彭 飛，陸 斌

(中車工業(yè)研究院有限公司，北京 100067)

0 引言

隨著經(jīng)濟發(fā)展在“新常態(tài)”下逐步轉型，人口紅利和改革紅利效果逐步降低，經(jīng)濟體制和模式的推陳出新速度逐步放緩，經(jīng)濟增長和企業(yè)發(fā)展對規(guī)模經(jīng)濟效應的倚重進一步加強，越來越多的企業(yè)尤其是國有大型企業(yè)選擇強強聯(lián)合的方式，以降低成本，鞏固和加強自身在行業(yè)內(nèi)的競爭優(yōu)勢。例如南車和北車、武鋼和寶鋼、神華和國電等等。企業(yè)合并不僅僅是財務報表的簡單歸并，更是企業(yè)內(nèi)部資源尤其是研發(fā)資源整合的過程。由于合并后的企業(yè)仍然是異地辦公，因此對于異地協(xié)同研發(fā)的需求逐步凸顯。同時，隨著科學技術的不斷進步，新理論、新技術的誕生和應用需要越來越多地依靠產(chǎn)學研用的聯(lián)合研發(fā)力量，尤其是針對重大科研難題的集中攻關，往往需要技術鏈多個機構以及產(chǎn)業(yè)鏈多個企業(yè)共同參與，這也對協(xié)同研發(fā)尤其是異地協(xié)同研發(fā)提出了更高的要求。

云技術是利用互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力將用戶的所有服務和數(shù)據(jù)都托管于大型的數(shù)據(jù)處理中心的一類技術。將云技術應用于數(shù)據(jù)中心，可以搭建資源異地部署、異地調度的云數(shù)據(jù)中心。隨著網(wǎng)絡傳輸能力的不斷加強，互聯(lián)網(wǎng)“共享”理念的不斷發(fā)展，云數(shù)據(jù)中心針對多用戶同時訪問的資源調度、彈性分配等技術的不斷成熟，涌現(xiàn)出了越來越多的云數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，相關應用系統(tǒng)和用戶規(guī)模也呈幾何級不斷增長。利用云數(shù)據(jù)中心開展異地協(xié)同研發(fā)，可以在非大規(guī)模改變企業(yè)現(xiàn)有研發(fā)模式的基礎上，利用企業(yè)已有的數(shù)據(jù)中心資源，可以有效地解決異地數(shù)據(jù)交互、服務實時響應等問題，具有較高的應用價值和操作可行性。本文結合協(xié)同研發(fā)尤其是異地協(xié)同研發(fā)的應用要求，探討了異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心的總體架構和數(shù)據(jù)安全保障方案，并通過實際案例展示了異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心的應用情況。

1 云數(shù)據(jù)中心的應用現(xiàn)狀

云數(shù)據(jù)中心是指利用了云技術的數(shù)據(jù)中心，由于引入了云技術的架構，因此數(shù)據(jù)中心的計算、存儲和網(wǎng)絡資源處于松耦合狀態(tài)，具有較高的虛擬化程度，可以實現(xiàn)對物理服務器和虛擬服務器的高度自動化管理。同時，由于對資源采用了按需調度和彈性配置，相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,云數(shù)據(jù)中心具有較高的資源使用率和節(jié)能環(huán)保水平，并且系統(tǒng)整體擁有快速配置和快速遷移的能力。

云數(shù)據(jù)中心一般自下而上包括基礎設備層、資源池層、服務層和管理層四層部署結構，及基礎設施、資源池、服務域、應用域四層邏輯架構。就具體服務提供方式而言，又可以分為Iaas(基礎設施及服務)、PaaS(平臺及服務)和SaaS(軟件及服務)三種方式。進一步的，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結構和服務部署方式的不同，云數(shù)據(jù)中心還可以分為私有云、公有云和混合云。

目前，云數(shù)據(jù)中心模式已經(jīng)大量應用于出行、醫(yī)療、餐飲、購物等多個領域，但大都以小數(shù)據(jù)、大頻率、高并發(fā)性的民用業(yè)務為主。而在工業(yè)領域，由于存在傳輸數(shù)據(jù)包大、數(shù)據(jù)安全要求高以及數(shù)據(jù)傳輸速度快等特點，相關應用仍處于探索階段。

2 協(xié)同研發(fā)的應用要求

協(xié)同研發(fā)的思想源于并行工程理論，是指不同的研發(fā)團隊對同一任務的同時工作。開展協(xié)同研發(fā)需要搭建統(tǒng)一的、完整的一體化協(xié)同平臺，構建協(xié)同工作環(huán)境和協(xié)同工作機制，確保數(shù)據(jù)的同源性、唯一性和實時性，降低設計人員之間的溝通和交互壁壘，提升設計人員的協(xié)同、配合水平，從而達到提升研發(fā)效率和效益的目的。

協(xié)同研發(fā)根據(jù)協(xié)同程度分為三個層次：第一層為“平臺協(xié)同”，是指利用互聯(lián)網(wǎng)技術構造協(xié)同開發(fā)環(huán)境，在設計流程上實現(xiàn)協(xié)同；第二層為“應用協(xié)同”，協(xié)同深入到應用系統(tǒng)級別，在設計文件、設計成果層面上實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和成果共享；第三層為“數(shù)據(jù)協(xié)同”，此類協(xié)同進一步深入到應用系統(tǒng)內(nèi)部，設計人員可以同時訪問和修改同一個設計文件，對數(shù)據(jù)進行同時操作。

不同的協(xié)同層次對一體化協(xié)同平臺的性能要求也不相同。從平臺協(xié)同、應用協(xié)同到數(shù)據(jù)協(xié)同的協(xié)同程度逐漸加深，對協(xié)同研發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時性、交互性和響應性的要求也不斷提高。一般而言，系統(tǒng)只需滿足“數(shù)據(jù)協(xié)同”對于計算、存儲和網(wǎng)絡的資源需求，即可確保整個協(xié)同研發(fā)系統(tǒng)的應用效果。而對于異地協(xié)同研發(fā)而言，其主要的資源需求集中在網(wǎng)絡資源上。

3 異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心的設計

針對協(xié)同研發(fā)中異地協(xié)同應用場景的具體要求，應用云技術可以部署基于協(xié)同研發(fā)應用的云數(shù)據(jù)中心。云數(shù)據(jù)中心可以有效地解決異地研發(fā)團隊之間數(shù)據(jù)交互和實時響應的問題，同時采用私有云的部署結構，還可以在利用企業(yè)已有設備資源的基礎上，有效地確保存儲數(shù)據(jù)的安全性，響應應用企業(yè)的基本需求。

異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心總體架構如圖1所示。云數(shù)據(jù)中心分為基礎設施層和數(shù)據(jù)中心管理層?；A設施層又可以進一步劃分為IT基礎架構層和物理基礎設施層，其中IT基礎架構層提供基礎的計算、存儲和網(wǎng)絡的資源能力，構筑數(shù)據(jù)中心的虛擬資源池和物理資源池，支撐數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)區(qū)和非生產(chǎn)區(qū)的業(yè)務系統(tǒng)；物理基礎設施層提供配電、制冷、機柜、綜合布線等機房能力。數(shù)據(jù)中心管理層也可以進一步分為本地管理節(jié)點和全局管理節(jié)點兩層節(jié)點。

在工業(yè)應用中，企業(yè)對于數(shù)據(jù)安全的關注尤為突出，因此按不同的業(yè)務應用場景、流程架構、安全需求、IT的基礎要求，可以將云數(shù)據(jù)中心分成內(nèi)網(wǎng)接入?yún)^(qū)、外聯(lián)區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、運維管理區(qū)、服務器區(qū)、存儲區(qū)等。對不同的區(qū)域施行不同的管理策略和數(shù)據(jù)交換許可機制，以確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。進一步地，按照云數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡和業(yè)務需求分層分域設計，并劃分VDC。在不同VDC之間實現(xiàn)租戶資源的邏輯隔離，確保數(shù)據(jù)中心整體的安全性。協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)安全保障措施如圖2所示。

圖1 異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心總體架構

圖2 協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)安全保障措施

4 異地協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心的驗證

中國中車現(xiàn)有46家全資及控股子公司，員工17萬余人。在中車產(chǎn)品的研發(fā)、制造過程中，應用了分散管理策略和大量的信息化系統(tǒng)，缺乏整體的統(tǒng)一管理機制和手段。隨著智能制造建設的不斷深入，尤其在南北車合并后，在研發(fā)資源的整合過程中，現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)完全不能滿足中車的研發(fā)設計需求，整個研發(fā)環(huán)節(jié)尤其是研發(fā)數(shù)據(jù)中心亟待引入新的平臺進行支撐。

依據(jù)中車企業(yè)的整體需求，借助云數(shù)據(jù)中心技術，中車建設了基于云數(shù)據(jù)中心的協(xié)同研發(fā)平臺。在該平臺的云數(shù)據(jù)中心中，基于云技術，將IT系統(tǒng)基礎設施云化部署，實現(xiàn)了計算存儲網(wǎng)絡的虛擬化、資源共享、靈活分配。同時，為了對業(yè)務服務器進行整合和統(tǒng)一調配，中車實施了集中化以及基于策略的管理機制，以達到適應快速發(fā)展業(yè)務需求的目的。

該云數(shù)據(jù)中心一期基于北京和株洲兩個研發(fā)中心，具體的系統(tǒng)拓撲如圖3所示。

為了驗證云數(shù)據(jù)中心的性能指標，針對“數(shù)據(jù)協(xié)同”層中車對桌面云、虛擬化、SAN存儲和文件共享存儲服務四部分開展了可用性測試，測試項涵蓋了基本業(yè)務功能、高級業(yè)務功能、可靠性、可維護性和兼容性等，共101 個用例。通過測試，確認當網(wǎng)路延時小于100 ms、點到點專線帶寬大于等于50 MB專線時，滿足以CAD制圖應用為主的數(shù)據(jù)交互和實時同步需求，能夠很好地支撐中車的設計協(xié)同目標。

圖3 北京—株洲協(xié)同研發(fā)云數(shù)據(jù)中心

5 結語

協(xié)同研發(fā)是經(jīng)濟“新常態(tài)”下，企業(yè)日益增長的應用需求，可以有效地優(yōu)化企業(yè)資源配置，提升企業(yè)核心競爭力。協(xié)同研發(fā)包括“平臺協(xié)同”、“應用協(xié)同”和“數(shù)

據(jù)協(xié)同”三個層次。一體化協(xié)同研發(fā)系統(tǒng)的支撐對于協(xié)同研發(fā)的開展至關重要。

云數(shù)據(jù)中心以其云技術的特點，可以很好地承載企業(yè)協(xié)同研發(fā)的需求，尤其針對異地協(xié)同研發(fā)的應用場景具有獨特的優(yōu)勢。但是，也必須看到，云數(shù)據(jù)中心針對“數(shù)據(jù)協(xié)同”的應用時，對于網(wǎng)絡帶寬的要求較高，由此會增加數(shù)據(jù)中心的運維成本，所以，還需要設計更好的數(shù)據(jù)傳輸機制,優(yōu)化整體協(xié)同研發(fā)系統(tǒng)的效率。

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