趙雅欣 申 振 王 鵬 管 虎 張 寧

青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭有限責(zé)任公司

1 引言

目前，集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)日趨無人化、自動化，ECS(Equipment Control System，設(shè)備控制系統(tǒng))作為集裝箱碼頭設(shè)備遠程控制的重要系統(tǒng)，要求24 h不停機且穩(wěn)定運行，對可靠性要求高，ECS數(shù)據(jù)庫如果出現(xiàn)故障，需要能迅速恢復(fù)。傳統(tǒng)的單節(jié)點服務(wù)器由于其局限性，在繁重、復(fù)雜的應(yīng)用服務(wù)中體現(xiàn)出來的弊端也越來越明顯。目前雙機熱備或多機互備的方式，具備快速自動切換功能，能夠保證在無人值守的環(huán)境下，主服務(wù)器出現(xiàn)故障時提供無數(shù)據(jù)差異的秒級切換，可大大減少因服務(wù)器故障帶來的網(wǎng)絡(luò)癱瘓，提高系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定性。合理使用雙機熱備技術(shù)，充分發(fā)揮其穩(wěn)定高效、高可用性的特點，是保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定運行，碼頭生產(chǎn)作業(yè)正常運轉(zhuǎn)的重要措施。

2 雙機熱備技術(shù)

2.1 雙機熱備的概念及特點

雙機熱備是集群熱備的特例，一般用于保障重要的服務(wù)正常不間斷運行[1]。雙機熱備用兩臺機器作為服務(wù)機器，其中一臺用于實際數(shù)據(jù)庫操作應(yīng)用，另外一臺則實時地從前者中獲取數(shù)據(jù)以保持數(shù)據(jù)一致。如果當(dāng)前的服務(wù)器宕機，備份的服務(wù)器在短時間內(nèi)自動完成服務(wù)的切換，代替當(dāng)前的機器繼續(xù)提供服務(wù)，從而保證在不需要人工干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能持續(xù)提供服務(wù)，正常運轉(zhuǎn)[2]。

雙機熱備有如下幾點特征：

(1)業(yè)務(wù)不間斷。備服務(wù)器實時地從主服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，確保對數(shù)據(jù)庫24 h不間斷訪問，保證各項業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運行。

(2)雙機自動切換。若主服務(wù)器因某種原因宕機，備服務(wù)器在短時間自動完成服務(wù)的切換，不需要人工干預(yù)[3]。

(3)應(yīng)用數(shù)據(jù)不丟失。針對不可預(yù)期的服務(wù)器主機故障，可通過備份服務(wù)器恢復(fù)正常的使用能力，且不會造成數(shù)據(jù)丟失。

2.2 雙機熱備的優(yōu)缺點

雙機熱備的優(yōu)點如下：①可在表空間或數(shù)據(jù)文件級備份，備份時間短；②備份時數(shù)據(jù)庫仍可使用；③可達到秒級恢復(fù)；④可對幾乎所有數(shù)據(jù)庫實體做恢復(fù)；⑤恢復(fù)是快速的，大多數(shù)情況下在數(shù)據(jù)庫仍工作時即可恢復(fù)。其缺點是若熱備份不成功，所得結(jié)果不可用于時間點的恢復(fù)。

3 項目實現(xiàn)

某集裝箱碼頭軌道式龍門起重機(以下簡稱軌道吊)自動化改造項目采用ECS系統(tǒng)指揮碼頭生產(chǎn)作業(yè)，一旦發(fā)生服務(wù)器宕機故障或應(yīng)用停機，將會造成數(shù)據(jù)丟失，影響現(xiàn)場作業(yè)，帶來重大經(jīng)濟損失?；诎踩?、穩(wěn)定性、可靠性及避免單點故障的考慮，對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)雙機熱備功能。

3.1 系統(tǒng)配置

該碼頭作業(yè)現(xiàn)場ECS自動化關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署在windows server2012服務(wù)器上，系統(tǒng)軟硬件配置見表1。

表1 系統(tǒng)軟硬件配置

3.2 系統(tǒng)目標(biāo)

數(shù)據(jù)庫雙機熱備系統(tǒng)建成后，實現(xiàn)如下目標(biāo)。

(1)系統(tǒng)持續(xù)運行。數(shù)據(jù)同步復(fù)制，最短時間內(nèi)完成故障切換，使系統(tǒng)不停機，業(yè)務(wù)不間斷[3]。

(2)雙機自動切換。若主服務(wù)器因某種原因宕機，備服務(wù)器在短時間自動完成服務(wù)的切換，不需要人工的干預(yù)。

(3)應(yīng)用數(shù)據(jù)全自動備份。減少系統(tǒng)管理員的工作量，增加備份效率，壓縮備份時間，消除備份過程中因操作不當(dāng)導(dǎo)致的嚴重損失。

(4)數(shù)據(jù)零丟失。出現(xiàn)系統(tǒng)故障后修復(fù)數(shù)據(jù)要求達到零數(shù)據(jù)丟失的高安全性。

3.3 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器切換

如果現(xiàn)場運行主庫服務(wù)器宕機，嚴格按照如下步驟操作，即可恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)并重現(xiàn)數(shù)據(jù)庫。

3.3.1 運行主庫脫機

作業(yè)現(xiàn)場運行主庫服務(wù)器宕機后，需要第一時間拔除主庫所有網(wǎng)線，讓服務(wù)器進入脫機狀態(tài)，避免備用從庫切換至主庫時引起IP沖突等問題。

3.3.2 備用從庫切換

運行主庫網(wǎng)線拔除后，將備用從庫IP修改為主庫IP，并通過服務(wù)器桌面的一鍵關(guān)閉以及一鍵開啟程序，重啟運行應(yīng)用服務(wù)器的所有后臺應(yīng)用服務(wù)及服務(wù)器桌面的MP中轉(zhuǎn)程序，即可恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)，整個操作過程耗時不超過5 min。

3.3.3 雙機熱備重現(xiàn)

雙機熱備可在恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)之后進行，不影響現(xiàn)場作業(yè)。宕機服務(wù)器維修完畢后，接入網(wǎng)絡(luò)前需要將該服務(wù)器IP修改為備用從庫IP，此時主備服務(wù)器已經(jīng)調(diào)換，刪除之前實現(xiàn)的熱備功能、發(fā)布的事務(wù)與訂閱后，重新實現(xiàn)熱備功能。

3.4 測試項及運行結(jié)果

對數(shù)據(jù)庫熱備功能進行單機模擬測試，以模擬集裝箱碼頭操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)向單機虛擬環(huán)境發(fā)送收發(fā)箱、裝卸船等指令，完全模擬現(xiàn)場作業(yè)流程進行作業(yè)。該項測試通過后，編寫數(shù)據(jù)插入程序，模擬現(xiàn)場39臺軌道吊的作業(yè)數(shù)據(jù)，24 h不間斷插入數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)壓力測試，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)同步性能，驗證熱備功能的持續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性。

經(jīng)過測試的雙機熱備功能已上線運行，主從數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)達到秒級同步，現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進入高可用狀態(tài)。本次功能的實現(xiàn)極大地提高了現(xiàn)場作業(yè)的穩(wěn)定性、可靠性，即使在主服務(wù)器宕機的情況下，也能在極短的時間內(nèi)進行主備機切換，恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)庫雙機熱備技術(shù)是保障碼頭ECS系統(tǒng)穩(wěn)定運行、生產(chǎn)作業(yè)正常運轉(zhuǎn)的必要措施，現(xiàn)場如出現(xiàn)主運行服務(wù)器宕機等事故，嚴格按照恢復(fù)手冊操作，能夠在極短時間內(nèi)恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)，極大地提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性及安全系數(shù)，避免了單點故障對現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的影響。