賴 成

（上海寶信軟件股份有限公司，上海 201900）

近年，中國(guó)制造2025、智慧制造等新名詞出現(xiàn)在各大媒體，越來(lái)越耳熟能詳。鋼鐵行業(yè)作為傳統(tǒng)制造的典型代表，如何適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求實(shí)現(xiàn)智慧制造、個(gè)性化生產(chǎn)，這是一個(gè)全新的命題，意味著鋼鐵生產(chǎn)從業(yè)務(wù)端、生產(chǎn)端到IT基礎(chǔ)架構(gòu)端都需要自規(guī)模擴(kuò)張轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝灾圃?，從重產(chǎn)量轉(zhuǎn)向重質(zhì)量。生產(chǎn)方式的改變對(duì)信息化建設(shè)提出了新的要求，傳統(tǒng)“豎井式/煙囪式”的IT架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)快速生產(chǎn)的要求，必須進(jìn)行全方位的創(chuàng)新，提升企業(yè)應(yīng)對(duì)不確定性的能力。

在鋼鐵客戶中，擁抱云計(jì)算是近幾年IT基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容，各大型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型初期通常是將子公司機(jī)房“各自為政”模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)私有云模式。在探索中，我們發(fā)現(xiàn)，不同鋼鐵信息化系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、彈性擴(kuò)展能力要求各不相同，數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)安全與運(yùn)營(yíng)管控需求也不同。單純依靠私有云難以適配日益變化的系統(tǒng)。

1 需求分析

對(duì)于大型鋼鐵企業(yè)而言，除底層基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)外，通常將信息化系統(tǒng)分為經(jīng)營(yíng)管理層、制造管理層與生產(chǎn)執(zhí)行層，不同層次負(fù)責(zé)不同的業(yè)務(wù)內(nèi)容，如下圖所示。

經(jīng)營(yíng)管理層位于較高的層次，往往覆蓋企業(yè)全局，通常包括電商、協(xié)同辦公、人力資源、財(cái)務(wù)管理、采購(gòu)管理等，適合集中化部署，供企業(yè)全局進(jìn)行訪問；部分應(yīng)用如鋼鐵電商屬于互聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用，彈性要求高，資源變動(dòng)性強(qiáng)。

制造管理層屬于制造管理單元，包括質(zhì)量管理、計(jì)劃管理、出廠管理、成本管理等；生產(chǎn)執(zhí)行層和過程控制層屬于執(zhí)行單元，可能包括鐵區(qū)L3、煉鋼L3、冷軋L3、過程控制L2、檢化驗(yàn)L2、行車定位系統(tǒng)等，這些業(yè)務(wù)流程和鋼鐵生產(chǎn)線緊密關(guān)聯(lián)，它的及時(shí)響應(yīng)直接決定了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率和安全，適合配合產(chǎn)線進(jìn)行屬地化部署。

2 整體設(shè)計(jì)

針對(duì)大型鋼鐵企業(yè)不同系統(tǒng)在訪問方式、時(shí)延效率、彈性伸縮要求方面的不同，運(yùn)用單一的企業(yè)私有云架構(gòu)存在各種挑戰(zhàn)。企業(yè)私有云的本質(zhì)是用云技術(shù)完成傳統(tǒng)集成、運(yùn)維建設(shè)，其“云”資源是相對(duì)有限的，也無(wú)法規(guī)避傳統(tǒng)集成在立項(xiàng)、可研、設(shè)備采購(gòu)方面的耗時(shí)及機(jī)房容量設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)，難以全面匹配新型鋼鐵“智慧制造”在業(yè)務(wù)快速響應(yīng)方面的要求。如果采用擴(kuò)展能力強(qiáng)大、方便快捷的公有云，鋼鐵產(chǎn)線的私密性、低延時(shí)要求又難以滿足。

結(jié)合業(yè)界云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)及鋼鐵生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全、運(yùn)維保障等多方面要素，建議可因地制宜采取公有云、私有云相混合，即混合云的方式進(jìn)行IT基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)。

混合云，顧名思義，是“云和云的混合”，最常見的形態(tài)是公有云和私有云的混合,本文重點(diǎn)討論這一類?；旌显频某霈F(xiàn)消除了單一私有云和公有云的痛點(diǎn)。針對(duì)不同的業(yè)務(wù)特性，可將不同的系統(tǒng)部署在不同的云環(huán)境里，按需混合，這樣有效降低了綜合建設(shè)成本、提升了IT平臺(tái)的擴(kuò)展性及靈活性。

一個(gè)基本的混合云架構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)鋼鐵制造主要信息化系統(tǒng)示意圖

圖2 混合云基本架構(gòu)示意圖

根據(jù)“集約化、共享化”的原則和“安全性、靈活性”的方向，混合云建設(shè)通常包含以下幾個(gè)內(nèi)容：

（1）整體架構(gòu)設(shè)計(jì)：針對(duì)鋼鐵企業(yè)關(guān)注點(diǎn)、IT預(yù)算確定混合云的設(shè)計(jì)原則、混合比例以及總部、各子公司如何入云等。

（2）混合云基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)：主要包括私有云、公有云、混合云管理三方面。私有云設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括機(jī)房、主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等方面設(shè)計(jì)。公有云設(shè)計(jì)包括公有云服務(wù)商選擇、公有云資源（包括主機(jī)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、安全資源等）、IT架構(gòu)設(shè)計(jì)?；旌显乒芾碇饕婕百Y源調(diào)度、多維度監(jiān)控、數(shù)據(jù)備份、智慧運(yùn)理、安全管控等。

（3）數(shù)據(jù)共享平臺(tái)設(shè)計(jì)：包括共享接口、數(shù)據(jù)湖、大數(shù)據(jù)平臺(tái)等。

（4）云災(zāi)備方案（可選）：包括災(zāi)備等級(jí)、災(zāi)備需求及建設(shè)依據(jù)、災(zāi)備實(shí)施與演練等。

（5）云遷移設(shè)計(jì)（可選）：包括數(shù)據(jù)遷移、停機(jī)計(jì)劃等。

（6）運(yùn)維管理體系設(shè)計(jì)：混合云架構(gòu)下的IT管理部門架構(gòu)和智能、IT運(yùn)營(yíng)制度、IT運(yùn)維手冊(cè)等。

鋼鐵制造企業(yè)混合云主要價(jià)值點(diǎn)如下：

2.1 整體架構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源整合

公有云和私有化各有優(yōu)勢(shì)，公有云具有敏捷、按需獲取、成本較優(yōu)、資源擴(kuò)充能力強(qiáng)、云產(chǎn)品豐富的特點(diǎn)，但是需通過較長(zhǎng)的鏈路訪問，難以適配低延時(shí)類應(yīng)用要求；私有云具有容量有限、建設(shè)周期長(zhǎng)、一次性投入多、產(chǎn)品較為單一等不足，但是通過鋼鐵園區(qū)主干網(wǎng)訪問，能夠適應(yīng)屬地鋼鐵生產(chǎn)中心低延時(shí)響應(yīng)要求。

混合云設(shè)計(jì)的整體原則是：通過公有云整合互聯(lián)網(wǎng)類、管控類系統(tǒng)，通過私有云部署屬地制造類、園區(qū)類系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源的最佳組合，提高運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。根據(jù)該原則，混合云中，分別適合部署在公有云和私有云的系統(tǒng)類型如下。

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2.2 資源數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)IT數(shù)據(jù)資源的融合

私有云、公有云融合后，其強(qiáng)大的組合優(yōu)勢(shì)與豐富的容納性幾乎可以適配鋼鐵企業(yè)所有的信息化系統(tǒng)。通過私有云與公有云之間的連接線路（裸纖、專線或者IPSec VPN）可以將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的融合貫通。在數(shù)據(jù)大融合后，可借助公有云強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)與AI能力，根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析，有效進(jìn)行整合后數(shù)據(jù)的分析利用，將數(shù)據(jù)價(jià)值最大化，為企業(yè)高層決策提供大數(shù)據(jù)云計(jì)算支撐。

2.3 安全架構(gòu)提升，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)安全防護(hù)能力的優(yōu)化

混合云安全防護(hù)體系可充分考慮公有云豐富的安全資源與私有云私密的安全架構(gòu)，將公有云安全資源與私有云安全組件適配組合，實(shí)現(xiàn)整體安全架構(gòu)的提升，從而提升鋼鐵企業(yè)應(yīng)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。

3 建設(shè)方案

以大型鋼鐵企業(yè)主要信息化系統(tǒng)為例進(jìn)行混合云的方案設(shè)計(jì)，包括混合云云管理平臺(tái)、私有云、公有云、混合云部署。

3.1 混合云云管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

混合云云管理平臺(tái)不同于一般的云管平臺(tái)，它一方面要承接好私有云的資源管理、監(jiān)控管理、運(yùn)維管理，另一方面要將公有云統(tǒng)一納管，提供一體化的訪問入口。同時(shí)，對(duì)二者連通的線路通道也需要進(jìn)行線路帶寬與質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。云管平臺(tái)基于私有云Hypervisor層、Agent程序、設(shè)備廠商提供的接口可進(jìn)行虛擬機(jī)資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)及安全資源的監(jiān)控與管理，基于公有云提供的調(diào)用接口、Agent程序可查詢公有云虛擬機(jī)資源及運(yùn)行狀況。云管理平臺(tái)主要包括多維監(jiān)控、資源調(diào)度、智慧運(yùn)維、安全管控幾個(gè)子系統(tǒng)。

多維監(jiān)控是云管平臺(tái)的哨兵和探針，既要負(fù)責(zé)監(jiān)視私有云、公有云（租用資源）內(nèi)的風(fēng)吹草動(dòng)，還要為日后的趨勢(shì)分析存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。資源調(diào)度是云管平臺(tái)資源大主管，在資源配置庫(kù)中統(tǒng)籌管理物理資源和虛擬資源，當(dāng)某一資源出現(xiàn)故障時(shí)，可快速查詢到與其相關(guān)聯(lián)的虛擬機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、安全、軟件等受影響內(nèi)容。智慧運(yùn)維是運(yùn)維事件的電子化處理平臺(tái)，記錄、跟蹤事件處理過程及問題、變更處理過程，它與多維監(jiān)控想聯(lián)動(dòng)，一旦監(jiān)測(cè)到異常，多維運(yùn)維既會(huì)進(jìn)行預(yù)警判斷，并通過標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)維管理流程進(jìn)行運(yùn)維處置。安全管控負(fù)責(zé)整個(gè)云環(huán)境內(nèi)的安全事件管理及安全態(tài)勢(shì)感知，做好安全團(tuán)隊(duì)與云環(huán)境的安全管理接口。

3.2 私有云設(shè)計(jì)

私有云設(shè)計(jì)如下：

機(jī)房：可遵照《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行建設(shè)，通常參考B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)房?jī)?nèi)容包括地理位置、機(jī)房結(jié)構(gòu)、電力資源、冷卻方式、綜合布線、電力調(diào)度、動(dòng)力監(jiān)控、消防預(yù)警等。高規(guī)格、綠色環(huán)保的數(shù)據(jù)中心機(jī)房具有較低的PUE值，可大量節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本中電費(fèi)的支出。

主機(jī)平臺(tái)：私有云主機(jī)平臺(tái)為資源池架構(gòu)，可包括物理主機(jī)資源池和虛擬機(jī)資源池，虛擬機(jī)資源池內(nèi)通常為1備N的冗余架構(gòu)，既1臺(tái)物理主機(jī)出現(xiàn)問題后，可將該主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到剩余N臺(tái)主機(jī)的一臺(tái)或多臺(tái)上。

存儲(chǔ)平臺(tái)：私有云存儲(chǔ)平臺(tái)主流技術(shù)主要包含兩類，一類為SAN或NAS磁盤陣列設(shè)備，另一類為超融合架構(gòu)。SAN或NAS磁盤陣列優(yōu)勢(shì)為架構(gòu)穩(wěn)定、I/O性能較好，通常配置多臺(tái)磁盤陣列互為冗余以避免單點(diǎn)故障；缺點(diǎn)是性能調(diào)整不便，可能估算不足導(dǎo)致采購(gòu)的磁盤陣列檔次過低無(wú)法滿足業(yè)務(wù)需要或者性能過高造成浪費(fèi)。超融合架構(gòu)可將多臺(tái)X86設(shè)備通過超融合技術(shù)“虛擬”出存儲(chǔ)資源池，優(yōu)勢(shì)為擴(kuò)容靈活方便，增加X86設(shè)備節(jié)點(diǎn)即可增長(zhǎng)存儲(chǔ)資源；缺點(diǎn)是超融合軟件的穩(wěn)定性對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)影響較大，升級(jí)維護(hù)工作量較大。備份平臺(tái)也是存儲(chǔ)平臺(tái)的主要功能之一，可選擇相對(duì)低端的磁盤作為備份存儲(chǔ)介質(zhì)。

圖3 鋼鐵混合云拆分示意圖

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)：根據(jù)訪問類型，云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)常分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、管理網(wǎng)、存儲(chǔ)網(wǎng)幾類，為避免數(shù)據(jù)干擾，三類網(wǎng)段通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化或物理隔離方式建設(shè)，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)需要實(shí)現(xiàn)多租戶隔離，保證不同租戶間的“東西向”網(wǎng)絡(luò)隔離。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)可分為互聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)、專線接入?yún)^(qū)、核心區(qū)等，專線接入?yún)^(qū)為混合云的重要區(qū)域，通過該區(qū)域的路由器設(shè)備實(shí)現(xiàn)私有云與外部（公有云、運(yùn)營(yíng)商等）的互通，連通方式為裸光纖、專線、IPSEC VPN等。

安全平臺(tái)：等級(jí)保護(hù)是鋼鐵企業(yè)安全設(shè)計(jì)時(shí)很好的操作指南，可以根據(jù)不同安全等級(jí)要求對(duì)各個(gè)層面進(jìn)行安全設(shè)計(jì)及防護(hù)。最基礎(chǔ)的安全手段為安全子域隔離，可劃分為互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、DMZ區(qū)、Trust區(qū)等。應(yīng)用安全可采用WEB防火墻、網(wǎng)頁(yè)防篡改、SSL安全網(wǎng)關(guān)；主機(jī)安全可采用服務(wù)器深度防護(hù)、安全威脅發(fā)現(xiàn)等；網(wǎng)絡(luò)層安全可采用防火墻、入侵檢測(cè)、SSL VPN、防毒墻、帶寬管理等。

3.3 公有云設(shè)計(jì)

私有云引入公有云構(gòu)建為混合云后，具有幾大優(yōu)勢(shì)：

（1）應(yīng)對(duì)容量問題：私有云的容量往往很難預(yù)估到位，引入公有云后，可規(guī)避這一設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，如有超預(yù)期部分可通過公有云進(jìn)行應(yīng)對(duì)。公有云、私有云相互之間的分擔(dān)比例可根據(jù)實(shí)際需要在項(xiàng)目過程中靈活調(diào)整。

（2）降低綜合成本：公有云一次性資金投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于私有云，資金由一次性投入轉(zhuǎn)換為按需租用，綜合成本得到了降低。

（3）縮短建設(shè)周期：在項(xiàng)目建設(shè)早期，私有云未建設(shè)完成時(shí)，通過公有云即可應(yīng)對(duì)開發(fā)、測(cè)試需求，同步進(jìn)行私有云建設(shè)。私有云建設(shè)完成后，再按照整體規(guī)劃調(diào)整混合云中的功能分擔(dān)比例，縮短項(xiàng)目建設(shè)周期。

（4）提升運(yùn)維水平：公有云對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，一定程度屏蔽了運(yùn)維的工作，降低了用戶的運(yùn)維工作量，有利于在運(yùn)維人數(shù)一定的情況下，可管理更多的系統(tǒng)。

（5）快速構(gòu)建災(zāi)備：災(zāi)備作為“再保險(xiǎn)”，在主環(huán)境不出現(xiàn)問題時(shí)，其價(jià)值近似為零。通過公有云進(jìn)行災(zāi)備建設(shè)，按需租用有限的資源，可節(jié)約較大的建設(shè)投資。

（6）增強(qiáng)安全防護(hù)：對(duì)于部分互聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務(wù)，在面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，引入公有云豐富的安全防護(hù)手段，有利于分解風(fēng)險(xiǎn)，借助公有云服務(wù)商的專業(yè)安全能力增強(qiáng)安全防護(hù)能力。

需要強(qiáng)調(diào)的是，公有云設(shè)計(jì)之初首先需明確針對(duì)自身企業(yè)，引入公有云擬解決的問題，而后再根據(jù)不同公有云的特性選擇合適的公有云服務(wù)商及公有云資源，如擬通過公有云增強(qiáng)安全防護(hù)，可選擇安全防護(hù)領(lǐng)域較強(qiáng)的云服務(wù)商及其BGP帶寬、DDOS防護(hù)、安全態(tài)勢(shì)感知、WAF等云資源。

3.4 系統(tǒng)混合部署設(shè)計(jì)

針對(duì)鋼鐵集團(tuán)型企業(yè)，對(duì)子公司屬地制造系統(tǒng)可部署私有云，對(duì)總部既包含管控類系統(tǒng)又包含制造類系統(tǒng)的，可將管控類系統(tǒng)部署在公有云，將與制造、園區(qū)強(qiáng)相關(guān)系統(tǒng)部署在私有云。針對(duì)圖3所示傳統(tǒng)鋼鐵制造主要信息化系統(tǒng)，試做混合云拆分如下圖所示。

公有云部署協(xié)同辦公、人力資源、知識(shí)共享、鋼鐵電商系統(tǒng)等，同時(shí)可部署災(zāi)備云。私有云部署物流管控、財(cái)務(wù)管理、質(zhì)量管理、合同管理、產(chǎn)線L3類系統(tǒng)等。子公司屬地制造系統(tǒng)可在各屬地進(jìn)行私有云建設(shè)，公有云與私有云之間通過專線連接。

由于不同鋼鐵企業(yè)信息化程度、管控方式不盡相同，對(duì)混合云的接受程度不一致，具體拆分可因地制宜，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

上述混合云方案已經(jīng)在部分鋼鐵企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)建設(shè)，為鋼鐵企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策系統(tǒng)、制造管理系統(tǒng)等提供了敏捷、高效、穩(wěn)定的IT基礎(chǔ)平臺(tái)，高開放性、靈活性的公有云和私密性、穩(wěn)定性的私有云優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提供了較優(yōu)的鋼鐵企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)方案，具有良好的推廣及應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)，伴隨混合云云管理平臺(tái)的日益成熟，云間互聯(lián)成本的進(jìn)一步降低，混合云必將進(jìn)一步為更多企業(yè)所采納，更多地支撐鋼鐵企業(yè)運(yùn)營(yíng)。