徐東平，李 琪，劉相坤，李聚寶

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

鐵路局級客票系統(tǒng)雙活架構(gòu)的研究

徐東平，李 琪，劉相坤，李聚寶

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

鐵路局級客票系統(tǒng)目前部署于鐵路局的同一物理機房，系統(tǒng)處于單中心運行狀態(tài)，一旦機房環(huán)境出現(xiàn)故障，客票業(yè)務(wù)連續(xù)性難以保障。本文著重分析和研究鐵路局級客票系統(tǒng)業(yè)務(wù)、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)同步關(guān)系；結(jié)合虛擬化技術(shù)，設(shè)計了鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)，該架構(gòu)具備系統(tǒng)可靠性高、系統(tǒng)規(guī)模擴展靈活、系統(tǒng)處理能力快速等優(yōu)點。

客票系統(tǒng)；雙活中心架構(gòu)；虛擬化

鐵路局級客票發(fā)售和預訂系統(tǒng)（簡稱：客票系統(tǒng)）目前部署于鐵路局的同一物理機房，系統(tǒng)處于單中心運行狀態(tài)，一旦空調(diào)、電力、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵設(shè)備等出現(xiàn)故障，都可能導致整個客票系統(tǒng)服務(wù)中斷，售檢票服務(wù)的業(yè)務(wù)連續(xù)性難以保障。同時，鐵路局級客票系統(tǒng)主中心和負載中心服務(wù)器等主要服務(wù)器采用的是小型機平臺，其中部分機器陸續(xù)達到設(shè)計使用年限，個別設(shè)備陳舊，運行效率低，面臨著到期過保更換選型；小型機市場目前基本被少數(shù)國外廠商壟斷，小型機更換成本昂貴；小型機采用雙機熱備的方式提高了服務(wù)器的穩(wěn)定性，但資源利用率不高；由于同一鐵路局的客票系統(tǒng)采用的小型機普遍存在多廠家、多型號，小型機系統(tǒng)平臺不統(tǒng)一，且互相不兼容，給實現(xiàn)全系統(tǒng)災備帶來很大困難。近年來，隨著高速鐵路的快速建設(shè)，鐵路客運運能增長迅速，鐵路局級客票系統(tǒng)需要提高系統(tǒng)處理能力；同時，為提高客票業(yè)務(wù)處理速度，減少客戶辦理客票業(yè)務(wù)時的等待時間，也需要提高系統(tǒng)處理能力。

為提高鐵路局級客票系統(tǒng)可靠性，降低鐵路局級客票中心服務(wù)器更換成本，提高鐵路局級客票系統(tǒng)處理能力，提升客戶體驗的需求，本論文針對鐵路局級客票系統(tǒng)的特點，結(jié)合當前虛擬化技術(shù)的發(fā)展，研究采用主機虛擬化和存儲虛擬化技術(shù)，基于X86服務(wù)器平臺，搭建鐵路局級新一代客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)，實現(xiàn)雙中心雙活，互為應急和備份，提高系統(tǒng)可靠性，提高系統(tǒng)處理能力及運行維護效率，保證系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性，降低長期投資成本。

1 鐵路局級客票系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

鐵路局級客票系統(tǒng)主要包括：票務(wù)管理子系統(tǒng)、電話訂票子系統(tǒng)、窗口售票子系統(tǒng)、自動售票子系統(tǒng)、自動檢票子系統(tǒng)、客運營銷輔助決策子系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、交易服務(wù)集成平臺、數(shù)據(jù)共享服務(wù)集成平臺等。

1.1 高峰日售票情況

鐵路局級客票系統(tǒng)售票渠道包括12306互聯(lián)網(wǎng)售票、鐵路局電話訂票、車站和代售點窗口售票、站內(nèi)外自動售票機售票。全路18個鐵路局（公司）2015年春運售票高峰日售票情況：上海局高峰日售票量已超過230萬張，廣鐵集團高峰日售票量已超過150萬張，北京局高峰日售票量已超過100萬張，沈陽、武漢、南昌、成都局高峰日售票量已超過50萬張，哈爾濱、鄭州、濟南、南寧局高峰日售票量已接近50萬張。鐵路局售票量大，如果系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，受到影響的旅客多，影響面廣，因此進一步提高系統(tǒng)的可靠性，保障售票業(yè)務(wù)的連續(xù)性具有重要意義。提高系統(tǒng)可靠性和保障業(yè)務(wù)連續(xù)性的關(guān)鍵在于提高數(shù)據(jù)存儲可靠性和數(shù)據(jù)服務(wù)的連續(xù)性。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵路局級客票系統(tǒng)主要承擔了票務(wù)管理、售票交易、互聯(lián)網(wǎng)售票服務(wù)、窗口售換票服務(wù)、自動售換票服務(wù)、電話訂票交易服務(wù)、自動檢票服務(wù)、結(jié)賬服務(wù)（取消車站服務(wù)器時）、客運營銷服務(wù)、客戶關(guān)系管理、與鐵路內(nèi)其他系統(tǒng)的接口服務(wù)以及鐵路局個性化[1]的系統(tǒng)服務(wù)，各項服務(wù)通過客票交易服務(wù)平臺和客票數(shù)據(jù)共享平臺向中國鐵路總公司終端、鐵路局終端、車站終端、外部終端及鐵路內(nèi)其他系統(tǒng)提供。其中票務(wù)管理是鐵路局級客票系統(tǒng)的重點，票務(wù)管理子系統(tǒng)為鐵路客運管理人員開展旅客服務(wù)業(yè)務(wù)提供管理支撐，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、席位管理、運價管理、設(shè)備管理、人員及窗口管理等[1]。鐵路局級客票系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 鐵路局級客票系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路局級客票系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要有用戶管理數(shù)據(jù)、設(shè)備管理數(shù)據(jù)、窗口管理數(shù)據(jù)、票務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、席位數(shù)據(jù)、余票數(shù)據(jù)、售退簽存根數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)等?？推毕到y(tǒng)實現(xiàn)了全路火車票多個渠道的通售通退，為旅客提供了極大的便利?？推毕到y(tǒng)數(shù)據(jù)的全路同步是實現(xiàn)火車票通售通退服務(wù)的重要條件。全路客票系統(tǒng)共有1套中國鐵路總公司客票系統(tǒng)雙中心和18個鐵路局（公司）客票系統(tǒng)中心。鐵路局客票系統(tǒng)中心配置1個主中心、多個負載中心（鐵路局根據(jù)售票量和有關(guān)標準確定負載中心的數(shù)量）來承擔票務(wù)管理子系統(tǒng)的任務(wù)，同時配置滿足其他子系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫等服務(wù)。

中國鐵路總公司客票中心通過數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實時同步到鐵路局客票系統(tǒng)主中心和負載中心，將外局余票數(shù)據(jù)實時同步到鐵路局客票系統(tǒng)主中心。鐵路局客票系統(tǒng)主中心通過數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)將本局余票數(shù)據(jù)實時同步到中國鐵路總公司客票中心，通過數(shù)據(jù)傳輸軟件將售退簽等存根數(shù)據(jù)準實時批量同步到中國鐵路總公司客票中心。鐵路局主中心通過數(shù)據(jù)傳輸軟件實現(xiàn)與外局主中心的異地票存根數(shù)據(jù)的準實時相互同步，并將相關(guān)數(shù)據(jù)同步到外局負載中心。鐵路局負載中心通過數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)將本負載中心余票實時同步到鐵路局主中心，通過數(shù)據(jù)傳輸軟件將客統(tǒng)3等統(tǒng)計數(shù)據(jù)準實時批量同步到鐵路局主中心，同時通過數(shù)據(jù)傳輸軟件接受來自外局主中心的異地票存根數(shù)據(jù)的同步。與中國鐵路總公司客票中心和鐵路局中心的數(shù)據(jù)同步方式類似，鐵路局主中心與鐵路局票務(wù)管理子系統(tǒng)以外的其他子系統(tǒng)及車站系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸軟件實現(xiàn)實時、準實時的數(shù)據(jù)同步。客票監(jiān)控系統(tǒng)對客票系統(tǒng)車站、鐵路局、中國鐵路總公司各級的設(shè)備、系統(tǒng)和業(yè)務(wù)進行實時監(jiān)控，監(jiān)控數(shù)據(jù)通過消息通信的方式實時在本級匯總，并同時向上級傳送。鐵路局級客票系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)同步關(guān)系如圖2所示。

2 虛擬化技術(shù)的應用

虛擬化技術(shù)擁有硬件獨立性的特點，虛擬機與物理硬件完全隔離，這就避免了傳統(tǒng)物理環(huán)境下需要安裝各種硬件驅(qū)動的煩惱，簡化了部署，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。虛擬化技術(shù)可以實現(xiàn)在不同廠商和不同硬件配置的情況下，在線于不同物理服務(wù)器之間遷移和復制虛擬機。

虛擬化技術(shù)中的分布式資源調(diào)度技術(shù)，可實現(xiàn)企業(yè)中物理機的負載平衡，無論是在企業(yè)高峰業(yè)務(wù)階段、某些虛擬機需要更多資源或企業(yè)新增物理服務(wù)器資源的情況下，虛擬化技術(shù)易于完成資源調(diào)配任務(wù)，使企業(yè)整個數(shù)據(jù)中心達到彈性計算資源分配的最優(yōu)化。

采用X86平臺的主機計算系統(tǒng)虛擬化和存儲虛擬化架構(gòu)，對設(shè)備和數(shù)據(jù)進行集中管理維護，可減少故障環(huán)節(jié)，便于系統(tǒng)橫向擴展，提高系統(tǒng)可靠性和運行效率；可利于安全防護措施部署實施和災備系統(tǒng)的建設(shè)；可統(tǒng)籌配置和使用系統(tǒng)資源，充分發(fā)揮系統(tǒng)效益，節(jié)約投資[2]。

采用虛擬化技術(shù)的雙中心雙活系統(tǒng)架構(gòu)能夠減少正?；蛘叻钦５耐C對業(yè)務(wù)運行所造成的影響，具有對于業(yè)務(wù)持續(xù)性的高可用性保障優(yōu)勢，當一個數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)宕機時，另一個數(shù)據(jù)中心可以及時接管業(yè)務(wù)，避免應用宕機，保證業(yè)務(wù)持續(xù)性，提高數(shù)據(jù)中心的容錯能力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)彈性的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)存儲、服務(wù)器等資源的按需分配。以采用虛擬化軟件VMware為例，鐵路客票系統(tǒng)雙中心虛擬化結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)

為進一步提高鐵路局級客票系統(tǒng)的可靠性和處理能力，保障客票業(yè)務(wù)連續(xù)性，設(shè)計鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)。

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

在鐵路局既有客票機房建立第1生產(chǎn)中心，在另一機房建立同城的第2生產(chǎn)中心，兩中心形成雙活態(tài)勢并且互為應急備份，保證當其中任一中心發(fā)生問題時，系統(tǒng)能夠切換到第2中心。鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活總體架構(gòu)如圖4所示。

3.1.1 第1生產(chǎn)中心和第2生產(chǎn)中心雙活機制

第1、第2生產(chǎn)中心分別存放全局的席位信息，共同承擔票務(wù)管理、售票交易、互聯(lián)網(wǎng)售票服務(wù)等核心業(yè)務(wù)。第1、第2生產(chǎn)中心之間核心業(yè)務(wù)采用雙向數(shù)據(jù)同步技術(shù)進行實時數(shù)據(jù)同步，當任一中心發(fā)生故障時，另一中心可接管對方的所有核心業(yè)務(wù)。核心業(yè)務(wù)切換時間5 min ～ 15 min。

圖2 鐵路局級客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步關(guān)系示意圖

圖3 鐵路客票系統(tǒng)雙中心虛擬化結(jié)構(gòu)

圖4 鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活總體架構(gòu)

3.1.2 第1生產(chǎn)中心和第2生產(chǎn)中心備份機制

第1生產(chǎn)中心單獨承擔窗口售換票服務(wù)、自動售換票服務(wù)、電話訂票交易服務(wù)、自動檢票服務(wù)、結(jié)賬、鐵路局營銷等業(yè)務(wù)，第2生產(chǎn)中心單獨承擔鐵路局客戶關(guān)系管理、與鐵路內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)接口及鐵路局個性化業(yè)務(wù)，上述業(yè)務(wù)采用存儲實時數(shù)據(jù)備份或操作系統(tǒng)級準實時數(shù)據(jù)備份，業(yè)務(wù)切換時間15 min ～30 min。

3.1.3 交易服務(wù)集成平臺和數(shù)據(jù)共享平臺

鐵路局級客票系統(tǒng)通過交易服務(wù)集成平臺作為中間件層承載兩個生產(chǎn)中心以及車站間的業(yè)務(wù)訪問及服務(wù)調(diào)用，生產(chǎn)中心間的靈活切換通過交易服務(wù)集成平臺的參數(shù)調(diào)整來完成。

數(shù)據(jù)共享集成平臺是全路數(shù)據(jù)共享平臺的重要組成部分，承載客運相關(guān)主題數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享工作，鐵路局級客票系統(tǒng)與運營調(diào)度、車輛、公安、旅服、收入、統(tǒng)計等鐵路內(nèi)外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與交換均通過該平臺完成[2]。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)實現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能繼續(xù)保持既有客票系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能。其中票務(wù)管理子系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)實時性和完整性要求高，席位管理對系統(tǒng)處理效率、處理能力、存儲容量要求高。票務(wù)管理子系統(tǒng)的任務(wù)處理主要由鐵路局主中心數(shù)據(jù)庫、負載中心數(shù)據(jù)庫和車站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器承擔，這些服務(wù)器是鐵路局級客票系統(tǒng)的核心服務(wù)器，其中主中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器屬于核心中的核心。核心服務(wù)器當前在用機型為小型機，改用開放式的X86平臺服務(wù)器架構(gòu)后，綜合考慮系統(tǒng)處理能力、系統(tǒng)穩(wěn)定性及日常運行維護故障恢復速度等因素，為減輕主中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的任務(wù)量，采用的措施有：增加復制服務(wù)器、增加負載中心。

3.2.1 增加復制服務(wù)器

為減輕主中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)復制任務(wù)，可增加2臺X86平臺的復制服務(wù)器RS1（Replication Server 1）和RS2（Replication Server 2），遷移出主中心的大部分復制任務(wù)，其中RS1承擔縱向（中國鐵路總公司→鐵路局→車站）復制任務(wù)，RS2承擔橫向（鐵路局服務(wù)器→鐵路局服務(wù)器）復制任務(wù)。

3.2.2 增加負載中心

根據(jù)客票系統(tǒng)測試結(jié)果和多年運維經(jīng)驗，為保障數(shù)據(jù)庫中席位交易的高效平穩(wěn)運行，需要滿足2個條件：數(shù)據(jù)表單表記錄數(shù)不大于1 000萬條；每個X86平臺的數(shù)據(jù)庫承擔日售票量為10 ～ 15萬張。根據(jù)鐵路局的售票情況，考慮運能增長和預售期調(diào)整，保障系統(tǒng)高效平穩(wěn)運行，設(shè)置X86平臺的負載中心服務(wù)器數(shù)量。為減輕主中心服務(wù)器的席位交易任務(wù)，將主中心服務(wù)器上的席位遷移到其他的負載中心服務(wù)器上。

3.3 虛擬化設(shè)計

采用分布式虛擬化存儲技術(shù)，實現(xiàn)跨中心的存儲層虛擬化。以基于X86通用標準架構(gòu)服務(wù)器為硬件平臺，采用主機虛擬化技術(shù)，在分布式虛擬化存儲的支持下，構(gòu)建跨雙中心的主機虛擬化平臺，實現(xiàn)虛擬機跨雙中心動態(tài)遷移及高可用，同時滿足數(shù)據(jù)庫層面的雙活要求。

3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計如圖5 所示。

圖5 鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)束語

在深入分析鐵路局級客票系統(tǒng)及快速發(fā)展的虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上，將虛擬化技術(shù)應用到鐵路局級客票系統(tǒng)中，設(shè)計了鐵路局級客票系統(tǒng)雙中心雙活架構(gòu)，具有如下意義：

（1）雙中心雙活架構(gòu)有利于提高鐵路局級客票系統(tǒng)的可靠性，更好的保障客票業(yè)務(wù)連續(xù)性，降低機房環(huán)境故障對系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的影響；

（2）緊跟當前計算機和信息技術(shù)的發(fā)展，應用虛擬化技術(shù)和X86平臺服務(wù)器，降低系統(tǒng)對底層硬件平臺的依賴，系統(tǒng)易于擴展、升級和運行維護；

（3）在系統(tǒng)可靠性提高、業(yè)務(wù)連續(xù)性更有保障、系統(tǒng)處理能力提高、業(yè)務(wù)交易速度提高的同時，廣大旅客的使用體驗好感將大幅增加，有利于進一步提高鐵路客運服務(wù)質(zhì)量和形象,有利于吸引旅客選擇鐵路交通出行。

[1]朱建生.新一代客票系統(tǒng)總體技術(shù)方案的研究[J].鐵路計算機應用，2012，21（6）：1-6.

[2]朱建生，周亮瑾，單杏花，王明哲.新一代客票系統(tǒng)總體架構(gòu)研究[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2012（4）：93-97.

責任編輯 方 圓

Double active centers architecture of Ticketing and Reservation System for level of railway administration

XU Dongping, LI Qi, LIU Xiangkun, LI Jubao
( Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

Generally, the Ticketing and Reservation System ( TRS ) for level of railway administration was arranged in the same server rooms, accordingly, the System worked under the pattern of single center. It meant that the continuity work of the System couldn’t be guaranteed if the environment of the server rooms were breakdown. This paper researched on the business, structure and relationship of data synchronization about the System. Combined with virtualization, a double active centers architecture of the System was designed. This architecture was with the advantages of high reliability, fl exible to expand and rapid processing capacity.

Ticketing and Reservation System (TRS); double active centers architecture; virtualization

U293.22∶TP39

A

1005-8451（2015）11-0009-05

2015-04-10

徐東平，副研究員；李 琪，副研究員。