地铁综合监控系统双机集群热备与容错机技术比较探析

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1、地铁综合监控系统双机集群热备与容错机技术比较探析　　摘要：本文对地铁综合监控系统非计划停机时所采用的双机集群热备和容错机这两种冗余设计进行介绍，同时对两种冗余处理方案的进行研究分析及应用方面的探讨。关键字：地铁综合监控系统双机冗余服务器中图分类号：U231文献标识码：A1.绪论地铁综合监控系统是一个面向调度和车站操作人员的大型计算机集成系统，采用了当代最先进的计算机及网络技术，集成和互联多个系统，如电力监控系统、消防报警系统、机电设备监控系统、屏蔽门、防淹门、时钟系统等等。地铁综合监控系统运行的非计划停

2、机时间（系统失效时间）对于系统的建造成本和运行成本有着巨大的影响，综合监控系统服务器作为系统的关键设备，其故障将会造成系统停用。因此，综合监控系统服务器架构应采用冗余设计。2.地铁综合监控系统冗余架构设计方式地铁综合监控系统服务器主要满足数据的传输和存储处理的功能，国内地铁综合监控系统的服务器一般采用双机集群热备和容错机这两种冗余架构。2.1双机热备集群架构5服务器集群技术是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力,将至少两个系统连接到一起，使两个服务器能够像一台机器那样工作。因为集群能够

3、提供高可用性和可伸缩性，所以，它迅速成为企业和ISP计算的支柱。目前国内大多数地铁综合监控系统服务器架构均采用双机集群热备方案。双机集群热备的服务器架构如下图所示：双机热备集群是一种较为简单的集群技术应用。双机热备集群中的主、备服务器同时工作，但只有一台服务器处于联机状态，响应所有用户的请求和操作，另外一台作为“主”服务器的“热备份”。两台服务器共享一个置于外部的磁盘阵列，以实现数据的一致性，同时通过心跳线进行连接，监测对方“心跳”，当一台服务器或一个应用程序故障时，可根据事先定义的故障转移策略屏蔽故障

4、，并由另一台服务器自动接替运行。故障恢复后，两台服务器重新进入热备状态。双机热备集群具有实现简单，较高性能、低价格的特点。同时硬件和软件上都有冗余，实现高可用性。其中一个服务器的切入和切出不会中断服务，对用户完全透明。5双机热备集群提供了集群方案中最高的可用性，虽然其性能只能接近或等于单台服务器，但对于不需要大量数据计算和处理的地铁综合监控系统来说，双机热备集群方案完全满足系统的数据传输和处理要求。由于其性价比高，所以被大多数地铁综合监控系统所采用。容错机技术容错技术的一个典型应用即容错机。容错机通过特

5、殊的软硬件设计，最大限度地提高了系统的可用性。在容错机中，每一个部件都采用模块化、冗余设计,且双工同步运行。从这一点来看，集群技术是部件级别冗余，而容错机则是硬件执行机制级别的冗余，避免了单一应用下一主一备的双机集群所产生的故障切换时间和数据的丢失等问题。对用户来说，完全可以将容错机当作单机看待，容错机能有效的减少系统的节点，简化了整个系统的维护量。同时，由于容错机所有部件均采用冗余设计，这使得容错计算机的所有部件均具备热插拔的功能，大大减少了服务器硬件故障的修复时间。另外，容错机虽然是部件级冗余，系统

6、内部有双重或者三重的冗余部件，但从软件角度上来看，它是单软件映像的，也就是说任何单机上开发的软件可以无缝移植到容错服务器上，而不需要进行任何修改和二次开发。容错机的这种单软件映像在一定程度上节约了系统软件的购买成本，简化系统的软件安装调试过程。3.双机集群热备和容错机技术优选比较探讨3.1性能结构的比较5目前双机集群技术的可靠性指标通常在99.9%至99.99%之间，即集群技术可以保证系统的每年平均计划外停机时间在8小时到53分钟；容错机的可靠性指标则至少能达到99.999%,同时包括操作系统在内的年平

7、均计划外停机时间小于5分钟。典型的双机热备集群及容错机方案的拓扑结构及软硬件结构比较如下图所示：集群与容错方案拓扑结构集群与容错方案软硬件结构3.2服务器架构选择两种技术相比较，集群技术保证了服务器的较高性能，同时也具有较高可靠性；容错技术则最大限度的保证了服务器的高可靠性。容错机的单软件镜像方式节约了一定的系统软件购买成本，但其本身特殊的软硬件设计却使其价格非常昂贵。再者，目前仅有国外的极少数厂商能够提供容错产品，综合考虑以上因素，国内地铁综合监控系统多采用服务器集群热备技术。4．结束语5综合监控系统

8、率先在广州地铁引进实施后，现已在全国轨道交通全面使用。综合监控系统经过多年的积累和改善，计算机硬件性能的提升，都使系统的可靠性、实时性、数据处理能力都有了很大提高。综合监控系统服务器架构应采用冗余设计是整个地铁系统一切正常工作的保证，必须采取适当的措施来确保计算机系统的容错性和不间断性,以维护系统的高可用性和高安全性。所以深入研究双机集群热备和容错机这两种冗余架构或进一步改善综合监控系统功能是十分有必要的。5.参考文献[1]《处理器容错技术