[01-2014] Структура и принципы формирования ИТ-архитектуры на базе ЦОД
 

С.В. ФИРСТОВ, главный инженер ЕИВЦ, канд.техн. наук

Ключевые слова: центр обработки данных, ИТ-архитектура, ИТ-стратегия, интеграция, композитные приложения, сервисно-ориентированная архитектура, информационные системы, интерфейсы, виртуализация, визуализация, кластеризация, дедупликация, оптимизация, адаптивное управление

Среди основных путей развития Главного вычислительного центра ОАО «РЖД»: организация внешних хозяйственных связей; выделение ключевых видов деятельности; перераспределение и сосредоточение собственных ресурсов на приоритетных направлениях; снижение операционных издержек; устранение противоречий между партнерами; сближение коалиционных связей. Структура организации должна способствовать достижению этих целей и отвечать критериям управляемости и прозрачности. В статье рассматриваются вопросы построения на данном этапе развития современной ИТ-архитектуры корпоративных ЦОД ОАО «РЖД».

ИТ-инфраструктура ОАО «РЖД» является распределенной в силу масштаба ее организации и территориальной рассредоточенности, а также гетерогенной из-за разнородности программных и аппаратных платформ. Она унаследовала исторически сложившиеся морально устаревшие системы и технологии. Кроме того, она высоконагруженная - большое количество пользователей предъявляют высокие требования к производительности систем и возможности их унификации и интеграции. При этом ИТ-инфраструктура ОАО «РЖД» должна непрерывно обеспечивать основной бизнес-процесс компании - грузовые и пассажирские перевозки.

Современная ИТ-инфраструктура обязана быть интерактивной и мобильной, обеспечивая доступ к информационным системам (ИС) из любой точки в любое время и высокую скорость реакции систем.

ИТ-архитектура формируется по определенным принципам, основным из которых является переход от консолидации информационных ресурсов ОАО «РЖД» к интеграции информационных систем. Интеграцию ИТ-ресурсов можно осуществить следующими методами:

интеграцией данных путем построения информационных хранилищ и аналитических систем. Она включает в себя импорт данных в различных форматах, их преобразование, отображение, обогащение, очистку от ошибок, исключение дублирования, хранение и др. Применяются системы управления данными класса MDM (Master Dada Management), преобразования данных ETL (Extract,
Transform, Load) при загрузке в хранилища данных и системы обработки документов и любой неструктурированной информации класса ЕСМ (Enterprise Content Management);

интеграцией приложений за счет организации обмена сообщениями и событиями со снятием ручного ввода данных путем построения распределенных корпоративных ИС, направленных на обработку оперативной информации с использованием интеграционных шин ESB (Enterprise Service Bus). Следующим этапом интеграции с использованием ESB может быть создание кросс-платформенных композитных ИТ-решений, например на основе сервисно-ориентированных архитектур SAP (enterprise SOA) и Cisco (SONA) на платформе SAP Net Weaver;

интеграцией бизнес-процессов на базе технологии ВРМ (Business Process Management). Эта методика позволит визуализировать процессы в динамике и сократить время их выполнения благодаря регламентации и автоматизации работ.

Построение композитного ИТ-решения на базе SOA требует применения процессного подхода, оркестровки сервисов, мониторинга их работы и соответствующего инструментария для управления бизнес-процессами (SOA Governance).

Любая ИТ-стратегия - это отражение стратегии бизнеса. На первом месте в холдинге ОАО «РЖД» сейчас адаптивность и оптимизация затрат и поэтому от ИТ-поддержки требуется гибкость и возможность быстро подстроиться под новые условия деятельности.

Привязка ИТ-инфраструктуры к бизнес-процессам холдинга на основе методологии ITSM (Information Technology Service Management) трансформирует требования деятельности в цели и задачи ИТ-подразделений и планы их достижения. Разработка ИТ-стратегии включает определение бюджета, документальное закрепление общего видения ИТ-процессов и услуг, описание этапов реализации поставленных задач, определение ключевых условий их достижения и возможных проблем, выбор архитектуры информационной среды и необходимых технологий, а также принятие решений о структурной реорганизации ИТ-инфраструктуры.

Информационные системы могут быть отвергнуты бизнесом на этапах их внедрения или эксплуатации если у них: стабильно низкая надежность; небольшие изменения в одной из систем сопровождаются лавиной доработок в других; текущая работа пользователей требует постоянного участия программистов; поддержка ИС в режиме эксплуатации превращается в бесконечный проект, «пожирающий» рабочее время сотрудников и материальные средства компании. Больше всего проблем создают ошибки в ИТ-архитектуре, которые неизбежно порождают неуправляемый рост затрат и отрицательный эффект.

Архитектура системы (согласно стандарта ANSI/IEEE Std 1471-2000) - это фундаментальная организационная структура системы, воплощенная в ее компонентах, их взаимоотношениях между собой и с окружением, и принципы, управляющие ее построением и эволюцией. Долгосрочная устойчивость ИТ-архитектуры обеспечивается не только надежностью бизнес-приложений и заложенных в них технологий, но и стабильностью таких условий как: уровень централизации принятия решений и делегирования полномочий; уровень предметной квалификации конечных пользователей и руководителей; степень упорядоченности и изменчивости операционных технологий бизнеса и др.


На сегодняшний день получили распространение три основных типа архитектур корпоративных ИС, основанных на моделях интеграции: «лоскутное одеяло», сильная интеграция, слабая интеграция. Каждый из этих типов имеет свой специфический способ взаимодействия компонентов и окружения ИС, а также границы эффективного использования. В условиях динамичного рынка поддержку бизнеса может обеспечить только гибридная архитектура ИС. Она должна выбираться с учетом минимальной совокупной стоимости владения, которая состоит из плановых затрат и стоимости рисков. На эту стоимость влияет выбор средств реализации, систем управления базами данных (СУБД), операционной платформы, телекоммуникационных средств и др. Инфраструктура включает решения не только по программному обеспечению, но и по аппаратному комплексу и организационному обеспечению в соответствии со стандартом ISO/IEC 15288.

Организация Центров обработки данных (ЦОД) в ИТ-архитектуре компании имела свои предпосылки. Прежде всего, это необходимость поддержания сервисов в рамках формализованных соглашений (соответствие фактических параметров предоставления сервисов договорам); контроля параметров доступности, непрерывности и производительности сервисов/оборудования; понимания/формализации состава сервисов; обеспечения надежных процессов эксплуатации и планирования. Кроме того, необходимо было запланировать развитие систем, включая: определение и фиксирование сбоев, распределение работ персонала по ним, проактивное выявление проблем, планирование и проведение изменений, контроль результатов изменений, состояния мощностей для обеспечения потребностей сервисов и работы обслуживающего персонала. Деятельность ЦОД должна ориентироваться на предоставление внешних сервисов, для чего в перспективе целесообразно организовать альянс с сервисной/коммуникационной компанией, например ТТК.

Среди подходов к решению задач, поставленных перед ЦОД: выявление и формализация предоставляемых и перспективных сервисов; построение сервисно-ресурсной модели ЦОД (соотношение бизнес-сервисов с фактическими аппаратно-программными ресурсами). Благодаря такой модели можно контролировать использование и загруженность оборудования и его производительность, прогнозировать влияние отказа конкретного компонента на предоставление всего сервиса, планировать проведение изменений, развертывать специализированные модульные средства мониторинга и управления компонентами ЦОД на базе Tivoli IBM. Модульность позволит определять подсистемы и группы специалистов, ответственных за функционирование отдельных компонентов оборудования.

Предполагается выделить подсистемы мониторинга и управления инфраструктурой ЦОД (электропитание, климатика и др.); серверами и сервисами; системами хранения данных; сетевыми ресурсами, а также управления конфигурациями и событиями. Интеграция модулей в единую среду позволяет соотносить между собой различные события и контролировать состояние инфраструктуры ЦОД, что ускоряет поиск и устранение сбоев и отказов. Контроль обработки событий дает возможность фиксировать деятельность персонала, а контроль изменений и конфигураций - обеспечвает стабильную работу компонентов ЦОД и оптимальный уровень предоставления сервисов. Для организации эксплуатации разработаны соответствующие процессы, которые автоматизируются техническими средствами мониторинга.

Структура и состав аппаратно-программного обеспечения ЦОД описаны в техническом проекте и технологических решениях. Архитектурная концепция построения серверной подсистемы основывается на многоуровневой иерархии вычислительных систем, обеспечивающей выполнение требований по наращиванию необходимых вычислительных ресурсов в течение всего жизненного цикла инфраструктуры ЦОД.

В архитектуре вычислительной среды выделяются логические уровни обработки потоков данных. Первичный уровень содержит граничные веб-серверы и терминальные серверы для клиентских устройств. Промежуточный - серверы целевых приложений информационных систем и уровень управления данными. Конечный уровень обеспечивает хранение
оперативных и долговременных данных и предоставляет высокоскоростной доступ к большим объемам информации.

Возможность эксплуатации имеющихся и разрабатываемых прикладных АСУ при реализации различных уровней доступности и надежности приложений в зависимости от предъявляемых к ним требований обеспечивает серверная подсистема, структурно разделенная на три сегмента: мэйнфреймы на базе платформы zEnterprise; UNIX-серверы на базе платформы POWER; блэйд-серверы на базе архитектуры х86.

Требуемый уровень автоматизации и функциональности для мэйнфреймов может быть получен путем применения технологического решения GDPS/PPRC, которое базируется на технологиях локальной кластеризации Parallel Sysplex и дистанционного синхронного копирования дисковых томов данных PPRC, что позволит достичь времени восстановления (RPO), равного 0.


В качестве средств обеспечения высокой доступности приложений в сегменте серверов POWER 7 предлагается использовать программное обеспечение Symantec Storage Foundation High Availability (SF НА), которое позволяет осуществлять как локальную кластеризацию приложений, так и реализацию географически распределенных кластеров.

Доступность приложений в сегменте серверов архитектуры х86 обеспечивается технологиями, входящими в состав платформы VM ware, и дополнительным компонентом Veritas Cluster Server Onefor Windows. Технология Site Recovery Manager отвечает за непрерывную деятельность и защиту от катастроф отдельных виртуальных машин и виртуальных сред в целом.


В программном обеспечении ЦОД в качестве проектного решения использован программный продукт управления инфраструктурой ЦОД - IBM Systems Director с программными модулями расширения функционала - плагинами. Это простой в понимании графический интерфейс для управления сложными средами.

Единый пользовательский интерфейс IBM Systems Director содержит единообразные представления для визуализации управляемых систем, определения взаимосвязей между ними и сведения о состоянии каждой отдельной системы. Это позволяет устанавливать соответствие между техническими ресурсами и потребностями бизнеса, а также перейти от отдельных специализированных средств управления к централизованным.

IBM Systems Director значительно упрощает управление виртуальными и реальными системами и средами вне зависимости от применяемых технологий виртуализации и аппаратных платформ. Уровень консолей управления IBM Systems Director реализует представление информации о состоянии инфраструктуры ЦОД, отчетность по результатам выполненных задач и в историческом разрезе - о наблюдаемых параметрах и произошедших событиях.

Для управления инфраструктурой хранения данных предусматривается интегрированное решение - IBM Total Storage Productivity Center Enterprise Edition (ITPC). Оно даст возможность управлять всеми элементами инфраструктуры хранения данных, включая серверы, структуру сети и физические диски. Это решение упрощает и автоматизирует управление, а также позволяет получить актуальную информацию о работе серверов и устройств хранения на данный момент времени. Кроме того, оно способствует эффективному использованию ресурсов хранения данных, определению необходимости их расширения и его планированию.


Подсистема мониторинга и управления сетевыми ресурсами предназначена для прогнозирования и оперативного обнаружения сбоев и отклонений в работе локальных сетей и сетей передачи данных, централизованного сбора данных и управления телекоммуникационным оборудованием и каналами связи, а также автоматизации рутинных операций по сопровождению оборудования. В качестве проектного решения предложено использовать IBM Tivoli Network Manager IPEdition. Программное обеспечение предоставляет информацию, необходимую для непрерывной работы и максимальной отдачи ресурсов сети.

Уровень визуализации предоставляет инструменты визуализации топологии СПД и событий, происходящих в управляемом окружении, а также встроенные инструменты диагностики.

На уровне обработки данных находится топологическая база данных, наполненная сведениями о компонентах сетевого уровня, топологии и событиях. Также на этом уровне сохраняются сведения о данных SNMP для построения отчетности и анализа.

Подсистема мониторинга и управления серверами и сервисами предназначена для обеспечения непрерывности функционирования ИТ-сервисов, отображения их состояния путем реализации единого контура мониторинга производительности и оперативного обнаружения сбоев и отклонений в работе операционных систем, баз данных, промежуточного и прикладного ПО. Особое внимание уделяется интеграции мониторинга и управления различными операционными системами, платформами и приложениями в едином унифицированном интерфейсе, с единым механизмом корреляции событийной информации и ролевым разграничением доступа ответственных сотрудников и руководителей эксплуатирующих подразделений.
В ЦОД намечено использовать программные продукты IBM Tivoli Composite Application Managerfor Applications, IBM Tivoli Composite Application Managerfor Transactions, IBM Tivoli Monitoring Universal Agent, IBM Tivoli System Automationforz/OS, IBM Tivoli Net Viewforz/OS, IBM Tivoli OMEGA MONXEonz/OS, IBM Tivoli OMEGAMONXE for Messagingonz/ OS, IBM Tivoli OMEGA MONXE for Mainframe Networksonz/OS и IBM Tivoli OMEGA MONXE for DB2 Performance Expertonz/OS. Все они интегрируются по модульному принципу в единую среду с помощью центрального компонента IBM Tivoli Monitoring.


Модульная архитектура подсистемы мониторинга и управления серверами и сервисами обеспечивает возможность постепенного наращивания функционала, а также интеграцию с другими подсистемами СУИР на уровне интерфейсов и данных об архитектуре и производительности.

Подсистема управления конфигурациями предназначена для сбора и отслеживания изменений аппаратных и программных ресурсов и зависимостей между ними, быстрого развертывания и обновления удаленных систем, микрокода и программных продуктов. Преследуется цель повысить прозрачность взаимодействия и связей между функциональными компонентами ИТ-инфраструктуры для сотрудников и руководителей эксплуатирующих отделов, обеспечить их инструментарием управления конфигурациями, а также сформировать и поддерживать в актуальном состоянии базу данных в контексте оборудования и сервисов центров обработки данных. Предложено использовать программные продукты IBM Tivoli Application Dependency Discovery Manager и IBM Tivoli Provisioning Manager.

Подсистема управления событиями предназначена для сбора, обработки, дедупликации, преобразования и автоматической реакции на события функциональных подсистем СУИР. Преследуется цель консолидации всей событийной информации, ее преобразование в бизнес-ориентированное представление и контроль соответствия сервисов заявленному уровню. Программное обеспечение подсистемы управления событиями включает: IBM Tivoli Business Service Manager, IBM Tivoli Netcool/lmpact, IBM Tivoli Netcool/OMNIBUS, IBM Tivoli Netcool/Reporter, IBM Tivoli Netcool/Webtop и IBM Tivoli Service Level Advisor.

Таким образом, в состав ИТ-инфраструктуры входят системное и прикладное программное обеспечение; серверы и мэйнфреймы; активное сетевое оборудование и инфраструктура ЦОД.

Для управления ИТ-инфраструктурой используются разнообразные технологии и средства мониторинга, объединенные с целью формирования единого непротиворечивого потока сообщений и единого информационного интерфейса для эксплуатационного персонала. Система управления информационными ресурсами ЦОД должна обеспечивать круглосуточную бесперебойную работу сети, отказоустойчивость отдельных компонентов, возможность диагностирования аппаратного обеспечения. Только при таких условиях сервисы для пользователей будут предоставляться качественно.

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin