私有云在轨道交通行业中的应用 – 成功案例
1. 无锡地铁私有云项目背景
无锡地铁集团有限公司，主要从事城市地铁及其周边资源综合开发，以及附属于轨道交通工程的投资、融资、建设、运营和管理等工作；承担政府下达的其它城市基础设施建设和运营管理职能。2014年7月1日无锡地铁第一条线路1号线开通当月日均客流仅9万人次。从2015年2月份开始，1、2号日均线网客流已维持在19万人次。2016年2月28日的客流量达30.66万人次，为地铁1、2号线单日最大客流。
随着无锡地铁信息化建设逐步深入，各应用系统不断上线和完善，数据中心的服务器、存储和网络资源数量随之不断增加，网络规模和终端数量不断扩大。传统的信息基础平台与云计算技术架构的对照，问题越来越明显。相对较高的建设成本，资源利用率却未达到预期，投入与产出不成正比。已十分庞大的系统仍需不断扩容并且周期日益缩短，应用的配置需求更是日益繁复多变，这些给后期维护工作也提出了很大的挑战。具体表现为：
- 业务系统扩展繁琐，上线周期长，阻碍业务发展。
地铁周边附属产业新业务系统开发测试和上线，需要IT基础架构提供计算、存储、网络多方面的资源交付和配置，资源扩展无法灵活地相互调整、相互切换，可服务性较差。需要由系统工程师、数据库工程师、业务架构师逐步参与完成基础资源准备，往往流程和业务上线周期较长，阻碍了新系统快速上线和使用； - 数据存放分散，缺乏安全可靠性保护
无锡地铁应用系统及其服务器分布较广，数据存放较为分散，一些数据存放在服务器本机磁盘，存储设备没有得到充分利用，数据得不到安全存储和有效保护，同时缺乏科学合理的备份恢复机制，安全性和可靠性较弱。 - 物理IT资源利用率不均衡，硬件设备大量堆砌，成本居高不下
搭建一套新的业务系统，如新的HR或财务系统，需要采购全套的服务器，网络和存储设备，同时多套系统IT资源利用率不均衡，无法有效利用空余资源，应用系统单机运行，单点故障隐患严重。而为了实现应用系统的高可用性，需投入成倍的服务器，造成投资成本居高不下。 - 软硬件品牌种类多，运维管理难度较大
无锡地铁现有IT设备品牌型号较多，分为内网区域和DMZ区域，每个区域从物理服务器、共享存储、网络设备、虚拟化资源池、备份服务与介质，多方面因素缺少资源统一，管理统一机制，导致运维难度较大，耗费较多工时在基础架构管理上，同时内部工作人员、设备维修人员、承包商的维护人员等都可以对系统设备进行操作，误操作或恶意破坏都会给企业造成巨大的损失。 - IT资源申请流程不清晰，资源回收缺乏有效机制
业务部门当需要IT资源进行业务系统开发和测试时，通过邮件和会议告知形式向基础架构运维提交资源申请。线下消息传递缓慢，导致IT资源申请流程缓慢，反复确认资源申请规格大小，资源申请成功后，缺乏有效的周期计量机制，导致闲置资源无法收回利用；
面对上述问题，无锡地铁计划建设私有云平台，通过应用虚拟化技术和云计算平台来整合内部IT系统，实现资源统筹管理，提升现有资源的可靠性和可用性，大幅度节约企业硬件成本和管理成本，提高资源使用率，为应用提供动态、灵活、弹性、虚拟、共享和高效的资源服务，以加快生产和开发的效率，解决当前面临的问题。
2 无锡地铁私有云架构设计
2.1. 无锡地铁私有云逻辑架构
无锡地铁私有云逻辑架构设计分为云门户层、云管理平台层、云运维管理层，云安全管理层和IT基础架构实施层5个部分，具体如架构图所示：
2.2. 无锡地铁私有云部署架构
2.3. 无锡地铁私有云关键技术
- IT资源统一整合与纳管：
实现无锡地铁集团异构IT软硬件资源如： 异构虚拟化VMware、KVM，存储EMC、Dell、小型机等资源的统一纳管，以云的方式高效灵活的分配资源，并对对多区域的资源集中管理； - 无边界云数据中心结构：
无锡地铁采用SAN/NAS方式实现了同城的数据备份，通过华云数据云平台对存储的纳管，并结合现有同城专线以及云资源迁移技术，实现了无锡地铁同城数据中心中重要业务零中断和数据零丢失； - 云服务的端到端交付与业务结合：
通过云平台的资源编排，流程设计，快速部署等灵活性，并借助华云数据私有云一体化调度，实现计算、存储、网络以及其他IT资源联动，使得无锡地铁集团具备了业务系统资源端到端的交付能力； - 业务应用架构资源为基础的交付模式：
由华云构建的无锡地铁私有云基于资源的端对端交付能力，按照业务应用程序的单位实施资源交付模型。开发测试运维人员通过云平台门户可以申请基于应用模型架构的云资源，提升了资源申请效率，根据业务特点形成技术规范和标准模板加速了自动化部署方式，是复合业务特性的最佳实践； - 运维服务能力
无锡地铁私有云项目依托于华云数据运维服务能力，针对无锡地铁集团云计算环境中的硬软件，及云服务开发的自动化运维系统。功能包含了基于ITIL的工单及流程管理，日志收集及查询，发布变更部署，监控报警报表等云运维中常规任务。并且通过作业平台的标准化及服务化，用户可弹性扩展所需功能。作为一站式运维系统，将运维人员日常工作标准化及自动化。在满足运维基本操作、无人值守、性能监控及实时展示的同时，提供标准化的API及可扩展的服务框架，能将无锡地铁集团个性化需求和处置方式快速集成，以实现运维效率的最大化提升。 - 产品升级能力
华云软件系统升级使用了自己研发的自动化运维管理平台产品OpsUltra™；支持通过Docker等容器技术实现的自动化系统升级与分发；实现了基于容器（Docker）技术的大数据平台自动化创建与升级管理；实现了基于容器（Docker）和其它自动化平台管理工具相结合的云计算底层（包括计算、网络和存储）PaaS等核心功能系统的管理和升级技术。 - 技术支持能力
华云数据秉承着“自主、安全、可控”的理念，面向客户提供稳定可靠的云计算与大数据产品与服务，着力推进中国云计算与大数据的发展。公司遍布于北京、上海、无锡、深圳、香港、厦门、杭州、南京、临沂等地。同时运营着全球逾20个云数据中心，网络覆盖电信、联通以及华云数据自有BGP网络。以为用户提供业务驱动的定制化IT为目标，产品覆盖高品质公有云、企业级私有云、企业级大数据、企业级混合云以及数据中心云化产品，可以为用户提供数十种解决方案，深度满足企业云化需求。
2.4. 无锡地铁私有云先进性
云资源管理：通过多Hypervisor支持，可以对基于KVM、VMware 等多种虚拟资源进行统一管理、调度。
异构资源管理：基础资源平台同时可以将现有的物理服务器/异构存储EMC/Dell设备纳入平台统一资源管理。
资源申请：提供基于Web的可视化自助式服务平台。
CIAM鉴权管理：可严格限制用户操作权限，记录用户操作痕迹。
快照回滚：提供科学合理的全局备份、灾难恢复机制，提高安全保护可靠性；
全局监控告警：提供物理资源、虚拟资源的使用情况及性能监控。
弹性伸缩：提供Auto Scaling虚拟资源的弹性伸缩功能，提高业务峰谷时期资源利用率。
高可用：提供VM故障自动重启，物理机故障VM自动迁移至其他物理机，并快速恢复VM的功能。
软件定义网络：提供VPC，私网网络，虚拟路由器，虚拟负载均衡，同时支持硬件SDN设备对接，支持硬件负载均衡对接。
3 无锡地铁私有云创新特点
华云轨道交通解决方案可以提供应用程序高可用，系统级灾备机制以及磁盘持续数据保护功能(Continuous Data Protection, CDP)，多可用区容灾、故障自动监测、自动恢复等一系列高级功能以保障业务的连续性。进一步满足轨道交通对信息管理提出的高标准、严要求，使轨道交通系统更为安全、自主、可控。
此外，华云轨道交通解决方案从最底层入手，接管物理硬件层、虚拟资源层、平台管理层、用户管理层。因此，华云轨道交通云可以提供丰富的监控图表展示，物理、虚拟资源使用情况一目了然、尽在掌握。即时告警，确保对轨道交通业务7x24的不间断支撑。通过资源计量，更可为资源扩容、资源使用分析等提供基础数据，并可定期形成资源使用报告。
针对传统IT架构的异构性，华云轨道交通云通过一个平台，即可提供全方位自助式服务，自动化部署实现，包括且不限于： 物理设备、虚拟资源池、镜像管理、资源模版、申请流程、权限分配、监控告警、计量计费、应用及数据库部署等。简化操作，业务管理更加方便快捷。前端支持VMware/KVM等多种虚拟化，后端兼容分布式/SAN/对象存储，可融合软、硬SDN，高效整合异构资源，以一当千合理策略，提升资源使用率。并可以实现VMware与KVM间全自动迁移。
针对轨道交通企业对高性能的要求，华云CloudUltra™提供最新SDN/NFV方案，相较于OVS方案提升8倍网络性能。独家开发细粒度CPU特性透传，大幅提升计算性能; 调整参数，优化基于SSD的存储集群操作性能等，轻松应对轨道交通高实时性、高负载需求。
无锡地铁云平台是提供满足用户应用场景的IaaS层云计算能力，从物理设备管理到虚拟化资源管理，经过镜像的定制，最终提供IT服务。用户可以像以前一样使用IT资源，构建满足自己需求的IT环境，不同的是，这些环境都是基于虚拟化架构的。对于用户而言，是透明的管理和使用IT资源。但对于管理者来说，本平台可以将物理的IT资源转化为虚拟的IT资源，经过各种镜像定制出可供服务的资源服务目录，进而管理和交付这些项目。
4 无锡地铁私有云项目服务能力
5 无锡地铁私有云建设经济效益
无锡地铁集团云计算项目是以无锡地铁为应用背景的大型云计算应用示范工程，其系统的自主性、安全性、可扩展性和自主研发技术的适用性均针对我国轨道交通行业信息化建设所遇到的诸多痛点做出了全新的私有云解决方案并进行优化。实用性能出众，完全适合在全国各轨道交通系统中应用推广，加速实现“智慧交通”。
6 无锡地铁私有云建设应用效果
轨道交通行业从一开始基础业务阶段，到业务阶段，进而发展到现在的云业务阶段，从解决基本运营需求，到提升运营管理，提升客户体验，到现在进入云运营，深挖潜力，全面提升各方面能力。云解决方案为轨道交通行业开创了更便捷高效且可持续的发展方向。
无锡地铁云计算项目的建设，满足轨道交通对信息管理提出的高标准、严要求，全面提升业务应用系统的持续服务能力，不仅提供了相应的业务支撑，整合基础硬件资源，提高资源利用率，将业务系统分布式部署，消除单点故障，全面提升了业务应用系统的持续服务能力，而且还给予了辅助决策的功能。云解决方案的一站式大数据存储与分析服务，可以提供乘客运能测算、票制票价分析以及路线规划等多样化大数据服务以供决策。在轨道交通行业转型方面，云解决方案的弹性计算、按需交付以及自动化运维等多项云计算技术为轨道交通业的快速改革和实现高效率的业务转型提供了助力。2016年底，无锡地铁云计算项目被中国社会科学院信息化研究中心评为“2016中国地铁云标杆示范项目”。
