云計(jì)算在高速鐵路列控調(diào)度中的應(yīng)用

1、云計(jì)算在高速鐵路列控調(diào)度中的應(yīng)用課程名稱： 姓名：現(xiàn)代鐵路信息技術(shù)向勇潮11120487張丹丹11120501楊麗11120496指導(dǎo)教師：李紅輝完成日期：2011年10月22日摘要云計(jì)算具有大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴(kuò)展性、按需服務(wù)和 價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)， 目前已在許多領(lǐng)域應(yīng)用。 基于云計(jì)算以上的優(yōu)勢(shì)， 本文討論了 云計(jì)算在鐵路運(yùn)維中的應(yīng)用， 實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)共享一個(gè)云平臺(tái)， 集中建設(shè)， 集中維 護(hù)，節(jié)約開支，避免大量的重復(fù)性建設(shè)，并且在系統(tǒng)容災(zāi)方面具有一定優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞： 云計(jì)算；虛擬化；鐵路運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)AbstractCloud computing have gained the e

2、ffective applications in various fields currently. It has advantages such as large scale, virtualization, high reliability, versatility, high scalability, on-demand service, low cost and so on. Based on the above advantagesof cloud computing, this paper discusses the application of cloud computing i

3、n railway operation and maintenance, implementing the sharing of one cloud platform for multiple systems. Using this kind of design, the System could not only concentrate on construction and protection, avoid a large number of repetitive constructions, but also had great advantages on system disaste

4、r recovery. Key words: Cloud Computing; virtualization; Railway Operation Support System鐵路是我國(guó)的重要交通工具， 伴隨著高鐵的迅猛發(fā)展， 鐵路越來(lái)越受到廣大 民眾的青睞。 鐵路信息化經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)成為鐵路日常工作的重要支撐， 各 類信息系統(tǒng)在運(yùn)輸組織、 客貨營(yíng)銷、 經(jīng)營(yíng)管理和安全監(jiān)控等工作中發(fā)揮的重要作 用日益彰顯。為滿足業(yè)務(wù)需求，在運(yùn)輸站段、鐵路局、鐵道部都建立了各種等級(jí) 的信息系統(tǒng)機(jī)房， 并根據(jù)業(yè)務(wù)最大數(shù)據(jù)量及計(jì)算量的需求購(gòu)置了主機(jī)、 存儲(chǔ)設(shè)備 及相應(yīng)的平臺(tái)軟件等， 為確保信息系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，

5、主要系統(tǒng)大多數(shù)采用了主 備機(jī)、單（或多）存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)。這些設(shè)備分布在鐵路局或站段機(jī)房。350 公里 /小時(shí)的高鐵給鐵路信息系統(tǒng)帶來(lái)的不僅是更快的即時(shí)數(shù)據(jù)處理壓 力，而且對(duì)路網(wǎng)安全等級(jí)與精細(xì)維護(hù)的要求也大大提升， 鐵路信息管理的范圍也 從傳統(tǒng)的票務(wù)系統(tǒng)、 客貨運(yùn)管理、 呼叫中心與鐵路專業(yè)辦公， 延伸到為確保安全 而在路網(wǎng)密集處實(shí)施信息監(jiān)測(cè)、 采集與處理。 與此同時(shí)， 呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的 數(shù)據(jù)對(duì) 鐵路信息化管理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和壓力， 傳統(tǒng)的基于大型機(jī)的數(shù)據(jù)中心， 離散 的信息管理模式已無(wú)法應(yīng)對(duì)高鐵時(shí)代的鐵路信息化需求。 提供商向鐵路裝備行業(yè) 展示了云計(jì)算技術(shù)的美好前景， 把傳統(tǒng)的鐵路信息應(yīng)用系統(tǒng)、

6、管理系統(tǒng)遷移到云 計(jì)算的大平臺(tái)上，給未來(lái)鐵路信息系統(tǒng)帶來(lái)巨大變革。目前，鐵路信息化系統(tǒng)正處于發(fā)展階段， 而云計(jì)算則可以為之提供一個(gè)新的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。通過(guò)云計(jì)算概念，可以節(jié)省大量的硬件設(shè)施，減少運(yùn)行和維 護(hù)上的費(fèi)用。云技術(shù)在鐵路上的應(yīng)用給鐵路帶來(lái)了飛躍式的發(fā)展， 提供了更安全， 更準(zhǔn)時(shí)，更可靠的服務(wù)，使鐵路管理更加系統(tǒng)化、完善化。1 云計(jì)算1.1云計(jì)算概述云計(jì)算（cloud computing）是一種動(dòng)態(tài)的，可擴(kuò)展的而且可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提 供虛擬化資源的計(jì)算方式。其核心思想，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管 理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)。在這一共享模式中，“云”是指各種虛擬

7、化的計(jì)算資源池，它包括各種用于構(gòu)造應(yīng)用程序的基礎(chǔ)設(shè)施， 以及在 這些基礎(chǔ)設(shè)施上的具體的云計(jì)算應(yīng)用。云計(jì)算由分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)發(fā)展而來(lái)，并融合了虛擬化和SOA等技術(shù)。根據(jù)云計(jì)算的運(yùn)行模式可以將其分為私有云和公有云。公有云計(jì)算部署在服務(wù)提供商的環(huán)境中，為不同的客戶同時(shí)提供計(jì)算服務(wù)。私有云計(jì)算部署在用 戶環(huán)境當(dāng)中、并只為用戶提供計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)，企業(yè)擁有資源分配的自主權(quán)，并且 可以基于自己的需求改進(jìn)服務(wù)，進(jìn)行自主創(chuàng)新。大企業(yè)可以開發(fā)自己的私有云計(jì) 算，既享受云計(jì)算的高伸縮、易維護(hù)和易訪問(wèn)等好處，也可以保證數(shù)據(jù)安全。云計(jì)算通常可以認(rèn)為包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施層，平臺(tái)層和服 務(wù)或軟件層。云計(jì)

8、算服務(wù)通常提供通用的通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)的在線商業(yè)應(yīng)用，軟件和數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心。在后文中作者會(huì)結(jié)合云計(jì)算基本的系統(tǒng)層次介紹基于 云計(jì)算的鐵路信息系統(tǒng)的各個(gè)系統(tǒng)層次。1.2云計(jì)算的主要特征云計(jì)算通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將資源以按需服務(wù)的形式提供給用戶，而用戶并不需要了 解、知道或者控制支持這些服務(wù)的技術(shù)構(gòu)架。資源作為一項(xiàng)服務(wù)提供給客戶，并按照效用計(jì)算模式向最終用戶收取費(fèi)用，這類似于傳統(tǒng)公用事業(yè)中的電力消耗。 多個(gè)用戶共享云計(jì)算能力，這樣服務(wù)器不閑置，可以在保證應(yīng)用程序開發(fā)速度的 同時(shí)，提高利用率并大大降低成本。更具體的說(shuō)，云計(jì)算具有以下基本特征：1） 經(jīng)濟(jì)性。整合了硬件和軟件資源，提高了整體效能，大幅簡(jiǎn)化了IT

9、系統(tǒng) 維護(hù)的復(fù)雜度。組建一個(gè)采用大量的商業(yè)機(jī)組成的資源池的資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于各個(gè)終 端用戶配置計(jì)算機(jī)的總和，也少于同樣性能的超級(jí)計(jì)算機(jī)花費(fèi)。2）靈活性。隔離了軟件與硬件，減少了軟件對(duì)于某臺(tái)具體設(shè)備的依賴。不 針對(duì)特定的應(yīng)用，既可以滿足個(gè)人用戶的需求，也可以滿足全球級(jí)大型用戶的需 求。服務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制對(duì)用戶透明，用戶無(wú)需了解云計(jì)算的具體機(jī)制就可以獲得所 需服務(wù)。3）可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)由大量商用計(jì)算機(jī)向用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)，采用 軟件的數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲(chǔ)來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性。2 RITS (鐵路智能交通系統(tǒng))云技術(shù)2.1鐵路智能交通系統(tǒng) ( RITS )的云概念鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng) ( RITS) 就是集成了

10、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技 術(shù)、信息處理技術(shù)、 控制與系統(tǒng)技術(shù)、 管理與決策支持技術(shù)和智能自動(dòng)化技術(shù)等 以實(shí)現(xiàn)信息采集、 傳輸處理和共享為基礎(chǔ)， 通過(guò)高效利用與鐵路運(yùn)輸相關(guān)的所有 移動(dòng)、固定、空間、時(shí)間和人力資源，以較低的成本達(dá)到保障安全、提高運(yùn)輸效 率、改善經(jīng)營(yíng)管理和提高服務(wù)質(zhì)量的目的。RITS 致力于強(qiáng)化鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃?，提升?duì)旅客服務(wù)的水平，提高鐵 路企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效益。 RITS 的基礎(chǔ)是信息集成，核心是智能。在 RITS 中，人、 系統(tǒng)與服務(wù)對(duì)象以全新方式相聯(lián)并相互作用， 智能貫穿于整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程， 信息在 系統(tǒng)的各成員間共享， 包括旅客、 貨主、司機(jī)、調(diào)度員、代理商及各級(jí)政府機(jī)

11、構(gòu)。2.2 RITS 云層次機(jī)構(gòu)2.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層整合資源基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源， 整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施也可以作為一種服 務(wù)向用戶提供， 不僅包括虛擬化的計(jì)算資源和存儲(chǔ)， 同時(shí)還要保證用戶訪問(wèn)時(shí)的 網(wǎng)絡(luò)帶寬等。這也是硬件產(chǎn)品提供商推薦的云計(jì)算模式。在基礎(chǔ)設(shè)施層整合資源，既有的應(yīng)用系統(tǒng)軟件可以簡(jiǎn)單地移植到新的環(huán)境 中。虛擬化是云架構(gòu)的一種基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)技術(shù)， 它允許將服務(wù)器、 存儲(chǔ)設(shè)備和其他 硬件視為一個(gè)資源池， 而不是離散系統(tǒng)， 可以根據(jù)需要分配這些資源， 通過(guò)快速 提供虛擬機(jī)器或物理機(jī)器， 迅速部署和增加工作負(fù)載。 除服務(wù)器和存儲(chǔ)整合之外， 還提供整合系統(tǒng)架構(gòu)，包括應(yīng)用程序基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)

12、據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)、接口、網(wǎng)絡(luò)、桌 面系統(tǒng)甚至業(yè)務(wù)流程。鐵路運(yùn)輸安全平穩(wěn)的運(yùn)行依靠運(yùn)營(yíng)核心管理系統(tǒng)和與之協(xié)調(diào)工作的運(yùn)營(yíng)支 撐系統(tǒng)。這些系統(tǒng)常常由各鐵路局自主招標(biāo)設(shè)計(jì)采購(gòu)， 管理和維護(hù)， 這就造成了 重復(fù)性建設(shè)和管理維護(hù)過(guò)程中人力物力資源的浪費(fèi)。在云計(jì)算平臺(tái)上建立一個(gè)能供多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行的平臺(tái)，可解決上述問(wèn)題。 首先，系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行及維護(hù)的成本低廉。采用集中建立與維護(hù)的方式，系統(tǒng)建 立的過(guò)程中不需要為單個(gè)系統(tǒng)分配單個(gè)的硬件設(shè)備， 每個(gè)系統(tǒng)都在一片虛擬的云 中，他們只需要對(duì)于各自所需要的計(jì)算與存儲(chǔ)能力向云平臺(tái)申請(qǐng)部分虛擬的資源 即可，大大節(jié)約了系統(tǒng)建設(shè)的成本投資。 加之在系統(tǒng)冗余方面， 將原系統(tǒng)硬件需 求

13、量擴(kuò)充為原來(lái)的 2 倍，改成集中在云內(nèi)開辟一片虛擬空間， 作為系統(tǒng)容災(zāi)備份。 在系統(tǒng)建成之后， 后期只需要在中心機(jī)房對(duì)于硬件設(shè)備進(jìn)行維護(hù)即可， 減少了各 鐵路局分散的維護(hù)管理所需的人力物力， 降低了設(shè)備的維護(hù)和使用的成本。 其次， 服務(wù)的高效性。 當(dāng)每個(gè)用戶向平臺(tái)中的應(yīng)用提交請(qǐng)求時(shí)， 他面對(duì)的是整個(gè)云團(tuán)中 的眾多設(shè)備為其請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)， 執(zhí)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的單機(jī)版應(yīng)用系統(tǒng)。 再次， 系統(tǒng)的高可靠性。 云平臺(tái)可以將發(fā)生故障的設(shè)備上的負(fù)載平衡到其他設(shè)備上， 另 外通過(guò)信息存儲(chǔ)時(shí)的冗余設(shè)計(jì)， 在一般情況下信息不會(huì)丟失。 在用戶層面上， 根 本不會(huì)察覺到故障的發(fā)生。而當(dāng)故障排除后，原故障設(shè)備又可以繼續(xù)

14、回到云中， 扮演原有的角色?；谔摂M化的資源整合后， 特別是微機(jī)服務(wù)器虛擬化后， 可以大幅度提高資 源可靠性，通過(guò)減少服務(wù)器數(shù)量可以減少動(dòng)力電力、 耗能以及數(shù)據(jù)中心機(jī)房空間。 可以將更多的應(yīng)用 （包括以前使用小型機(jī)的項(xiàng)目） 移植到虛擬化的資源池中， 降 低投資和維護(hù)成本，提高運(yùn)行可靠性。2.2.2 平臺(tái)層整合資源在基礎(chǔ)設(shè)施之上的平臺(tái)層主要包括并行程序設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)境、 結(jié)構(gòu)化海量數(shù) 據(jù)的分布式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)、 海量數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的其他系統(tǒng) 管理工具，如云計(jì)算的系統(tǒng)中資源的部署、分配、監(jiān)控管理、安全管理和分布式 并發(fā)控制等。 平臺(tái)層主要為應(yīng)用程序開發(fā)者設(shè)計(jì)， 開發(fā)者不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行

15、時(shí)所 需要的資源， 平臺(tái)層提供應(yīng)用程序運(yùn)行及維護(hù)所需要的一切平臺(tái)資源。 平臺(tái)層服 務(wù)技術(shù)門檻相對(duì)較高，仍處于不斷發(fā)展中。在平臺(tái)層整合資源，需要建立新的軟件平臺(tái)， 既有的應(yīng)用系統(tǒng)移植難度較大， 在開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)或升級(jí)既有的系統(tǒng)時(shí)可以采用這種方式。2.2.3 應(yīng)用層整合資源它是面向用戶提供簡(jiǎn)單的軟件應(yīng)用服務(wù)以及用戶交互接口等， 用戶無(wú)需購(gòu)買 和管理服務(wù)器端軟件， 稱為軟件即服務(wù)。 對(duì)于傳統(tǒng)的軟件， 應(yīng)用層服務(wù)解決方案 有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括較低的前期成本，便于維護(hù)，快速展開使用等。應(yīng)用層服務(wù) 的底層可以基于基礎(chǔ)設(shè)施層或平臺(tái)層。應(yīng)用服務(wù)（SaaS軟件即服務(wù)）業(yè)務(wù)，基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)歷史悠久，也 是技

16、術(shù)發(fā)展非常成熟的云計(jì)算業(yè)務(wù)。可以在鐵路信息系統(tǒng)應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)資源整 合，許多站段的管理應(yīng)用軟件功能基本相同， 如各專業(yè)日常管理軟件、 辦公管理 軟件、 電子郵件等。 每個(gè)站段都安裝管理服務(wù)器端軟件， 既要配置更多的軟硬 件資源，又對(duì)技術(shù)能力有更多的要求。 可以把這些軟件安裝在鐵路局的基礎(chǔ)設(shè)施 “云” ，實(shí)行專業(yè)化管理， 站段只要“享用”這些服務(wù)就可以了。 可以采用 SOA 技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)就是 Web Service技術(shù)。SOA是一種IT架構(gòu)，通過(guò)把任務(wù)和軟 件功能封裝為能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的一組相互連接的服務(wù)模塊， 實(shí)現(xiàn)軟件功能的柔應(yīng)用層整合資源對(duì)性組合，為云平臺(tái)應(yīng)用軟件功能服務(wù)化提供了可行的方案。

17、 于降低投資成本、便于維護(hù)和快速部署使用也是非常重要的庭客服務(wù)1I貨物運(yùn)輸I運(yùn)廳控制I 工輛昭網(wǎng)維護(hù)|鉄踣金業(yè)件理 IB * U M ! IB 平臺(tái)層詵路智能交通系紐山亦卜城網(wǎng)撮入用門IT圧系統(tǒng)內(nèi)部公閨按丨|.偵用軟件.網(wǎng)絡(luò)麗數(shù)攜發(fā)鉀P2P內(nèi)需共拿集群.分布式親統(tǒng)的分布計(jì)釁數(shù)抓務(wù)儲(chǔ)種Rf丁S數(shù)押;容火|存埔訊擬化、孑儲(chǔ)臬屮住理.狀態(tài)將拎、汛護(hù)、I紡等散據(jù)韌円存儲(chǔ)設(shè)備圖1 RITS云的結(jié)構(gòu)層次模型2.3 RITS云技術(shù)在鐵路運(yùn)維中發(fā)揮的作用（1） 強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。RITS云將系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)和終端的計(jì)算和數(shù)據(jù) 分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，云中成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，針對(duì)中國(guó)巨大的鐵路

18、交通規(guī)模和龐大的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，RITS云提供強(qiáng)大的計(jì)算和儲(chǔ)存能力。（2）系統(tǒng)良好的擴(kuò)展性與經(jīng)濟(jì)性。智能鐵路交通系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)或者計(jì)算 機(jī)終端，需要硬盤、配置顯示器、CPU、內(nèi)存等一整套設(shè)備，并且確保其性能滿 足該節(jié)點(diǎn)或終端的計(jì)算和儲(chǔ)存需求。但利用RITS云，可能只需要一個(gè)現(xiàn)實(shí)設(shè)備， 接入鐵路智能交通網(wǎng)中，就可以根據(jù)權(quán)限實(shí)現(xiàn)計(jì)算和儲(chǔ)存功能， 而且不必?fù)?dān)心自 己購(gòu)置的設(shè)備遭淘汰，因?yàn)镽ITS云所采用的硬件設(shè)備是由系統(tǒng)核心節(jié)點(diǎn)單位負(fù) 責(zé)維護(hù)和更新，這樣電力系統(tǒng)在信息交互的這個(gè)層面就具有良好的擴(kuò)展性和經(jīng)濟(jì) 性。（3）資源動(dòng)態(tài)擴(kuò)展分配。系統(tǒng)信息網(wǎng)的所有資源可以按需分配和自動(dòng)增長(zhǎng)，而上層的數(shù)據(jù)及應(yīng)用可以根據(jù)級(jí)

19、別和重要程度的不同，搭配出各種互相獨(dú)立的應(yīng)用，形成一個(gè)以服務(wù)為導(dǎo)向的內(nèi)部 RITS云架構(gòu)。（4）計(jì)算存儲(chǔ)的虛擬化。虛擬化是云計(jì)算的技術(shù)基礎(chǔ)，它將底層所有硬件虛擬化，建立一個(gè)共享的，可以按需分配的龐大的系統(tǒng)資源虛擬池。而RITS云同樣也是建立了一個(gè)鐵路智能交通系統(tǒng)資源的虛擬池。3基于RITS云的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS ）實(shí)例CTCS的體系結(jié)構(gòu)可以分為3層：1）鐵路運(yùn)輸管理層。鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)是行車指揮中心，以CTCS為行車安全保障基礎(chǔ)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的控制和管理。2）地面設(shè)備層。主要包括列控中心、軌道電路和點(diǎn)式設(shè)備、接口單元、無(wú) 線通信模塊等。列控中心是地面設(shè)備的核心，根據(jù)行車命

20、令、列車進(jìn)路、列車運(yùn) 行狀況和設(shè)備狀態(tài)，通過(guò)安全邏輯運(yùn)算，產(chǎn)生控車命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行列車的控制。3）車載設(shè)備層。車載設(shè)備層是對(duì)列車進(jìn)行操縱和控制的主體，具有多種控制模式，并能夠適應(yīng)軌道電路、點(diǎn)式傳輸和無(wú)線傳輸方式。車載設(shè)備層主要包括 車載安全計(jì)算機(jī)、連續(xù)信息接收模塊、點(diǎn)式信息接收模塊、無(wú)線通信模塊、測(cè)速 模塊人機(jī)界面和記錄單元等。其中地面設(shè)備可視為 RITS云的虛擬資源池，通過(guò) 云接口與車載設(shè)備和鐵路運(yùn)輸管理層實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。 這樣不僅可以減少地面設(shè)備的硬 件設(shè)施，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源的融合與共享，使列車控制與運(yùn)輸管理從更大范圍進(jìn)行 與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間無(wú)縫連接，提高工作效率。CTCS系統(tǒng)如圖2所示。播入和

21、出怎機(jī)巽山隸就圖2 CTCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖4 RITS 云在鐵路智能交通系統(tǒng)的發(fā)展障礙與展望4.1 RITS 云在鐵路智能交通系統(tǒng)的發(fā)展障礙1 規(guī)模問(wèn)題如果搭建的運(yùn)算規(guī)模太小，節(jié)能性、投資收益等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)并不顯著。2 隱私問(wèn)題雖然 RITS 云在鐵路智能交通系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)中發(fā)揮了巨大好處，但它們可能 會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的隱私和機(jī)密性面臨危險(xiǎn)。存儲(chǔ)在基于云計(jì)算的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包括客戶記錄、 稅務(wù)和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、 電子郵 件、健康記錄、文字處理文檔、電子表格和 PowerPoint 演示文稿等。云技術(shù)要 求大量用戶參與， 也不可避免的出現(xiàn)了隱私問(wèn)題。 用戶參與即要收集某些用戶數(shù) 據(jù)，從而引發(fā)了用戶數(shù)據(jù)安全的擔(dān)心。

22、 很多用戶擔(dān)心自己的隱私會(huì)被云技術(shù)收集。 正因如此， 在加入云計(jì)劃時(shí)很多廠商都承諾盡量避免收集到用戶隱私， 即使收集 到也不會(huì)泄露或使用。 但不少人還是懷疑廠商的承諾， 他們的懷疑也不是沒(méi)有道 理的。不少知名廠商都被指責(zé)有可能泄露用戶隱私， 并且泄露事件也確實(shí)時(shí)有發(fā) 生。3 網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)是云計(jì)算的環(huán)境基礎(chǔ)， 云計(jì)算會(huì)使網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)急劇增長(zhǎng)， 這對(duì)網(wǎng)絡(luò) 帶寬和可靠性提出了更高的要求。目前的鐵路信息網(wǎng)絡(luò)狀況無(wú)法滿足這樣的要 求，必須優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局、 提高主干網(wǎng)絡(luò)速度和增加網(wǎng)絡(luò)冗余， 避免出現(xiàn)單點(diǎn)故障。負(fù)載均衡技術(shù)通過(guò)虛擬 IP 地址把多個(gè)服務(wù)器和服務(wù)組合起來(lái)，根據(jù)資源情 況調(diào)度服務(wù)器和服務(wù)。

23、負(fù)載均衡技術(shù)對(duì)于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心也很重要。4.2 高速鐵路網(wǎng)間切換問(wèn)題例如原本屬于 A 基站網(wǎng)段的列車開到 B 基站網(wǎng)段，在邊界的通信和控制權(quán) 切換問(wèn)題。可以借用一下 LISP(Locator ID Separation Protocol)， LISP 已應(yīng)用在 手機(jī)跨基站的切換中。LISP (Locator/ID Separation Protocol)實(shí)質(zhì)是個(gè) IPinIP 的協(xié)議，其主要思想 早在 15 年前就已經(jīng)被人提出來(lái)進(jìn)行研究，然而一直沒(méi)有太具體的東西產(chǎn)出。直 到2006年，Cisco重新開始投入資源進(jìn)行研究，目前已經(jīng)提交了很多的IETFDraft，最新版是今年4月份的DraftVe

24、rsion12。但就應(yīng)用來(lái)說(shuō)，Cisco的LISP目 前也只處于試驗(yàn)階段， 距離能夠推廣商用還有不短的時(shí)間， 很多技術(shù)細(xì)節(jié)方面問(wèn) 題需要解決。LISP提出將標(biāo)識(shí)Locator的IP( RLOC)和標(biāo)識(shí)目的節(jié)點(diǎn)ID的IP( EID )進(jìn) 行區(qū)分和疊加封裝，在公網(wǎng)傳輸時(shí)只根據(jù) Locator IP 轉(zhuǎn)發(fā)，只有到達(dá)站點(diǎn)邊緣時(shí) 才會(huì)剝離外層IP，使用內(nèi)層標(biāo)識(shí)EID的IP進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。LISP 有兩個(gè)主要的目標(biāo)：一是公網(wǎng)設(shè)備不需要學(xué)習(xí)站點(diǎn)內(nèi)部明細(xì) IP 路由項(xiàng)， 可以有效減少公網(wǎng)的路由數(shù)目； 二是當(dāng)訪問(wèn)的目標(biāo)服務(wù)在站點(diǎn)間遷移時(shí)， 可以只 變更Locator的外層IP,不需要對(duì)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部IP地址進(jìn)行變更，

25、可以避免 TCP 等上層應(yīng)用的中斷重建， 此點(diǎn)主要是應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心 vMotion 和手機(jī)上網(wǎng)漫 游的場(chǎng)景。1、 由源主機(jī)發(fā)往目的主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)文第一次到達(dá)客戶區(qū)域的LISP 邊界設(shè)備 ITR 。2、ITR會(huì)根據(jù)報(bào)文的目的IP地址EID，向Directory區(qū)域的本地查詢服務(wù)器 MR 請(qǐng)求 EID 對(duì)應(yīng)的目的站點(diǎn)邊緣設(shè)備公網(wǎng) Locator IP。3、MR 會(huì)根據(jù)本地 EID 所屬路由網(wǎng)段與 MS 的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)將查詢請(qǐng)求提交給 數(shù)據(jù)服務(wù)器 MS。4、MS 上擁有 EID 對(duì)應(yīng)目的站點(diǎn)邊緣設(shè)備 ETR 的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)信息， MS 會(huì)查 表將此請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給 ETR。5、ETR 會(huì)根據(jù)自身設(shè)置的規(guī)則（如優(yōu)先級(jí)

26、等）選擇站點(diǎn)的某個(gè)公網(wǎng) IP 作為 Locator IP 反饋會(huì) ITR。 ITR 會(huì)根據(jù) ETR 回應(yīng)報(bào)文中的 Locator IP 封裝外層報(bào)頭 將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)到公網(wǎng)上， 同時(shí)記錄此 EID 與 Locator IP 的臨時(shí)對(duì)應(yīng)表項(xiàng)， 當(dāng)再有 去往此 EID 的數(shù)據(jù)報(bào)文流經(jīng)時(shí)直接封裝轉(zhuǎn)發(fā)。如果覺得 1-5 步的過(guò)程復(fù)雜不易理解，請(qǐng)回想一下 DNS 整套的域名解析過(guò) 程，都是相通的。注意上述名稱都是技術(shù)角色，一臺(tái)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多個(gè) LISP 的 角色功能，如同時(shí)實(shí)現(xiàn) ITR/ETR 功能，或同時(shí)實(shí)現(xiàn) MR/MS 功能等。另外 ALT 是用于搭建 MR 和 MS 之間 Directory 區(qū)域互聯(lián)

27、用的中間角色，通 過(guò) BGP 擴(kuò)展報(bào)文為 MR 和 MS 之間傳遞路由信息； PITR 和 PETR 是用于 LISP 與不支持 LISP 的網(wǎng)絡(luò)對(duì)接時(shí)做 ITR 和 ETR 代理用的角色。由于目前 LISP 也還 沒(méi)有定稿，此部分設(shè)備功能沒(méi)有完整定義，有興趣的同學(xué)請(qǐng)自行深入研究。LISP 中各角色之間大都通過(guò)手工指定的方式建立連接關(guān)系，如 ITR 上需要 指定 MR 地址， ETR 上需要指定 MS 地址，只有 MR 和 MS 之間可通過(guò) BGP 來(lái) 建立鄰接關(guān)系并通過(guò)擴(kuò)展報(bào)文傳遞 EID 表項(xiàng)信息，但目前實(shí)現(xiàn)出來(lái)的還是以手 工指定方式為主。而且 ETR 上要將哪些 EID 信息發(fā)送到 MS

28、 上，也同樣需要通 過(guò)配置網(wǎng)段掩碼的方式手工進(jìn)行指定。LISP 并不是專門為數(shù)據(jù)中心開發(fā)的技術(shù)， 因而 Cisco 如果想將其在數(shù)據(jù)中心 場(chǎng)景進(jìn)行研究推廣， 估計(jì)會(huì)進(jìn)行一些協(xié)議改造使其更加適用于數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景需 求。個(gè)人理解如果希望 LISP 應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心多站點(diǎn)選路，還需要解決以下一些 技術(shù)問(wèn)題：1、遷移后服務(wù)器 EID 在新站點(diǎn)的 ETR 注冊(cè)問(wèn)題。既 VM 遷移后，新站點(diǎn) 的ETR如何知道它此時(shí)需要向外發(fā)布對(duì)應(yīng)的 EID。Cisco的當(dāng)前做法是使用IP 報(bào)文偵聽，先配置個(gè)偵聽范圍，既可能會(huì)遷移過(guò)來(lái)的 IP 地址段，當(dāng)監(jiān)聽到本地 出現(xiàn)此地址段為源IP地址的IP報(bào)文時(shí)，會(huì)激活此EID表項(xiàng)并發(fā)

29、給MS進(jìn)行注冊(cè)。 個(gè)人感覺偵聽免費(fèi)ARP會(huì)更方便一些，vMotion后VM肯定會(huì)發(fā)免費(fèi)ARP報(bào)文 的，但發(fā) IP 報(bào)文就得看服務(wù)器的應(yīng)用層協(xié)議設(shè)置了。不過(guò)此方案需要在站點(diǎn)間 過(guò)濾免費(fèi)ARP，不能使其跨站點(diǎn)傳輸，否則二層隧道會(huì)將免費(fèi)ARP擴(kuò)散到所有站點(diǎn)，偵聽就沒(méi)意義了， 而過(guò)濾后會(huì)不會(huì)有其他問(wèn)題還需細(xì)琢磨。 這里只隨口提 個(gè)思路，什么方案都是有利就有弊的， 需權(quán)衡清楚再實(shí)現(xiàn)。 另外也可以讓 vCenter 等管理平臺(tái)去通知ETR，類似于前面的GSLB方案，這樣必須和 VMware等虛 擬機(jī)廠商做強(qiáng)聯(lián)動(dòng)，有些違背使用 LISP 的初衷。2、遷移后通知ITR快速切換新的Locator IP問(wèn)題。這個(gè)

30、就更加復(fù)雜了，VM 剛由站點(diǎn)A遷移到站點(diǎn)B，ITR不知道啊，還是在用舊的Locator IP封包發(fā)送， 此時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)肯定就斷了，直到ITR獲取到新的Locator IP后才能再建立起連接 恢復(fù)業(yè)務(wù)。如果是時(shí)間敏感型的業(yè)務(wù)，中斷個(gè)幾分鐘，上下幾百萬(wàn)就沒(méi)了不是。 當(dāng)前 LISP 提了很多解決方向出來(lái)，但還沒(méi)有什么確定的技術(shù)方案。個(gè)人思路如 下，此問(wèn)題需分解為兩個(gè)小問(wèn)題各自解決：首先是要解決 ITR 如何感知遷移發(fā)生的問(wèn)題：1）管理平臺(tái)通知，需要聯(lián)動(dòng)，而且 ITR 那么多，也不會(huì)都注冊(cè)到管理平臺(tái) 上去，不太靠譜。2）由 ITR 探測(cè) EID 存活狀態(tài)，探測(cè)范圍太大， EID 可能以主機(jī)路由居多， 對(duì)

31、 ITR 負(fù)擔(dān)太重，可行但不是很好。3）由原始站點(diǎn) ETR 探測(cè) EID 狀態(tài)，當(dāng)遷移后探測(cè)到 EID 不在本地站點(diǎn)， 則 通知 ITR 刪除臨時(shí)表項(xiàng)。 ETR 上是保存了所有 ITR 表項(xiàng)的，可以很方便知道都 要通知誰(shuí)。 但由于各站點(diǎn)間服務(wù)器前端網(wǎng)絡(luò)二層互通， 因此還要想辦法將此探測(cè) 報(bào)文在站點(diǎn)間隔離，否則遷移前后始終都是通的，和前面的 ARP 偵聽方案存在 相同的問(wèn)題。4）在問(wèn)題一已經(jīng)解決的情況下，當(dāng)服務(wù)器EID在新站點(diǎn)的ETR注冊(cè)完成后， 由新站點(diǎn) ETR 向所有原始站點(diǎn) ETR 發(fā)通知，再由原始站點(diǎn) ETR 通知 ITR 刪除 臨時(shí)表項(xiàng)。 這個(gè)方案感覺相對(duì)更靠譜一些， 可以將所有可能運(yùn)

32、行同組業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù) 中心站點(diǎn) ETR 都設(shè)定到一個(gè)組里面，大家有事沒(méi)事互通有無(wú)一下。再有要解決 ITR 感知遷移后如何切換 EID 對(duì)應(yīng)的 Locator IP 問(wèn)題：1）使用 上面幾種感知遷移發(fā)生的方法后，都可以將ITR的EID對(duì)應(yīng)Locator IP臨時(shí)表項(xiàng) 刪除，由ITR重新發(fā)起一套EID的尋址流程獲取新的Locator IP,缺點(diǎn)是稍慢。 2）在上面第4種解決方案中，原始ETR收到新ETR的通知后，向ITR發(fā)個(gè)EID 變更信息告知新的ETR地址，由ITR向新的ETR直接發(fā)請(qǐng)求獲取新的Locator IP,不經(jīng)MR/MS倒騰一遍手了，這樣需要在 LISP中多定 義一個(gè)EID變更報(bào)文和相關(guān)處

33、理流程。切換速度能提升些，但也稍微復(fù)雜了些。4.3 RITS云在鐵路智能交通系統(tǒng)的展望應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)探索鐵路信息化，目標(biāo)是為鐵路提供可管理、可連通、安全、 可靠的信息化環(huán)境，并隨時(shí)關(guān)注業(yè)界動(dòng)態(tài)，力爭(zhēng)使已有的成果在鐵路行業(yè)甚至業(yè) 界產(chǎn)生廣泛的影響力。一方面主要表現(xiàn)信息化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)基本已進(jìn)入到平穩(wěn)運(yùn)行階 段，對(duì)IT硬件設(shè)備的需求較為平穩(wěn)，轉(zhuǎn)而加大了對(duì)軟件升級(jí)改造和服務(wù)的投入。 另一方面，鐵路近幾年的基礎(chǔ)建設(shè)呈跨越式發(fā)展，鐵路新干線、客運(yùn)專線、高速 鐵路、客運(yùn)車站等的建設(shè)大量出現(xiàn)，也帶動(dòng)了很多IT新項(xiàng)目的建設(shè)以及IT基礎(chǔ) 設(shè)施的建設(shè)投入，因此云計(jì)算的應(yīng)用增長(zhǎng)保持了很高的勢(shì)頭。根據(jù)鐵路交通系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，RITS云的建立不能完全效仿普通的云計(jì)算， 而是要構(gòu)建適合鐵路智能系統(tǒng)現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的RITS云。1）鐵路智能交通系統(tǒng)可以視為智能交通系統(tǒng)的一部分。智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 龐大，考慮到權(quán)限判定的繁瑣，任何一