李周雨

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是確保島橋隧可靠安全運(yùn)營(yíng)的重要保障，因此系統(tǒng)的高可靠性在島橋隧日常運(yùn)行管理中就顯的尤為重要。本文結(jié)合了服務(wù)分布式設(shè)計(jì)、主中心的集群設(shè)計(jì)、主備中心冗余設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備設(shè)計(jì)等技術(shù)設(shè)計(jì)了一套高可靠性島橋隧大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化程度和可靠性，實(shí)現(xiàn)了島橋隧的監(jiān)控一體化，效果顯著。

【關(guān)鍵詞】分布式 集群 冗余 主備中心

1 前言

島橋隧大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)由通風(fēng)、給排水、供配電、環(huán)境氣象、交通信號(hào)、交通誘導(dǎo)、視頻檢測(cè)、照明監(jiān)控、視頻監(jiān)控等20多個(gè)子系統(tǒng)組成。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是確保島橋隧可靠安全運(yùn)營(yíng)的重要保障，因此實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控的高可靠性顯得尤為重要，本文針對(duì)如何提高島橋隧綜合監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了研究和探討。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本方案共設(shè)置兩個(gè)中心（主中心、備中心）。主中心通過(guò)熱備方式提高系統(tǒng)的可靠性，保證日常情況下，系統(tǒng)的監(jiān)控都在主中心上實(shí)現(xiàn)；同時(shí)考慮到主中心整個(gè)系統(tǒng)遭到災(zāi)害性事故而整體停運(yùn)時(shí)，備中心可以通過(guò)人工干預(yù)的方式啟用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，如圖1所示。

3 系統(tǒng)冗余切換設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目冗余設(shè)計(jì)主要包括應(yīng)用服務(wù)分布式設(shè)計(jì)、主中心的集群設(shè)計(jì)、主備中心冗余設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備。

3.1 應(yīng)用服務(wù)分布式設(shè)計(jì)

本監(jiān)控系統(tǒng)涉及的子系統(tǒng)多、設(shè)備種類多、監(jiān)控信號(hào)點(diǎn)多達(dá)幾十萬(wàn)點(diǎn)，因此設(shè)置了兩組綜合監(jiān)控服務(wù)以分擔(dān)負(fù)載，避免單臺(tái)服務(wù)器負(fù)荷過(guò)大而影響系統(tǒng)性能。

本系統(tǒng)中供配電子系統(tǒng)和照明監(jiān)控子系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)規(guī)模非常大，故設(shè)置綜合監(jiān)控服務(wù)1，用來(lái)接入該兩個(gè)子系統(tǒng)。綜合監(jiān)控服務(wù)2負(fù)責(zé)除其他系統(tǒng)的接入。

3.2 主中心集群設(shè)計(jì)

上述兩組綜合監(jiān)控服務(wù)均采用主、備機(jī)的成對(duì)方式部署。系統(tǒng)冗余服務(wù)通過(guò)定期的心跳信號(hào)（系統(tǒng)心跳檢測(cè)頻率在200ms，心跳包內(nèi)容：主備機(jī)彼此的問(wèn)答信號(hào)、主機(jī)健康度評(píng)分，即各個(gè)關(guān)鍵進(jìn)程狀態(tài)）進(jìn)行主備機(jī)的檢測(cè)。心跳檢測(cè)信號(hào)連續(xù)5次以上丟失，或者健康度評(píng)分滿足切換條件，冗余系統(tǒng)將將視為主機(jī)狀態(tài)異常，觸發(fā)冗余切換動(dòng)作。主備機(jī)之間的數(shù)據(jù)，由冗余服務(wù)從主機(jī)一側(cè)向備機(jī)一側(cè)操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)同步，確保兩側(cè)數(shù)據(jù)一致。

集群冗余切換將考慮兩種異常情況下的切換策略設(shè)計(jì)：

（1）當(dāng)各綜合監(jiān)控子系統(tǒng)的通訊鏈路出現(xiàn)異常，引發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)異常時(shí)，系統(tǒng)將通過(guò)心跳狀態(tài)監(jiān)測(cè)，傳遞的故障信息。系統(tǒng)將進(jìn)行冗余切換，切換至備機(jī)開(kāi)始嘗試由備機(jī)的通訊鏈路嘗試連接待各監(jiān)控子系統(tǒng)。與設(shè)備通訊連接正常后，完成系統(tǒng)切換，主機(jī)采集服務(wù)停止工作，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步方向改為，從備機(jī)向主機(jī)開(kāi)始同步。直至用戶人工選擇恢復(fù)主機(jī)后，系統(tǒng)才將恢復(fù)至初始主備機(jī)功能狀態(tài)。

（2）當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)服務(wù)、報(bào)警服務(wù)異常且滿足切換冗余切條件，或因主機(jī)硬件設(shè)備異常，引發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)異常時(shí)，系統(tǒng)將通過(guò)心跳狀態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷主機(jī)系統(tǒng)異常，進(jìn)而觸發(fā)冗余切換操作。

當(dāng)人工選擇恢復(fù)主備機(jī)運(yùn)行狀態(tài)后，備機(jī)移交采集和控制功能回歸主機(jī)，同時(shí)開(kāi)始從切換節(jié)點(diǎn)恢復(fù)備機(jī)運(yùn)行期間所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。并恢復(fù)相關(guān)心跳檢測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3 主備中心冗余實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

正常情況下，主中心和備中心的工作站都通過(guò)主中心節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器進(jìn)行信息采集和管理控制。如果主中心節(jié)點(diǎn)內(nèi)出現(xiàn)某一服務(wù)器軟硬件故障，那么可以自動(dòng)進(jìn)行熱備硬件的切換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)切換。如果主中心節(jié)點(diǎn)內(nèi)出現(xiàn)兩臺(tái)服務(wù)器或者存儲(chǔ)硬件故障，那么需要啟動(dòng)主備中心切換模式，切換到備用中心。

備中心作為災(zāi)備中心，正常情況下集成監(jiān)控1和集成監(jiān)控2服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)端不啟動(dòng)，磁盤陣列上的數(shù)據(jù)是通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏡像同步的方式，與主中心的磁盤陣列上數(shù)據(jù)保持一致。當(dāng)采用設(shè)備故障切換模式時(shí)，須進(jìn)行人工干預(yù)，先將主中心的綜合監(jiān)控服務(wù)器1和綜合監(jiān)控服務(wù)器2中的應(yīng)用服務(wù)端關(guān)閉，再啟動(dòng)備中心的綜合監(jiān)控服務(wù)器1和綜合監(jiān)控服務(wù)器2中的應(yīng)用服務(wù)端，待服務(wù)開(kāi)啟后，主中心和備中心的工作站上的客戶端，通過(guò)核心交換機(jī)與備中心服務(wù)端進(jìn)行通信，即可以進(jìn)行工作。

3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備設(shè)計(jì)

在主中心和備中心均設(shè)置基于SAN 架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。主中心和備中心配置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩地?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步。在正常情況下，兩地同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于上層應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就像虛擬成一套存儲(chǔ)一樣使用；當(dāng)某地系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，另一地系統(tǒng)獨(dú)立承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，故障恢復(fù)時(shí)，故障系統(tǒng)自動(dòng)同步更新為最新數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

可靠性是系統(tǒng)工程，需要從多維度進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。本文將應(yīng)用服務(wù)分布式設(shè)計(jì)、主中心的集群設(shè)計(jì)、主備中心冗余設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備設(shè)計(jì)等技術(shù)應(yīng)用到島橋隧綜合監(jiān)控領(lǐng)域，極大的提升了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

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作者單位

上海寶信軟件股份有限公司 上海市 201203