人大金仓助力轨道交通满足双网段环境极致高可用需求的列车自动控制系统国产化升级

今年7月，随着列车自动监控及运营调度指挥系统的成功上线，某市地铁14号线核心系统无感升级改造工作顺利完成，标志着全国首个“轨道交通基于双网段架构部署的列车自动控制系统国产化整体解决方案”成功落地。

作为数据库产品及配套服务提供商，人大金仓于2021年7月起开展方案中数据库的整体建设工作。作为轨道交通的核心业务系统之一的列车自动监控及运营调度指挥系统的国产化落地尤其值得关注。

粒度有限的高可用（升级前）

01 现行数据库高可用架构    对故障转移支撑粒度有限

由于原系统采用Oracle DG一主两备集群，需要第三方仲裁Observer观察程序（OCI客户端组件），才能完成自动故障转移，另外Observer观察程序又部署在Oracle DG备库服务器上，该服务器故障将引起连锁反应，导致现有数据库高可用架构支持有限功能的故障转移。

02 传统双网方案与IT环境紧耦合   存在性能损耗，用户体验差

双网方案利用外部IT环境实现，形成了双网卡绑定、域名到多个IP的映射、Windows服务等多种传统双网方案，双网卡绑定需要交换设备的支持、域名到多个IP的映射需要DNS服务器、利用Windows服务要求数据库集群必须部署在Windows端，在任意一个网络异常的情况下，传统双网方案与IT环境紧耦合，网卡切换依赖操作系统协议转换，存在性能损耗，导致业务切换体验差，后期通用性差、运维困难。

03  紧急故障恢复     便捷易用度亟待提高

原系统Oracle DG集群主库发生故障，DG备库升为主库，一旦原主库从宕机、断网等崩溃中恢复，在进行故障转移之前需要在数据库上启用“闪回数据库”，且该数据库上必须有所需的闪回日志，才能手动将原主库恢复为备库，形成新的Oracle DG主备集群，紧急故障恢复便捷易用性难以满足轨道交通行业需求。

极致高可用（升级后）

架构升级，万无一失

由于原系统Oracle DG主备集群需要依赖第三方仲裁程序Observer，才能实现故障自动转移，加之第三方仲裁程序Observer部署在DG备库服务器所带来的关联影响，现有数据库高可用架构对故障转移支持粒度有限。

金仓KES数据库主备集群架构升级，内置自选主协议的高可用组件，保证了2F+1的容错能力，即2F+1个节点的系统最大允许F个节点同时出现故障。更进一步，该协议具备自仲裁，自选主能力，使得金仓KES数据库集群，在高可用方面可进一步得到增强：

1.通过自仲裁、自选主组件，更及时发现故障、更迅速故障自动切换，极大缩短RTO时间。

2.可控的选主算法自降级策略，充分保障系统可用性。

新双网方案，全场景覆盖，极致故障切换体验

为了保证双网方案具有较好的业务切换体验，实现IT环境解耦，新双网方案通过数据库主备集群支持双网段环境下的高可用性，数据库直接接管双网卡，任意一个网络异常的情况下，网卡切换不依赖操作系统，没有协议转换，性能损耗降到最低，完全满足轨道交通5秒内完成双网切换的高可用需求。

新双网方案在应用访问方面实现了网络高可用：

1.客户端应用透明访问的NDP和JDBC驱动程序支持多网络地址的连接、寻址、可识别主备状态；

2.NDP和JDBC驱动支持在双网环境下客户端应用连接数据库主备高可用集群，在数据库主备切换和单个网络故障时，支持秒级业务切换。

3.新双网方案在数据库主备集群数据复制方面和集群HA管理方面实现了网络高可用：

4.数据库集群主备数据同步协议支持多IP地址寻址；

5.数据库主备集群组件（HA）支持多IP地址寻址；

6.在任意一个网络异常的情况下，仍可以找寻可用的网络进行通信，而不会触发集群间的故障转移，从而保证数据库集群的正常运行;

7.当数据库主机发生故障时，集群自动切换至备用节点。

人大金仓数据库架构已全面实现插件化解耦，本次项目升级建设采用数据库双网插件，避免侵入数据库内核，保证数据库内核稳定性，简化了应用开发、运维，为系统升级和功能迭代奠定了坚实基础：

紧急故障，自动恢复

原系统Oracle DG集群主库丧失能力，备库升为主库后，要成功恢复原主数据库，需要在故障转移之前在数据库上启用“闪回数据库”，且该数据库上必须有所需的闪回日志，才能手动将原主库恢复为备库，形成新的Oracle DG主备集群，紧急故障恢复便捷易用度亟待提高。

金仓KES数据库主备集群架构升级，并支持特定场景的深度定制开发，从而具备了紧急故障自动恢复的能力，大幅提升了运维人员的便捷易用性体验：

金仓KES数据库主备集群主库宕机，备库升为主库后，新主库将自动对原故障主库进行恢复（例如此时原主库已恢复供电或解决了设备瘫痪问题）。在业务恢复期间，新主库始终对外提供服务，恢复过程对用户无感，RTO/RPO=0！。

行业试点，服务全国

人大金仓持续在轨道交通行业大力布局，与国内领先的提供全生命周期管家式服务的轨道交通整体解决方案供应商深度合作，为轨道交通列车自动控制系统(ATS)的实时运行数据和系统配置数据提供极致高可用的数据存储与计算支撑。项目已在某市试点上线，后续将陆续在29个城市进行行业推广，人大金仓将提供以全国各省为单位的7*24小时响应的本地化原厂实施和售后服务。

总结展望

人大金仓作为数据库领域专业厂商，深知硬核能力是破局之道，新技术应用是发展之源，契合行业需求是生存之基。通过为用户提供优质的数据库产品与服务，助力轨道交通行业基于双网段标准的列车自动控制系统国产化创新升级。驱动轨道交通行业国产化升级的高质量发展。