“鐵道部從94年開始在TMIS中使用Oracle，對Oracle數據庫的特性有相當的了解，我們認為，采用Oracle9iRAC實現TMIS系統‘三級建庫’ 的目標是可能的，也是必要的。實驗證明，Oracle9iRAC能夠充分利用已有的硬件投資，在鐵路局和分局建立起強大的數據庫集群系統，為提高鐵路局和分局TMIS系統的運行效率提供良好的環境。” ——孫遠運，鐵道部信息技術中心副總工程師數據庫

綜述

    鐵道部利用Oracle9i集群數據庫系統（Oracle9i RAC），順利開展鐵道部運輸管理信息系統（TMIS）的“三級建庫”工程——在各鐵路局和鐵路分局利用Oracle9iRAC部署TMIS原始信息數據庫系統。借助Oracle9iRAC強大、領先的集群功能，鐵道部、各路局和分局在“三級建庫”中能夠充分利用已有的硬件投資，部署集群數據庫系統，實現路局和分局系統的全面擴容，使路局、分局的貨運信息化建設邁上一個臺階，推動TMIS系統建設的不斷深入。

應用背景分析

    隨著中國經濟的蓬勃發展，鐵路運量大幅度增長，要求鐵路運營管理從經驗管理過渡到現代化管理。管理人員需要有一個完整的信息系統來獲取及時、準確、完整的信息，提供決策支持。鐵道部運輸管理信息系統（TMIS—Transportation Management Information System）正是在這種背景下提出來的，旨在通過計算機網絡從全路2000多個車站（段），實時收集列車、機車、車輛、集裝箱以及所運貨物的動態信息，對列車、車輛、集裝箱和貨物進行節點式追蹤，為全路各級運輸管理人員提供及時、準確和完整的運輸信息和輔助決策方案，實現緊密運輸、均衡運輸，提高運輸生產效率，改善客戶服務質量。TMIS建設的根本目的是為了促進客貨營銷、加強運輸管理和深化體制改革。

    從1994年開始研究和開發的TMIS是國家重大科技攻關項目，包括車站管理信息系統、貨票系統、確報系統、貨運營銷與生產管理系統、運輸調度信息系統、貨車追蹤系統、集裝箱追蹤系統等，被世行稱之為世界鐵路行業信息量最大、功能最復雜的管理信息系統。經過多年的建設，TMIS已經取得了階段性的成果，為鐵路信息化的全面建設提供了堅實的基礎。

    在TMIS規劃之初，確定了以中央數據庫為核心體系架構，由四大部分組成，分別是中央數據庫系統，站段系統，部、局、分局應用系統和計算機網絡系統，由網絡系統將前三大部分聯成一個整體。原始信息由站段直接報送中央數據庫系統，各路局和分局再從中央數據庫訪問各種業務數據。這種大集中的體系結構對于鐵道部全面統籌和優化運輸資源、提高鐵道運輸生產和管理效率而言，是非常合理的，也是一種必然趨勢。但是，隨著業務系統應用的不斷深入、需要訪問的數據量越來越大，從而對大集中體系結構中的網絡穩定性、可靠性、通訊和帶寬都有很高的要求。而如此高水準的網絡建設需要一個過程。那么，如何在高水準網絡的建設過程中，有效地滿足各路局、分局在生產、經營和管理等各方面應用對實時數據的要求？鐵道部決定，采取一個過渡性的措施——原始信息3級建庫，即把原TMIS設計方案要求原始信息由站（段）系統直接報送鐵道部中央系統調整為原始信息從車站逐級上報、落地和轉發，在分局、路局和鐵道部分別建立原始信息數據庫，方便各級運輸組織和各個管理部門對原始信息的共享應用。

系統需求特點

    “三級建庫”在TMIS系統的不斷完善過程中具有重要意義。如果從業務角度來看，“三級建庫”是迄今為止規模最大的路局和分局大型數據庫部署，目的是為路局和分局的貨運業務應用系統提供良好的運行環境。從技術角度來看，通過“三級建庫”，能夠在5年左右的時間內，在計算能力、處理能力和存儲容量等方面滿足路局和分局貨運生產和管理的應用需要，以及即將建立的路局級決策支持系統的應用要求。

    經過多年的信息化建設，鐵道部各路局、分局都配置了多臺UNIX系統，包括AlphaServer 4100、IBM RS6000 S70 服務器，以及配置更低一些的硬件系統。如何把這些已有的投資用于路局和分局的“三級建庫”工程？由于這些系統在處理能力和內存容量方面的局限性，無法獨立承擔運行路局或分局數據庫的重任，但如果把這些系統組成集群，無疑是一種有效的措施，而Oracle數據庫集群技術的進一步發展，能夠使之成為現實。“我們需要統籌利用這些已有的硬件設備，因此，我們決定，在‘三級建庫’工程中，各路局和分局的數據庫系統都采用集群架構，在原有的AlphaServer 4100和IBM RS6000 S70以及配置更低的系統的基礎上，各路局和分局根據情況再引進1~2臺處理能力更強和存儲容量更大的系統。在存儲方面采用了最新的SAN存儲技術，由三至五臺計算機組成集群，共享存儲陣列。這樣，可以在最大范圍內充分利用已有的計算機處理能力，滿足路局和分局建立大型數據庫對處理器和存儲容量的要求，并且把投資降至最低。根據這樣的體系結構，我們需要一種能夠充分發揮各處理器的計算能力、同時能夠很好地利用存儲磁盤陣列資源的數據庫系統。”

    因此，在“三級建庫”中，要求數據庫平臺能夠充分利用每個硬件系統的計算能力，使每個硬件系統的處理器都能夠很好地共享磁盤陣列存儲。為此，對“三級建庫”的數據庫平臺提出了以下要求：

    功能強大。特別是要求具有強大的并行處理能力，具有足夠的智能適應鐵道部的異種環境。由于各鐵路局和分局原有的硬件系統的處理能力不盡相同，因此，要求數據庫的并行處理能力達到一定程度的智能化，能夠以計算機的處理能力為依據，進行負載均衡，使每臺機器上的負載與其處理能力相匹配，確保TMIS運行環境的高性能；
    高可用性。支持7×24小時不間斷服務；
    可靠性和穩定性。系統中存儲鐵路運輸的生產經營管理中非常關鍵的業務數據，直接關系到鐵路貨運的經營管理效益和廣大貨主的切身利益；
    安全性。基于TMIS系統在鐵路貨運管理方面的重要性，數據庫系統安全性的重要意義顯而易見。 
   

解決之道

    經過嚴格的分析比較，并總結過去應用Oracle數據庫的豐富經驗，鐵道部決定，在所有路局和分局采用Oracle9i集群數據庫部署大型數據庫系統，開展“三級建庫”工程。

    根據規劃，在“三級建庫”中，所有路局和分局的數據庫系統都采用基本相同的架構，由3~5個硬件服務器組成集群系統，采用N 1備份模式，采用先進的SAN存儲技術，多臺服務器共享存儲系統。

    由于整個系統相當復雜，涉及硬件、管理軟件、數據庫系統等多方面技術，因此，在實施過程中，為了確保這些系統之間能夠實現最優化的配置，鐵道部在“三級建庫”工程的建設中，采用先測試、后試點、再推廣的策略。也就是在實驗室分別對鐵路局和鐵路分局的主流服務器部署3~5個節點的集群系統，然后進行反復的測試，在取得成功之后，分別在上海鐵路局和天津鐵路分局進行基于AlphaServer系統和IBM RS6000系統的集群系統試點工程，在試點過程中發現問題，解決問題，并形成比較規范的集群系統部署指南。其它路局和分局有了可借鑒的數據庫系統部署經驗，系統實施起來就比較順利了。比如，上海鐵路局下屬的幾個分局在短短4天內就完成包括硬件和數據庫在內的整個系統的部署工作。

    目前，已有14個鐵路局和16個鐵路分局順利完成Oracle集群數據庫（Oracle9iRAC）系統的部署工作。孫總信心十足地說：“估計再需要2個月時間，‘三級建庫’工程即可完成，屆時，所有14個路局和48分局都擁有大型數據庫系統，能夠實時地為業務系統提供強大的動力，全面增強路局和分局TMIS系統的運行環境。”

應用效益

    強大的動力。利用Oracle9iRAC，鐵道部能夠充分利用已有的硬件設施來構建路局和分局TMIS大型數據庫系統，實現路局和分局系統的全面擴容，使路局、分局的貨運信息化基礎設施建設邁上新臺階。從目前已經成功部署大型數據庫系統的路局和分局來看，能夠大大提升TMIS系統的運行性能。

    高性能和安全性。由于Oracle9iRAC是自適應和動態調整的，使Oracle9i數據庫能夠根據可用資源、請求優先級和實際系統負載控制來平衡所有并行操作。使各鐵路局和分局能夠通過Oracle9iRAC把原有的服務器集成到統一的運行環境中，并充分利用各個服務器的性能，實現集群系統性能的最佳優化，使得鐵路局和分局TMIS系統運行環境的可靠性、性能、可用性和安全性等方面都獲得了大幅度的提高。

    輕松滿足不斷增長的應用需求。借助Oracle9iRAC，鐵路局和分局的數據庫系統獲得了靈活的的近乎線性的集群數據庫可伸縮性，在數據庫容量增加時，可以簡單地在集群系統中增加節點，就可以提高集群系統的計算能力。因為，Oracle9iRAC允許應用程序把Oracle9iRAC集群視為一個單一系統，在增加節點時，不需要對應用系統作任何修改，也不需要對集群系統重新分區，就可以充分利用集群數據庫的可用性、可伸縮性和性能特性，從而輕松滿足數據量不斷增長的應用需求。

    7X24高可用。鐵路貨運生產是24小時連續進行的，因此，系統的高可用性至關重要。通過利用Oracle 9i RAC部署N 1模式的集群系統，鐵路局和分局實現了高可用性。因為，在這樣的系統中，各物理節點都是獨立地運行，一個或多個節點出現故障不會影響到集群中其它的節點。在極端的情況下，即便集群系統中只有一個節點末出現故障，系統仍然是可用的，這使得基于Oracle9iRAC的集群系統高度可用。這種體系結構也允許把一組節點從集群中脫離出來而離線維護，而其他集群節點仍可以在線提供服務。

為什么選擇ORACLE

    在談及為什么選擇Oracel9i數據庫來部署各鐵路局和鐵路分局的大型數據庫系統時，鐵道部信息中心總工程師孫遠運先生說：“鐵道部從94年開始在TMIS中使用Oracle數據庫，對Oracle數據庫的特性有相當的了解。我們認為，采用Oracle9iRAC實現TMIS系統‘三級建庫’的集群目標是可能的，也是必要的。”

    鐵道部從94年開始在TMIS中采用Oracle數據庫，在將近10年的時間里，已經進行了三次大規模的升級。Oracle9i數據庫是第一個能夠跨越多個計算機集群系統運行的數據庫軟件，在集群、高可用性、數據儲存、安全功能、系統管理和內容管理等方面提供了最完整和最先進的數據庫功能。這些都是部署鐵路局和分局大型數據庫系統、提高鐵路局和分局業務運行環境的關鍵。Oracle9iRAC能夠動態地在集群服務器上優化數據庫資源，從而能夠為TMIS系統提供最佳的性能。另一方面，Oracle9iRAC能夠在集群中保持一個單獨的系統映像，使數據庫管理員能夠一次性地進行安裝、配置、備份、升級以及監控等功能，從而全面簡化各路局和分局TMIS運行環境的管理復雜性和成本。

展望未來

    Oracle數據庫在鐵道部TMIS中獲得了成功的應用。隨著鐵道部信息化建設的不斷深入，Oracle在鐵路行業的應用將具有更廣闊的前景，比如，目前已在試點“工務系統”工程中確定使用Oracle數據庫；可以預見，在“鐵道公安”、“機務系統”、“物流系統”、“電子商務系統”等多個鐵路信息化系統的建設中，憑借Oracle出色的技術實力和對中國市場的堅定承諾，Oracle將會有很多的機會。