0 引言

隨著信息安全事件的頻發(fā)以及業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、需求響應(yīng)能力要求的提高,各行各業(yè)都在進(jìn)行去IOE嘗試,即去掉業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)的IBM小型機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、EMC存儲(chǔ)。文獻(xiàn)[1]中介紹了阿里巴巴去IOE的初衷、IOE的技術(shù)替代等,最終阿里巴巴以其強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)去IOE;文獻(xiàn)[2]中介紹了電信運(yùn)營(yíng)商去IOE的進(jìn)程：針對(duì)核心系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)去IOE,針對(duì)非核心新建系統(tǒng)直接采用非IOE架構(gòu)建設(shè),并且還介紹了電信運(yùn)營(yíng)商在去I、去O、去E中存在的技術(shù)難點(diǎn)和對(duì)策方案;文獻(xiàn)[3]中介紹了電信運(yùn)行商存在去IOE的訴求,但是同時(shí)也存在很多困難,如內(nèi)部技術(shù)實(shí)力缺乏、數(shù)據(jù)混亂不易遷移以及電信級(jí)服務(wù)具有不能出錯(cuò)的要求等;文獻(xiàn)[4]對(duì)阿里巴巴去IOE進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),介紹了金融業(yè)的現(xiàn)狀,并討論了金融業(yè)去IOE的必要性,最后提出了金融業(yè)可借鑒的阿里巴巴去IOE的經(jīng)驗(yàn);文獻(xiàn)[5]國(guó)網(wǎng)黑龍江電力從信息安全方面考慮,研發(fā)了一套高性能數(shù)據(jù)庫(kù)方案實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)管控系統(tǒng)的去O;文獻(xiàn)[6-8]對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)如互聯(lián)網(wǎng)、電信運(yùn)營(yíng)商、金融、能源在去IOE中面臨的問(wèn)題以及采用的解決方案進(jìn)行了綜合討論,提出應(yīng)該結(jié)合自身的成本、技術(shù)積累等決定是否去IOE,不能盲從。

即使已經(jīng)有不少行業(yè)針對(duì)去IOE做了很多研
究^[9-12],但是針對(duì)電力信息業(yè)務(wù)去IOE的研究還不是很多,尤其結(jié)合信息業(yè)務(wù)的特點(diǎn)來(lái)決定是否去IOE的研究基本沒(méi)有,因此本文首先分析成功去IOE的系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn),基于研究結(jié)果,探討電力信息系統(tǒng)中滿足去IOE條件的業(yè)務(wù),為電力信息業(yè)務(wù)去IOE指明方向,具有重要參考價(jià)值。

 1 去IOE業(yè)務(wù)本質(zhì)研究

1.1 阿里巴巴去IOE

由于IOE技術(shù)體系架構(gòu)已經(jīng)不能滿足海量數(shù)據(jù)處理、大規(guī)模并發(fā)訪問(wèn)等業(yè)務(wù),并且一個(gè)企業(yè)過(guò)于依賴專用的硬件設(shè)備比較危險(xiǎn),因此,阿里巴巴于
2008年提出去IOE戰(zhàn)略。

1999年底,隨著互聯(lián)網(wǎng)高潮來(lái)臨,中國(guó)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的用戶規(guī)模不斷上升;從2009年開始,中國(guó)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物市場(chǎng)交易規(guī)模開始突飛猛進(jìn),2009年到2016年間中國(guó)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物市場(chǎng)延續(xù)用戶規(guī)模、交易規(guī)模的雙增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2009—2016年中國(guó)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物市場(chǎng)交易規(guī)模增長(zhǎng)趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 2009—2016年中國(guó)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物市場(chǎng)交易規(guī)模增長(zhǎng)趨勢(shì)Fig.1 The trade scale growth trend of China online shopping market among 2009-2016

淘寶、天貓?jiān)谒芯W(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)中交易量居首,因此,隨著網(wǎng)絡(luò)交易規(guī)模的擴(kuò)大,阿里巴巴業(yè)務(wù)量急劇增長(zhǎng),尤其是“雙11”購(gòu)物狂歡節(jié),日交易量達(dá)到頂峰。2009—2016年淘寶天貓雙11成交額如圖2所示。

圖2 2009—2016年淘寶天貓雙11成交額Fig.2 The double 11 turnover of Taobao and TMALL websites among 2009-2016

爆炸式增長(zhǎng)的業(yè)務(wù),對(duì)阿里巴巴傳統(tǒng)IT系統(tǒng)的計(jì)算能力以及存儲(chǔ)能力帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。阿里巴巴傳統(tǒng)IT系統(tǒng)的搭建采用IBM小型機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、EMC存儲(chǔ)設(shè)備,業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)造成系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大、復(fù)雜度提高,其管理和維護(hù)都面臨極大的困難。在處理海量數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn)時(shí),“IOE”體系就像是一個(gè)集中式的強(qiáng)大單點(diǎn),這個(gè)集中式的強(qiáng)大單點(diǎn)具有穩(wěn)定性差、容災(zāi)切換復(fù)雜、擴(kuò)容能力有限等缺點(diǎn),嚴(yán)重制約了阿里巴巴業(yè)務(wù)的發(fā)展。此外,由于阿里巴巴處于業(yè)務(wù)高速增長(zhǎng)的階段,對(duì)IT系統(tǒng)和架構(gòu)的靈活性具有較高的要求,因此,產(chǎn)品體系相對(duì)封閉的“IOE”架構(gòu)也限制了其自身技術(shù)潛力的發(fā)揮。

在這種情況下,阿里巴巴集團(tuán)于2010年1月正式啟動(dòng)了“去IOE”戰(zhàn)略。阿里巴巴的“去IOE”行動(dòng)是在不斷地嘗試過(guò)程中循序漸進(jìn)、依次深入進(jìn)行的,主要分為以下3個(gè)階段。

1）淘寶商品庫(kù)嘗試“去O”。實(shí)現(xiàn)商品庫(kù)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫分離,把不重要的業(yè)務(wù)遷移到MySQL上,梳理核心業(yè)務(wù)接口,為其未來(lái)遷移到MySQL做準(zhǔn)備。

2）淘寶三大庫(kù)“去IOE”。2011年7月,淘寶最核心的用戶中心庫(kù)、商品庫(kù)完成從集中式到分布式的遷移,標(biāo)志著用戶庫(kù)和商品庫(kù)實(shí)現(xiàn)了“去IOE”;此外,淘寶的交易庫(kù)也逐步向MySQL遷移,2011年9月交易庫(kù)完成“去IOE”。

3）阿里巴巴內(nèi)部全面推行“去IOE”。2013年5月,阿里巴巴的最后一臺(tái)IBM小型機(jī)在支付寶系統(tǒng)中下線;2個(gè)月之后,淘寶的最后一個(gè)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)在淘寶重中之重的廣告系統(tǒng)中下線。

圖3 阿里巴巴集團(tuán)去IOE進(jìn)程Fig.3 The removing IOE process of Alibaba

阿里巴巴集團(tuán)去IOE進(jìn)程如圖3所示。

阿里巴巴去“IOE”的成功實(shí)施,不僅保證了集團(tuán)快速增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求,而且能夠應(yīng)對(duì)“雙11”零點(diǎn)的單點(diǎn)極大峰值情況,同時(shí),阿里巴巴團(tuán)隊(duì)積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),業(yè)務(wù)架構(gòu)更加開放靈活,降低了對(duì)設(shè)備廠商的依賴,提高了框架和技術(shù)的自主把控能力。

1.2 12306網(wǎng)站去IOE

鐵道部的12306網(wǎng)上購(gòu)票系統(tǒng)于2011年年底全面投入使用,新穎的在線購(gòu)票方式方便了大家的出行,然而由于2012年春運(yùn)訪問(wèn)量超出設(shè)計(jì)預(yù)期,導(dǎo)致網(wǎng)站出現(xiàn)頁(yè)面訪問(wèn)過(guò)慢、用戶無(wú)法登錄、查詢和下單出錯(cuò)、后臺(tái)系統(tǒng)過(guò)載等一系列問(wèn)題,引起用戶怨聲載道。

針對(duì)該問(wèn)題,2012年,中國(guó)鐵道科學(xué)院電子計(jì)算技術(shù)研究所選擇Pivotal GemFire分布式內(nèi)存計(jì)算平臺(tái)（Distributed In-memory computing）對(duì)12306網(wǎng)站的余票查詢系統(tǒng)和訂單查詢系統(tǒng)進(jìn)行改造,大大加快了查詢速度;但是由于12306網(wǎng)站訪問(wèn)峰谷的查詢流量有天壤之別,在成本和并發(fā)能力之間不能做出好的平衡,2015年,通過(guò)阿里云的彈性和按量付費(fèi)的計(jì)量方式,12306網(wǎng)站把查詢系統(tǒng)放在云上,實(shí)現(xiàn)了查詢系統(tǒng)的去IOE^[13]。

查詢業(yè)務(wù)占12306網(wǎng)站訪問(wèn)流量的90%,與阿里云的合作大大減少12306網(wǎng)站的壓力,根據(jù)訪問(wèn)峰谷彈性購(gòu)買云服務(wù)的機(jī)制,不僅保證訪問(wèn)高峰時(shí)期網(wǎng)站具有高效的查詢效率,而且在訪問(wèn)低谷時(shí)期節(jié)省資源、減少成本,有效地化解了12306面臨的困境。

1.3 去IOE業(yè)務(wù)本質(zhì)

上述2個(gè)實(shí)例表明,阿里巴巴實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)的去IOE,12306網(wǎng)站僅是實(shí)現(xiàn)了查詢系統(tǒng)的去IOE。去IOE能夠以較低成本根據(jù)業(yè)務(wù)流量比較容易地實(shí)現(xiàn)橫向擴(kuò)展,而且可以擺脫對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的依賴,保證系統(tǒng)的安全性。為什么12306網(wǎng)站的訂票系統(tǒng)不采用此技術(shù),而仍然采用傳統(tǒng)的IOE架構(gòu)呢?可以從以下3點(diǎn)進(jìn)行討論。

1）業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)性。阿里巴巴中每一類商品的交易都是獨(dú)立的,交易操作只會(huì)造成該類商品的數(shù)量發(fā)生變化,而不會(huì)影響其他商品的數(shù)量;而12306網(wǎng)站中的車票一旦發(fā)生交易操作,則會(huì)影響該次列車所有里程之間的車票數(shù)量發(fā)生變化,假設(shè)一次列車所經(jīng)站點(diǎn)為北京、保定、石家莊,此時(shí)下單一張北京—石家莊的車票,那么北京—石家莊、北京—保定、保定—石家莊的所有余票數(shù)量都會(huì)發(fā)生變化,這些余票數(shù)量通過(guò)復(fù)雜的算法計(jì)算得到。由此可知,阿里巴巴中商品的交易業(yè)務(wù)沒(méi)有關(guān)聯(lián)性,無(wú)關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)可以進(jìn)行并行處理,采用分布式架構(gòu)對(duì)此類業(yè)務(wù)是很好的解決方案,隨著業(yè)務(wù)量的加大,只需橫向增加計(jì)算、存儲(chǔ)資源就可以輕松應(yīng)對(duì);而12306中車票的交易業(yè)務(wù)之間具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性,采用串行處理方式：一次業(yè)務(wù)的執(zhí)行,必須對(duì)其他業(yè)務(wù)加鎖,直到此次業(yè)務(wù)執(zhí)行完成,才能對(duì)其他交易解鎖執(zhí)行,此類業(yè)務(wù)采用去IOE技術(shù)時(shí),采用的x86處理器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于小型機(jī),而且增加了I/O開銷,反而降低了業(yè)務(wù)處理速度。

2）數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫速度。IOE中的Oracle是一個(gè)高效率的適應(yīng)高吞吐量的數(shù)據(jù)庫(kù),適應(yīng)各種安裝環(huán)境;去IOE則是使用MySQL代替Oracle,MySQL在不需要事物化處理時(shí)被認(rèn)為是一個(gè)較好的管理工具。對(duì)于關(guān)聯(lián)性業(yè)務(wù),一個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的改變,使其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也一定會(huì)發(fā)生變化,需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多次讀寫操作,因此數(shù)據(jù)庫(kù)需要具備較快的讀寫速度,通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明,Oracle讀寫速度優(yōu)于MySQL,因此串行業(yè)務(wù)需要謹(jǐn)慎考慮去O。

3）系統(tǒng)性能。阿里云系統(tǒng)是典型的分布式架構(gòu),和HPC系統(tǒng)相比具有可伸縮性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),隨著并行業(yè)務(wù)的增多,分布式系統(tǒng)通過(guò)增加成本較低的計(jì)算節(jié)點(diǎn)以滿足要求,但是處理串行業(yè)務(wù)時(shí),重點(diǎn)考驗(yàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力,此時(shí)只有HPC系統(tǒng)才能保障業(yè)務(wù)處理效率。

上述論述證明,串行任務(wù)對(duì)單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫速度等都具有較高要求,而去IOE的分布式系統(tǒng)因?yàn)椴捎玫托阅艿膞86處理機(jī)、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)而不能達(dá)到性能要求,所以該類業(yè)務(wù)系統(tǒng)不適合實(shí)施去IOE;獨(dú)立的、無(wú)關(guān)聯(lián)性的業(yè)務(wù)可以并發(fā)處理,可以通過(guò)橫向擴(kuò)展計(jì)算節(jié)點(diǎn)來(lái)提高業(yè)務(wù)處理速度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,因此該類業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以進(jìn)行去IOE嘗試。

 2 電力信息業(yè)務(wù)去IOE探討

電網(wǎng)具有生產(chǎn)方式多樣、運(yùn)行方式復(fù)雜的特點(diǎn),而且隨著國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)、建設(shè)“三集五大”體系,電網(wǎng)積累了大量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)：體量大、類型多、價(jià)值高、速度快。面對(duì)電力負(fù)荷的快速增長(zhǎng)以及基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行電力分析和預(yù)測(cè)的需求,國(guó)家電網(wǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)變化需求,通過(guò)考察借鑒互聯(lián)網(wǎng)公司的架構(gòu)變遷經(jīng)驗(yàn),電網(wǎng)公司決定實(shí)施去IOE,轉(zhuǎn)而采用具有彈性結(jié)構(gòu)的分布式系統(tǒng)。

國(guó)家電網(wǎng)公司SG-ERP平臺(tái)按5條主線實(shí)現(xiàn)了對(duì)“SG186”八大業(yè)務(wù)的融合,5條主線如下：人財(cái)物集約化管理、能量全過(guò)程管理、資產(chǎn)全壽命管理、客戶全方位管理