云计算在铁路信息化中的应用研究
2011年10月第47卷第10期铁道通信信号
RAILWAY SIGNALLING ＆COMMUNICATION
October 2011Vol. 47
No. 10
云计算在铁路信息化中的应用研究
樊子锐
*
＊
冯晶晶＊
丁
＊＊扑＊
摘要：随着高铁时代的到来，铁路系统的信息化进程不断加快，而目前铁路系统内部由于部门众多且彼此相互独立，企业内部资源、数据共享不畅，已经制约了铁路发展的进程。新兴的云计算技术由于其自身的技术特点，为解决铁路企业信息化提供了一条新的思路。关键词：云计算；铁路；信息系统
Abstract ：With the upcoming of high speed railway era ，Chinese railway＇sInformationization has been pushing forward rapidly．The independency of the inner departments of the railway resulted in the diffi-culty of sharing of resource and data among inner departments ，which has seriously impeded the develop-ment of railway enterprises．The newly emerging cloud computing technology can be adopted to solve the issues above-mentioned．
Key words ：Cloud computing ；Railway ；Information system 随着计算机技术与通信技术的融合，虚拟化技术在解决大数据量、大业务量、复杂业务处理等方面的能力愈发突出。云计算是网络虚拟化应用方面的代表性技术，能整合各种资源，并进行大规模数据处理，用户可以通过网络充分利用优化的硬件、软件和网络资源，这为解决铁路企业信息化集成提供了很好的思路。
以实现，应对突发事件响应速度不高。
3．操作系统存在较严重的异构性，有大型机操作系统，也有UNIX 、Windows 等操作系统。
4．各部门的数据库管理系统不同，有DB2、Oracle 、SQL Server 等多种，部门之间难以实现数据资源共享。
因此，迫切需要一种可实现信息集成、资源共享和信息综合利用的解决方案，而云计算可以解决目前铁路信息化的问题，为铁路系统搭建一体化的综合信息平台提供了一条崭新的思路。
1铁路信息化建设存在的问题
我国铁路经过多年的建设，已形成较为稳定的核心业务信息系统，建成了多个MIS 系统，如铁路运输管理信息系统（TMIS ）、铁路车辆管理系统（CMIS ）、运输生产计划系统（FOMS ）、铁路客票发售和预订系统（PMIS ）、铁路列车调度指挥系统（TDCS ）、办公自动化系统（OA ）以及机务、工务、电务等管理信息系统等。目前，铁路信息化建设存在的问题主要有以下几方面：
1．各业务信息系统独立建设、自成体系，系统间乃至系统内的信息资源不能实现有效整合。各应用系统自主成网、数据库孤立、应用软件专用，系统间信息交换困难、信息共享度低，信息难以综合利用，系统建设和维护难度大。
2．各业务信息系统的设计缺乏整体性考虑，协议、编码和接口规范不统一，信息共享和交换难
2云计算简介
*兰州交通大学电子与信息工程学院讲师，730070兰州＊＊兰州交通大学电子与信息工程学院副教授，730070兰州＊＊＊兰州铁路局高级工程师，730000兰州
：云计算将网络上分布的计算、存储、服务、软
件等资源有机地整合起来，基于资源虚拟化的方式，为用户提供方便快捷的服务。按照服务类型，云计算的体系构架可分为：把基础设施当作服务的IaaS 层；把平台当作服务的PaaS 层和把软件当作服务的SaaS 层，如图1所示。
IaaS ，将企业的计算、存储、网络等硬件设备资源封装成服务供用户使用，即将所有硬件资源虚拟成一台逻辑设备来按需调配。除了提供硬件资源虚拟化，还提供自动管理功能，使用户可以按需享用各种便捷的服务。
PaaS ，将基础设施资源池当作信息化平台的支撑环境，向企业各部门提供所需的数据库、存储及计算等应用服务。
SaaS ，向用户提供各类软件服务，用户通过Web 以租用或调用的方式使用各类软件。
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铁道通信信号2011年第47卷第10期
将各部门的硬件设备有机整合。由于是对现有设备的再利用，因此铁路企业在打造一体化信息平台时，无需进行新的大规模的设备投入，而是将不同部门的硬件设备虚拟在一起，为整个路局服务。尽管这些硬件设备还都放在各个部门的机房里，但从逻辑归属的角度来说这些设备是属于整个路局的。举例来说运输部门的数据库存储已不仅仅是运输部门的数据，还可以存放其他部门的数据资源，原来各部门的存储设备对于现在需要存储的数据来说是一个完整的逻辑实体，数据存储由按部门存储变为动态的按共享需求存储。一般来说一个文件要存储在3个不同地点的物理设备中，这样不但可以打破铁路系统各部门之间原有的信息壁垒，提高原有设备的利用率，同时还能够实现数据的异地灾备，满足铁路系统对数据共享和数据安全的要求。铁路系统各部门可以通过Web 或其他方式接入到这些逻辑实体中。目前已有一些路局利用云计算将运输、电务、机车、车辆、供电等部门的硬件设备虚拟在一起，构建一体化的通信、资源共享平台。局属的各站段间的通信和资源将完全共享，为下一步实现全路信息化做好底层支撑。局属的虚拟化资源池平台如图3所示。
图3中的虚拟化资源池是一个具有弹性的服务器集群，它是由底层物理硬件搭建而成，通过虚拟
化技术可以在一个服务器上虚拟出多个虚拟服务器，并在每个虚拟服务器上运行各种不同的服务以提高单个服务器的利用率，或者是将多个物理服务器虚拟成为一个虚拟服务器，使其拥有更强大的功能，这就是虚拟服务器集群所谓的弹性功能服务。
以上2种部署方式均采用动态的、
图2
铁路信息化平台的功能模型
图1
云计算的体系构架
服务特色的私有云。私有云之间既独立又联通，这样的组网方式符合铁路系统对数据隔离的需要，也符合各部门信息资源共享的需要，铁路信息网络平台应是一个连接各大路局私有云的互联云（Inter-cloud ）。
3云计算在铁路信息化建设中的应用
铁路信息化共享平台，是一个提供信息交换、数据存储、分析计算、信息共享、软件共享、网络资源和功能共享的服务平台。根据铁路行业信息化的现状，结合云计算的技术体系构架，铁路系统的云计算体系结构分为资源池层、管理中间层和SOA （面向服务的体系结构）层，如图2所示。
弹性的按需模式，解决了铁路系统在运输高峰期和运输低谷期对计算能力、
存储能力、数据处理能力的不同需求
问题。在业务量较少时，分布在不同地点的设备可各自独立的完成各自的工作，这样既能提高企业现有设备的综合利用率，又能为企业节约30%左右的运营成本。3. 2管理中间层
铁路系统云平台功能模型中的管理中间层相当于云计算体系构架中的PaaS ，如图4所示。该层处于铁路云计算应用的核心层，它建立在虚拟资源池层之上。由于底层的虚拟资源池层已经实现了对，铁路系统现有的物理资源包括：分析、计算、存储和网络等，它们分属不同的部门。资源虚拟化是对物理资源的逻辑化，即把具有一定逻辑属性的大量物理实体通过虚拟化的方式形成一个大的逻辑实体，并实现信息在逻辑实体中传递，这样就将原来隶属不同部门的资源在逻辑层面上整合在一起，解决了铁路信息系统内部不同部门之间通信不畅及数据不能共享的问题。3. 1资源池层
资源池层相当于云计算体系构架中的IaaS 层，它将铁路系统现有各部门的物理资源进行虚拟化，
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分析计算能力。其中，经营管理模块应用虚拟计算资源，采用分布式计算，对综合信息的分析能力大大提高。众多的PC 机虚拟在一起来完成大规模计算，使系统应对大规模计算的速度、精度大大提高，铁路系统对大规模计算的精度和速度的需求通过云计算得到了满足。由于计算资源是虚拟的，因此企业不需要购置高性能的大型计算机。由此可见，基于云计算系统平台的经济性较传统系统平台有了很大提高。3. 3SOA 层
SOA 层采用基于Web Services 的SOA 架构的服务方式，所有用户通过Web 接入获得所
图3
局属虚拟化资源池构架
对各MIS 系统数据、信息进行整合，通过MapRe-duce2技术对数据资源和信息进行分配、调度和计TDCS 、PMIS 及货算，就可将铁路系统现有的TMIS 、
场信息系统中的关联信息整合和共享，并根据不同部门应用情况动态分发这些信息。举例来说，整合后的各MIS 系统可以实现小到对运输过程中一个货运集装箱信息的全程跟踪，大到对全路各趟列车运行过程中的全程信息监控，方便各部门掌控所有相关信息。管理中间层可使公共信息为各种MIS 系统提供共享的基础数据，避免数据库的重复建设，同时还可使一些敏感数据在相关部门之间透明共享，但无关部门因没有权限不能访问，实现了数据对非相关部门的隔离。由于各种MIS 系统是在一个统一的虚拟平台上运行，因此各种MIS 系统的公共数据资源和信息在应用层面也是完全共享的，各部门之间的信息壁垒将被彻底打破。管理中间层中的各模块除了拥有综合信息的共享能力之外，还具有
需的相关服务，用户终端上不需安装各种现有
的MIS 应用程序。所有基于铁路系统的应用功能都是利用用户界面和API 接口通过Web 形式接入到管理中间层，通过权限管理为用户提供不同的功能服务和数据共享。由于所有的应用功能都在管理中间层这个虚拟的云平台中，所有维护工作也都在云平台中进行，终端的可维护性被大大提高。铁路系统的云计算对SOA 构架的服务质量提出了较高要求，所以用户可以获得更高质量的服务，同时系统增加了服务的重构性和灵活性，使得基于云计算的铁路信息化平台在铁路应急抢险中协调各部门信息方面具有强大的优势。采用SOA 架构与管理中间层组合后，企业可以通过隔离服务的关注度，找出哪些资源应驻留在本地，哪些资源应放在云中。云计算技术没有服务管理的概念，但SOA 有成熟的服务管理框架，在这一点上SOA 与云的互补性可充分发挥各自优势，并为铁路企业提供较好的服务。
4结束语
铁路信息化发展不断推进，现有的铁路信息系统已难以适应多部门间业务整合、大量数据交换、资源共享的需求，因此建设一个综合化、智能化的铁路信息共享平台，已成为铁路信息化发展的当务之急。云计算的提出将为铁路企业多个异构业务信息系统的信息集成提供重要的技术支持。由此可见将云计算应用与铁路信息系统相结合对铁路信息化发展有着重要的意义。
参
图4
局属管理中间层框架
考
文
献
［1］刘鹏．云计算［M ］．北京：电子工业出版社，2010. ［2］中华人民共和国铁道部．铁路信息化总体规划［G ］. 2005.
（：诸
红）—55—