PI系统双机热备改造

引言： PI 实时数据库系统 (Plant Inhrmation System) 是基于 C/S、B/S 结构的商品化软件应用平台，是工厂底层控制网络与业务管理信息系统之间连接的数据基础桥梁，PI 系统在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色。PI用于工厂数据的自动采集、存贮和监视及分析。作为大型实时数据库和历史数据库 ,PI 系统可在线存贮每个工艺过程点的多年数据。

随着国家对于电力企业环保监管的力度不断加大，电力企业全工况实时在线监控逐步实现，监控的范围涵盖脱硫、脱销、除尘及主机系统的所有关键参数，做为电厂实时生产数据的源头的PI系统的稳定行越发显得重要，通过双机热备方案，保障PI系统长周期连续运行。

常规PI系统框架方案

PI系统基本由数据采集接口机、PI服务器、客户端等组成，常规框架如图1。

图1 常规PI系统框架图

实时数据从生产控制系统经由接口机从OPC上位机采集存储到SIS侧PI服务器中，再经由SIS侧PI服务器中接口程序，跨过正向隔离器，将数据传送到MIS侧PI服务器中，用户的各种数据访问需求，都是由MIS侧PI服务器提供。

上述方案中，MIS侧PI服务器本身存在单节点故障风险，数据存储空间也受限于服务器本身所配硬盘的空间，原方案中，历史数据只能存储3-4年，历史数据逐步被新的数据所覆盖，无法满足长时间稳定运行及海量数据存储的需求。

PI系统双机热备改造框架方案

在双机框架方案中，MIS侧单机服务器调整为：双主机+存储阵列（如图2）。方案特点为：单台主机更换为双主机，两台主机组成群集方式，相互之间以心跳线监测运行状态，一台运行，一台备用，发现主机节点故障后，主动接替服务，保证系统连续运行。数据存储由单台服务器中，迁移到存储阵列中，存储阵列为双控制器配置，与每台主机都有两路光纤通道，避免单通道节点故障。对于两台主机，存储的数据是公用的。

数据存储阵列采用raid6+热备盘的设置，允许同时损坏三块硬盘而不丢失数据。通过增加存储阵列中硬盘的数量，大大满足PI数据海量存储的需要。

项目实施过程

1.双机群集及存储阵列搭建

基本网络拓扑如表1，从列表中可以看出：两台主机构成群集，主机间心跳线监测运行，群集虚拟出应用地址。

Window域环境搭建。本方案中所使用群集环境，是微软Windows系统自带群集，需要Windows域环境。两台主机首先分别安装好Windows 2003操作系统，然后进行域配置。在PIW2（域服务器）的命令行中输入:dcpromo，配置活动目录，创建域控制器；择在新林中新建域；启动域安装向导；输入域名PIW.COM，并点击下一步；选择林功能级别 2003，并点击下一步。（如果选 2008，就无法添加2008以前的系统作为域控制器）--此处报错，现将未设置IP的网卡禁用，再点击否（M），将静态IP地址分配给所有物理网络适配器。输入域管理员密码；在管理工具中，分别设置DNS正向区域及反向区域；在反向区域右侧右击鼠标点击新建反向区域；在正向区域鼠标右键新建主机A；输入B计算机名和相应的ip地址 ；创建相关指针记录和允许所有经过身份验证前打勾。右键“piw.com”，点击“新建主机”；B服务器安装域，将dns指向A服务器的ip，cmd命令行中输入:dcpromo；选择现有林中的向现有域添加域控制器，完成后重启操作系统，域设置完成。

表1 基本网络拓列表

图2 PI系统双机热备改造框架图

存储阵列配置。首先初始化系统，插入IBM Storwize USB优盘（购买磁盘阵列时附带）。打开优盘运行InitTool.bat文件，创建新的系统，设置阵列管理IP地址，按照后续提示完成。笔记本电脑网络设置为与阵列同网段地址，浏览器中输入阵列管理地址，登录后，通过设置向导，完成系统创建。完成后，点击查看内部存储器。将一块硬盘设置为备件，其他硬盘设置为raid6模式，这种硬盘设置，阵列中允许同时损坏3块硬盘，而系统应用不会中断，数据不会丢失，提高可靠性。

划分lun卷：在主菜单选择-按池划分的卷，创建卷，选择从v3700pool池中划分一个2G的votingdisk 和一个2758G Datadisk。创建主机：在主菜单中选择 主机，填写主机名，依次把端口号添加到列表中，并添加主机。在光纤通道端口选项中看到的选项，就分别是两台物理主机的HBA卡的物理地址，主机创建完成。主机映射磁盘卷：将配置好的两个卷分配给主机。两台主机做相同配置。至此磁盘阵列配置完成。

故障群集配置：在服务器A上，磁盘管理选择mbr格式将磁盘阵列中划分好的磁盘联机，分配仲裁盘盘符Q，空间2G；剩余的划给数据盘，盘符为R。以同样的方法在服务器B上创建仲裁盘和数据盘，两台服务器盘符和大小保持一致。分别在两台服务器中添加“故障转移群集“，服务器管理器-功能-添加功能， A与B两台服务器均配置好后，创建群集。

2.CNI接口（跨网闸数据单向传输）设置

按照国家关于电力系统二次防护的规定，PI系统在二区与三区之间需要配置正向隔离装置，数据从二区向三区单向传输，以保障生产控制系统的安全。方案中使用的是南瑞公司SysKeeper-2000电力网络专用安全隔离装置，隔离装置也是双机配置，通过心跳线监视运行。两台网闸中规则配置相同。CNI接口是OSI公司开发的专门用于跨越网闸单向传送数据的接口程序。MIS侧PI系统改成双机热备方式后，CNI接口配置也要做相应调整。两台服务器中要做相同的配置。程序都要安装到共享盘中，通过PI-ICU并设置为系统服务。修改CNI接口文件，服务器名改为群集发布的虚拟服务地址，并将其添加到群集服务中。方案中群集发布的虚拟服务地址与原方案中单机服务器的地址一样，这样，普通用户不需要做任何调整，对常规应用没有影响。

3.PI系统本身迁移

停止原有PI系统CNI服务；备份PI数据(包含主归档的3个归档)；备份原有CNI配置；在新的群集虚拟出的管理地址中还原PI数据；配置CNI接口；启动pi服务，检查系统是否正常；启动CNI接口，检查数据接收是否正常（MIS单侧做双机改变，网闸中数据传输配置不用做修改）；检查SVG发布系统数据是否正常；群集中两台主机切换测试。经实验，两台主机分别重启进行切换时，网络链接会中断1个ping包，PI系统数据在3-5秒中即可恢复正常接收，满足系统不间断运行的需求。恢复历史数据。至此PI系统迁移工作完成。

结束语

通过双机热备项目，将单台服务器的服务方式优化为双服务器构成的群集服务，避免了由于PI服务器的单节点故障风险对PI系统长周期稳定运行的影响；大容量磁盘阵列的使用，扩大了数据存储的可靠性和历史数据的长久保存。目前系统运行稳定，PI数据传输、归档、浏览服务正常，达到了设计预期。