今年7月，隨著列車自動監(jiān)控及運營調(diào)度指揮系統(tǒng)的成功上線，某市地鐵14號線核心系統(tǒng)無感升級改造工作順利完成，標志著全國首個“軌道交通基于雙網(wǎng)段架構(gòu)部署的列車自動控制系統(tǒng)國產(chǎn)化整體解決方案”成功落地。

　　作為數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品及配套服務(wù)提供商，人大金倉于2021年7月起開展方案中數(shù)據(jù)庫的整體建設(shè)工作。作為軌道交通的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一的列車自動監(jiān)控及運營調(diào)度指揮系統(tǒng)的國產(chǎn)化落地尤其值得關(guān)注。

　　粒度有限的高可用（升級前）

　　01現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫高可用架構(gòu)對故障轉(zhuǎn)移支撐粒度有限

　　由于原系統(tǒng)采用OracleDG一主兩備集群，需要第三方仲裁Observer觀察程序（OCI客戶端組件），才能完成自動故障轉(zhuǎn)移，另外Observer觀察程序又部署在OracleDG備庫服務(wù)器上，該服務(wù)器故障將引起連鎖反應(yīng)，導致現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫高可用架構(gòu)支持有限功能的故障轉(zhuǎn)移。

　　02傳統(tǒng)雙網(wǎng)方案與IT環(huán)境緊耦合存在性能損耗，用戶體驗差

　　雙網(wǎng)方案利用外部IT環(huán)境實現(xiàn)，形成了雙網(wǎng)卡綁定、域名到多個IP的映射、Windows服務(wù)等多種傳統(tǒng)雙網(wǎng)方案，雙網(wǎng)卡綁定需要交換設(shè)備的支持、域名到多個IP的映射需要DNS服務(wù)器、利用Windows服務(wù)要求數(shù)據(jù)庫集群必須部署在Windows端，在任意一個網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，傳統(tǒng)雙網(wǎng)方案與IT環(huán)境緊耦合，網(wǎng)卡切換依賴操作系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換，存在性能損耗，導致業(yè)務(wù)切換體驗差，后期通用性差、運維困難。

　　03緊急故障恢復便捷易用度亟待提高

　　原系統(tǒng)OracleDG集群主庫發(fā)生故障，DG備庫升為主庫，一旦原主庫從宕機、斷網(wǎng)等崩潰中恢復，在進行故障轉(zhuǎn)移之前需要在數(shù)據(jù)庫上啟用“閃回數(shù)據(jù)庫”，且該數(shù)據(jù)庫上必須有所需的閃回日志，才能手動將原主庫恢復為備庫，形成新的OracleDG主備集群，緊急故障恢復便捷易用性難以滿足軌道交通行業(yè)需求。

　　極致高可用（升級后）

　　架構(gòu)升級，萬無一失

　　由于原系統(tǒng)OracleDG主備集群需要依賴第三方仲裁程序Observer，才能實現(xiàn)故障自動轉(zhuǎn)移，加之第三方仲裁程序Observer部署在DG備庫服務(wù)器所帶來的關(guān)聯(lián)影響，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫高可用架構(gòu)對故障轉(zhuǎn)移支持粒度有限。

　　金倉KES數(shù)據(jù)庫主備集群架構(gòu)升級，內(nèi)置自選主協(xié)議的高可用組件，保證了2F+1的容錯能力，即2F+1個節(jié)點的系統(tǒng)最大允許F個節(jié)點同時出現(xiàn)故障。更進一步，該協(xié)議具備自仲裁，自選主能力，使得金倉KES數(shù)據(jù)庫集群，在高可用方面可進一步得到增強：

　　1.通過自仲裁、自選主組件，更及時發(fā)現(xiàn)故障、更迅速故障自動切換，極大縮短RTO時間。

　　2.可控的選主算法自降級策略，充分保障系統(tǒng)可用性。

　　新雙網(wǎng)方案，全場景覆蓋，極致故障切換體驗

　　為了保證雙網(wǎng)方案具有較好的業(yè)務(wù)切換體驗，實現(xiàn)IT環(huán)境解耦，新雙網(wǎng)方案通過數(shù)據(jù)庫主備集群支持雙網(wǎng)段環(huán)境下的高可用性，數(shù)據(jù)庫直接接管雙網(wǎng)卡，任意一個網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，網(wǎng)卡切換不依賴操作系統(tǒng)，沒有協(xié)議轉(zhuǎn)換，性能損耗降到最低，完全滿足軌道交通5秒內(nèi)完成雙網(wǎng)切換的高可用需求。

　　新雙網(wǎng)方案在應(yīng)用訪問方面實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)高可用：

　　1.客戶端應(yīng)用透明訪問的NDP和JDBC驅(qū)動程序支持多網(wǎng)絡(luò)地址的連接、尋址、可識別主備狀態(tài)；

　　2.NDP和JDBC驅(qū)動支持在雙網(wǎng)環(huán)境下客戶端應(yīng)用連接數(shù)據(jù)庫主備高可用集群，在數(shù)據(jù)庫主備切換和單個網(wǎng)絡(luò)故障時，支持秒級業(yè)務(wù)切換。

　　3.新雙網(wǎng)方案在數(shù)據(jù)庫主備集群數(shù)據(jù)復制方面和集群HA管理方面實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)高可用：

　　4.數(shù)據(jù)庫集群主備數(shù)據(jù)同步協(xié)議支持多IP地址尋址；

　　5.數(shù)據(jù)庫主備集群組件（HA）支持多IP地址尋址；

　　6.在任意一個網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，仍可以找尋可用的網(wǎng)絡(luò)進行通信，而不會觸發(fā)集群間的故障轉(zhuǎn)移，從而保證數(shù)據(jù)庫集群的正常運行；

　　7.當數(shù)據(jù)庫主機發(fā)生故障時，集群自動切換至備用節(jié)點。

　　人大金倉數(shù)據(jù)庫架構(gòu)已全面實現(xiàn)插件化解耦，本次項目升級建設(shè)采用數(shù)據(jù)庫雙網(wǎng)插件，避免侵入數(shù)據(jù)庫內(nèi)核，保證數(shù)據(jù)庫內(nèi)核穩(wěn)定性，簡化了應(yīng)用開發(fā)、運維，為系統(tǒng)升級和功能迭代奠定了堅實基礎(chǔ)：

　　緊急故障，自動恢復

　　原系統(tǒng)OracleDG集群主庫喪失能力，備庫升為主庫后，要成功恢復原主數(shù)據(jù)庫，需要在故障轉(zhuǎn)移之前在數(shù)據(jù)庫上啟用“閃回數(shù)據(jù)庫”，且該數(shù)據(jù)庫上必須有所需的閃回日志，才能手動將原主庫恢復為備庫，形成新的OracleDG主備集群，緊急故障恢復便捷易用度亟待提高。

　　金倉KES數(shù)據(jù)庫主備集群架構(gòu)升級，并支持特定場景的深度定制開發(fā)，從而具備了緊急故障自動恢復的能力，大幅提升了運維人員的便捷易用性體驗：

　　金倉KES數(shù)據(jù)庫主備集群主庫宕機，備庫升為主庫后，新主庫將自動對原故障主庫進行恢復（例如此時原主庫已恢復供電或解決了設(shè)備癱瘓問題）。在業(yè)務(wù)恢復期間，新主庫始終對外提供服務(wù)，恢復過程對用戶無感，RTO/RPO=0！。

　　行業(yè)試點，服務(wù)全國

　　人大金倉持續(xù)在軌道交通行業(yè)大力布局，與國內(nèi)領(lǐng)先的提供全生命周期管家式服務(wù)的軌道交通整體解決方案供應(yīng)商深度合作，為軌道交通列車自動控制系統(tǒng)(ATS)的實時運行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)提供極致高可用的數(shù)據(jù)存儲與計算支撐。項目已在某市試點上線，后續(xù)將陸續(xù)在29個城市進行行業(yè)推廣，人大金倉將提供以全國各省為單位的7*24小時響應(yīng)的本地化原廠實施和售后服務(wù)。

　　總結(jié)展望

　　人大金倉作為數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域?qū)I(yè)廠商，深知硬核能力是破局之道，新技術(shù)應(yīng)用是發(fā)展之源，契合行業(yè)需求是生存之基。通過為用戶提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品與服務(wù)，助力軌道交通行業(yè)基于雙網(wǎng)段標準的列車自動控制系統(tǒng)國產(chǎn)化創(chuàng)新升級。驅(qū)動軌道交通行業(yè)國產(chǎn)化升級的高質(zhì)量發(fā)展。

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