奔走在“企业资源中心”的大路上
　　——中石化华北分公司中心机房建设与应用

作为中石化的大型骨干企业，中石化华北石油局、华北分公司(以下简称：华北局、华北分公司)下辖二级单位20余个，分布在全国六省十余个地区。如何领导这样一个集油气勘探、采油采气、管网集输、天然气及原油销售的大型企业，华北局、华北分公司有关领导的思路非常清晰，就是要用信息化来武装油气勘探、开发和生产，构建“数字油田”。
信息中心改造迫在眉睫
    谈到信息中心，作为华北局、华北分公司信息化工作的分管领导，王程忠副局长深有感触。“石油勘探的每一次技术突破，都与信息技术的发展、专业技术进步密不可分。但是对于华北局、华北分公司来说，虽然信息化建设的起步比较晚，但是建设起点高、发展速度比较快。”王局长说。随着华北分公司信息化建设的快速发展，老的数据中心机房越发令王局长感到担心。主要的问题就是机房面积不够，空间狭小，设备过多，温控设备已不能满足日益增长的设备所产生的热量，造成机房温度过热;有一次，因市电停电引起温控设备三相电变相导致空调设备不能制冷，使机房温度在短时间内迅速上升，以至于机房房门的门把手，摸上去都烫手。为此，安全生产管理部门向信息网络中心发出了安全整改通知。一方面，老的数据中心机房所采用的空调设备比较陈旧，无法满足日益增长的数据中心设备的需要。另外一方面，老机房的面积有限，设备已经放不下，有些甚至已经被转移到了楼道上，而且温控问题已经严重影响了信息化建设，问题非常突出。
    华北局、华北分公司新办公大楼的落成，为解决数据中心的问题提供了机会。与此同时，构建“企业资源中心”议案也被提到了议事日程。据中石化华北分公司负责信息化工作的信息网络中心主任刘保国介绍，所谓企业资源中心，其建设内容主要是利用现代化的信息技术手段，按照统一的数据标准，采集油气田地质、勘探、开发、钻井、测井、地震、分析化验、 生产动态等油气勘探开发的专业数据，对数据资源进行统一集中的管理，在此基础上广泛共享这些最基础的数据，通过联机事务分析，进行数据处理、数据分析、数据挖掘，从中得到勘探、开发、钻井等工程的普遍规律，反过来用这些普遍规律指导对勘探、开发、生产工作，采集更为精确、更为需要的数据，形成数据收集、处理、利用的良性循环。而新的数据中心机房行将肩负起企业资源中心的任务。为此，新的数据中心机房建设在技术上、设备上要具有先进性，力争做到五到十年的时间内不落伍。也只有如此，才能够真正做到为石油天然气能源勘探开发、科研和管理服务。
    新的数据中心机房是中石化华北分公司信息设备统一集中的场所，也是进行计算机数据信息处理、提供网络通信服务的中心。因此，其最基础的要求就是信息系统环境的可靠性、稳定性、安全性和可用性，即NCPI(网络关键物理基础设施)。对此，刘保国主任提出，高标准数据中心机房建设是华北分公司信息化建设的里程碑，也是用来衡量华北分公司信息化水平的重要依据。
内外隔离 扁平化接入
    经过对信息基础设施的充分调研，在H3C技术人员的帮助下，华北局、华北分公司很快确定了以内外网隔离为特点，各类业务功能为分区分块的数据中心构建方案。其中，数据中心网络采用两层架构设计，分为核心层和接入层。然后，根据业务独立性和互访关系的需要出发，将数据中心划分为局域网、核心业务、IT公共数据、外联和互联网等多个功能分区。
    谈到内外网隔离以及所采用的两层网络结构设计，中石化华北分公司信息网络中心技术经理袁磊表示，采用两层网络结构设计，使得整个网路结构更加扁平，不仅有利于网络管理，同时也使得网络的效率更高。新的方案，在网络核心层采用双核心冗余结构。产品选择了H3C S12500系列数据中心级核心路由交换机，它是国内第一款基于100G平台设计的具有超万交换能力的交换机，后向支持融合增强型以太网，可以平滑升级到40GE和100GE。该机可提供576个万兆端口，具有较高密度的万兆接入能力。
    据了解，S12500为了应对新一代数据中心突发流量，采用了“分布式入口缓存”的创新技术，可实现每端口200ms的数据缓存能力。此外，为了满足数据中心级网络高可靠、高可用、虚拟化的要求，S12500采用IRF2(第二代智能弹性架构)创新设计，将多台高端设备虚拟化为一台逻辑设备，同时支持独立的控制引擎、检测引擎、维护引擎，可提供很强的控制能力和50ms高可靠保障。袁磊表示，新设备的强大交换能力，是新的数据中心以及公司业务的有力保障。
    在接入层的设计上，选用H3C S7510E交换机三层交换机，其向下连接用户的信息点接入，向上则采用万兆光纤双归属上联到S12500交换机。此外，新的方案租用运营商的裸光纤，在新老办公大楼各部署一台H3C S7506E交换机，通过光纤万兆互连。与此同时，由于新的设备功能、性能更加强大，那么新的S7506E同时也升级为老办公大楼的核心网络，提高老办公大楼网络接入水平。
功能分区分块 多层接入
    在数据中心功能模块的设计上，根据业务需要，充分考虑系统的类型以及数据流的特点，新的数据中心采用了功能分区的设计思路，将数据中心分为内网区、外联区以及互联网区。其中，内网区涉及的业务包括ERP、视频会议、目录服务器、生产管理系统、财务系统等，可根据具体应用的特点部署相应的服务器群。外联区主要承担与第三方合作伙伴的业务互联，如与银行的账务结算接口、供应商、客户的业务往来;在这里常常需要采用专线或×××接入。至于互联网区，它提供了企业网络出口，如网站、E-Mail系统等，此外，员工通过互联网接入的移动办公、通过internet对外的业务交互(如电子商务)等，同时，它也承担着对分支机构的专线接入进行汇聚。
    值得一提的是，考虑到信息安全因素，华北分公司采用了内、外网物理隔离的安全策略，以提高系统安全级别。在外网Internet接入区域部署了防火墙、IPS、行为审计等安全设备，能够实现网络2至7层的威胁抵御，形成动态、立体的全面安全防护;通过H3C交换机中嵌入式防火墙以及其他多业务功能模块的部署，形成有效的深层次安全防护。在终端接入上部署了H3C公司的端点准入控制(EAD)，它将防病毒、补丁修复等终端安全措施与网络接入控制、访问权限控制等网络安全措施整合为一个联动的安全体系，通过对网络接入终端的检查、隔离、修复、管理和监控，使整个网络变被动防御为主动防御、变单点防御为全面防御、变分散管理为集中策略管理。
    另据了解，分区内服务器应用系统的设计还存在很多的设计细节，如网络连接模式就可以分为扩展式多层纵向展开模式以及扁平式多层横向并联模式。其中，扩展式多层接入模式是在Web、应用服务器和数据库服务器群之间，分别部署防火墙进行分层隔离。它的优点在于网络流量模型清晰，安全控制和策略部署容易部署。这种方式比较适合于服务器数量较多和业务流量较大的组网应用，其缺点在于需要的交换机和防火墙设备较多。而扁平式多层接入的模式优点在于需要的设备较少，适合于服务器较少和流量模型简单的组网环境，其缺点是对单台防火墙性能要求较高，流量模型复杂，需要支持虚拟防火墙等功能。经过对这些方案的反复分析比较，结合华北局、华北分公司的业务特点和实际需要，最终决定采用扁平式多层接入方案。
绿色与节能
    构建企业资源中心，仅有一流设备和技术是远远不够的，它还需要一个完整的数据中心构建方案。它不仅是运维的需要，同时也是信息系统稳定运行前提和条件。

谈到数据中心，袁磊表示，它涉及的因素非常之多，从机房装饰装修、电气配电、综合布线、空调通风，到设备环境监控、气体消防以及数字KVM等，林林总总，非常复杂，各种因素都要考虑到。以布线为例，此次数据中心构布线全部采用了机柜上走线的布线方式，其最大的优点是部署灵活，强弱电完全分离，防止电磁串扰，同时不占用架空地板空间，增大了静压风库压力，减少对空调冷风气流的干扰。
    空调制冷设计是实现机房绿色设计的关键。根据IDC的数据统计，机房制冷所需要的电力，与机房的IT设备所消耗的电力基本相当，二者相加几乎占到整个数据中心电力消耗的近80%。袁磊指出，老的数据中心机房，所以遭到整改通知的警告，很重要的原因就是因为制冷达不到数据中心发展的需要。
    据了解，目前很多企业的数据中心难以满足刀片服务器的应用需要，其主要的问题是一是供电，二是温控。其中供电的问题，主要的原因在于电力分配不合理。以刀片服务器为例，一个满配的机架至少需要15～20KW的电力，但是目前很少有机房可以满足如此的需要。此外，刀片服务器对散热提出了比较高的要求。然而如果企业能够满足这些条件，那么刀片服务器应用可以企业带来巨大的优势，首先刀片服务器较之同等配置的机架式服务器更加节电，可以缓解企业总的供电压力，减少企业支出。同时，刀片服务器的高密度设计，不仅节省空间，同时由于大量减少了线缆，可以有效减少连接故障的发生，使得故障排查更加迅速，系统更加问题。而刀片服务器在部署和管理上的优势，使得刀片服务器深受欢迎。
    在中心机房建设中，为了满足刀片服务器等高热区域的散热的需要。新的数据中心机房采用了传统的精密空调制冷系统标准下送风的模式，同时结合“靠近热源制冷”的XD水平送风空调，水平送风空调，其能耗较低，虽然前期投入要大一些，但经过精密计算，在两三年内其耗能差额将补足投资差额。
    新数据中心机房的设计为刀片服务器应用创造了条件。据了解，华北分公司计划对承担石油勘探计算任务的高性能计算中心进行集中。通过构建以源头数据库为核心的数据采集、存储和处理系统，为石油勘探业务提供服务，并进行有效管理和运行监控，从而实现企业资源中心的建设目标。对此，刘保国主任表示，华北分公司作为石油行业的资源型上游企业，信息化建设就是为了能够更好的为勘探、开发、生成等主营业务提供服务，也只有围绕着这个核心，新的企业资源中心才能够最终发挥应有的功效。据了解，目前华北分公司拥有PC服务器62台、小型机1台、存储达到了65.5TB。其中，不包括以刀片服务器为核心的高性能计算环境。
    据了解，在构建新的企业资源中心的同时，华北分公司购买了多套油气勘探、开发专业软件，企业内部30多个应用系统集中运行，基本形成了勘探、开发、生产一体化的信息化管理体系。随着数据中心的构建与成熟，一个以源头数据采集为龙头，以勘探开发、综合研究、协同工作系统建设为核心，集勘探、开发、集输、工程为一体的企业资源中心体系指日可待。