù)器以及連接中央服務(wù)器的磁盤(pán)陣列進(jìn)行相互連接[3];

（二）備份磁盤(pán)陣列和備份磁帶機(jī)，通過(guò)FC端口與中央級(jí)光纖交換機(jī)連接，可以方便備份服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ);

（三）備份介質(zhì)的選擇，以備份磁盤(pán)陣列作為首要的備份介質(zhì)，中央磁帶庫(kù)則作為次級(jí)的備份介質(zhì)，整體的備份工作可以通過(guò)備份軟件進(jìn)行操作實(shí)施。

4.2、備份軟件

備份軟件是進(jìn)行系統(tǒng)備份和恢復(fù)的主要工具，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)對(duì)備份軟件有以下要求：

（一）備份軟件應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和兼容性，由于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成較為龐雜，包括了多個(gè)子系統(tǒng)類(lèi)型，這要求備份軟件具有良好的擴(kuò)展性，可以適應(yīng)多個(gè)應(yīng)用平臺(tái)的使用要求，對(duì)不同數(shù)據(jù)庫(kù)具有兼容性;

（二）備份軟件應(yīng)具備數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)表級(jí)備份和表級(jí)歸檔功能，以利于對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)表的長(zhǎng)期歸檔及保護(hù);

（三）備份軟件應(yīng)具備快速恢復(fù)功能，在發(fā)生突發(fā)狀況系統(tǒng)故障的情況下，可以利用恢復(fù)磁帶快速進(jìn)行系統(tǒng)的恢復(fù)，避免重裝系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序等造成較大延誤，同時(shí)，還可利用備份磁帶對(duì)崩潰的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重建;

（四）備份軟件應(yīng)具備合成備份功能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)作要求實(shí)現(xiàn)對(duì)普通全備份和增量備份的合成。

當(dāng)前較為通用的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)軟件有Net Worker、Net Backup等。

5? 備份的時(shí)間策略設(shè)計(jì)

5.1、服務(wù)器與工作站的系統(tǒng)備份

服務(wù)器和工作站的系統(tǒng)備份可以通過(guò)備份軟件進(jìn)行，備份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)以備份時(shí)的時(shí)間為節(jié)點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障需要重新恢復(fù)時(shí)，可以先通過(guò)系統(tǒng)光盤(pán)重啟系統(tǒng)，再連接中央磁盤(pán)陣列或磁帶庫(kù)，使系統(tǒng)可以恢復(fù)到前一次系統(tǒng)備份的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

5.2、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)及表的備份

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)備份可以使用備份軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)備份操作，通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)備份接口來(lái)完成每個(gè)數(shù)據(jù)及其日志的備份，以便后續(xù)數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)可以按時(shí)間點(diǎn)完成所有數(shù)據(jù)的復(fù)原。而對(duì)于圖像、音頻、表格、視頻等文件的備份，可以按照每天做增量備份、一個(gè)月進(jìn)行一次全部備份的方法進(jìn)行，備份工作應(yīng)在非日常運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行，如凌晨3：00～5：00的時(shí)段，進(jìn)行文件數(shù)據(jù)恢復(fù)操作時(shí)也是按照前一次備份的時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)原。

6? 結(jié)束語(yǔ)

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)包含了控制中心系統(tǒng)、車(chē)站站級(jí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、施工維護(hù)管理系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，通過(guò)采用分層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得各子系統(tǒng)模塊間相對(duì)獨(dú)立同時(shí)又相互協(xié)調(diào)，將各個(gè)子系統(tǒng)集合為有機(jī)整體，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息共享和故障分離。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)需要采集和處理大量的子系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)及其他運(yùn)營(yíng)狀態(tài)信息，這些信息數(shù)據(jù)是進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)度的核心，一旦發(fā)生錯(cuò)漏或者遺失將對(duì)地鐵的正常運(yùn)營(yíng)造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

因此必須對(duì)關(guān)鍵的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理備份，降低地鐵運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。文章對(duì)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的必要性進(jìn)行了分析，對(duì)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的范圍和方法進(jìn)行了介紹，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)作情況，從數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、備份軟件角度提出了地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方案設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，以服務(wù)器與工作站的系統(tǒng)備份、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)及表的備份為例介紹了備份的時(shí)間策略設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：

張獻(xiàn)良（1991-），男，合肥賽為智能有限公司BAS工程師，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)槌鞘熊壍澜煌ā?/p>