数据中心超融合系统架构应用研究

数据中心架构体系逐步演化,已达到系统超融合的阶段,实现了计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术的整合。本文重点对超融合系统架构的演进过程进行分析,并结合工作经验总结出基于纯开源软件的超融合架构设计。     

基于硬件虚拟化的云服务器设计与实现

随着互联网服务、大数据、云计算的兴起,云服务器渐成需求主流。相对于传统基于虚拟机的解决方案,基于硬件虚拟化的云服务器因减少了软件的花销能更好地实现高效能、按需简约,能更好地满足云计算的需求。与传统云服务器相比,该服务器的特点是高密度、高效能成本比、高效能功耗比和高可扩展性。本文介绍了云服务器按需配置的设计理念、分布式硬件资源共享的系统结构和硬件资源虚拟化的方法。设计并实现了一个基于硬件虚拟化的16个处理器的云服务器原型系统。在该系统中,基于现场可编程门阵列（Field programmable gate array,FPGA）设计实现云服务器的互联架构控制器（IFC）。IFC集成网络、存储和通用I/O资源,为高密度的云服务器提供多处理器间的互联。借助于IFC,所有CPU能够共享网络、存储和通用I/O资源,实现硬件资源的虚拟化。对原型系统的网络和存储性能进行了测试,结果表明该系统不但具有传统云服务器的架构优点而且还提供更好的扩展性和更高的性能。      

基于5G软件定义钢铁工业控制系统的设计与实现

钢铁领域的设备控制通常由可编程逻辑控制器(PLC)执行。随着工业智能化改造深入推进,基于硬件的PLC已无法满足智能制造的需求。为此,提出一种基于5G云架构的软件定义控制系统,对软件定义PLC控制系统的系统架构、5G通信网络、云平台进行深入研究,并通过实际场景对云化软件定义PLC控制的可行性进行验证。实际应用结果证明,该系统满足对工业厂区控制系统的高性能接入、传输、计算、存储的需求,实现了工业自动化生产全流程统一云化管控的能力。     

基于5G软件定义钢铁工业控制系统的设计与实现

钢铁领域的设备控制通常由可编程逻辑控制器(PLC)执行。随着工业智能化改造深入推进,基于硬件的PLC已无法满足智能制造的需求。为此,提出一种基于5G云架构的软件定义控制系统,对软件定义PLC控制系统的系统架构、5G通信网络、云平台进行深入研究,并通过实际场景对云化软件定义PLC控制的可行性进行验证。实际应用结果证明,该系统满足对工业厂区控制系统的高性能接入、传输、计算、存储的需求,实现了工业自动化生产全流程统一云化管控的能力。     

基于NAS和SAN技术的校园网数据存储结构策略

基于校园网数据存储的实际需求,在分析当前校园网数据存储存在问题和实际需求特征的基础上,系统研究了网络附加存储技术(NAS,Network Attached Storage)和存储区域网络技术(SAN,Storage Area Network)的技术特点,构建了基于NAS和SAN技术校园网数据存储结构的策略模型,该模型提供了一种高性能、高可靠性、高可用性和高可扩展性的海量校园网数据存储架构.     

基于超融合云平台的数字化中心建设

云计算是一种新兴的商业计算模型,其优势在于融合了整个数据中心堆栈,包括计算、存储、存储网络的虚拟化,使得部署简单、运维简易、管理安全,最终达到降低成本、提高系统性能及IT团队效率的目的。通过低能耗云终端+桌面云服务器方案来构建基于超融合的云计算平台,可以实现对数字化中心的自动管控、数字化业务平滑迁移、云上云下资源的统一管理、统一监控。在贵溪冶炼厂智能工厂建设的多个重点项目当中,超融合云平台技术已经得到了初步应用,并打造了诸多智能制造场景,取得了各项技经指标均有明显提升的良好效果。本文将简要介绍超融合云平台技术,以及运用此技术打造新一代数字化中心的建设思路。     

基于云平台的矿山机电设备智能监控系统

传统的矿山机电设备智能监控系统的数据存储量少,因此设计一个基于云平台的矿山机电设备智能监控系统。在硬件设计中,搭建基础云平台层级架构,将各个模块中的资源整合在同一层级,方便资源的共享和调取;在软件设计中,确定了因子分解作为可靠度算法,能够抑制信号抖动,在解析程序中利用Wifi解析URL文件,至此完成了基于云平台的矿山机电设备智能监控系统的设计。为了验证设计的系统的有效性,设计对比实验,实验结果表明,设计的系统最多能存储的数据比传统系统多500条,验证了设计系统的有效性。     

梅钢信息系统存储技术方案探索与实践

简要介绍数据存储主要技术,通过分析比较DAS、SAN、NAS 3种存储架构特点,结合梅钢公司ERP系统实际装备情况,选用基于SAN架构,对公司ERP系统存储资源进行整合、升级,构建公司数据中心存储资源池,统一管理、统一存储调配和统一备份管理等。通过实际应用实践,存储系统改造升级安全、稳定,系统负载有效降低,存储资源得以充分发挥和利用,极大地提高了资源利用率,很好的支撑了公司生产和经营活动。     

工业网络体系架构的演进、关键技术及未来展望

基于工业互联网应具备的特征,结合现有工业互联网总体现状,分析总结传统工业自动化封闭式五层架构存在的问题。首先,提出支持数据高效流转的云、边端新型工业网络协同架构,架构的变革对现有技术提出挑战,同时也为传统自动化系统提供了新的机遇。其次,在总体架构的基础上,提出适配新型工业网络基础架构的两项关键技术。5G–时间敏感网络（Time-sensitive networking, TSN）协同传输技术,包括5G–TSN异构网络融合架构、网络时钟适配机制以及基于软件定义网络（Software defined network,SDN）的融合管控和资源调度三部分技术内容;基于确定性网络的云化可编程逻辑控制器（Programmable logic controller,PLC）技术包括工业控制虚拟化和5G云化工业控制技术两部分技术内容。基于此,提出自主设计面向实时运动控制的5G云化PLC与EtherCAT融合系统,以及面向实时运动控制的EtherCAT与TSN融合系统试验平台,并验证了新型工业网络架构的科学性和合理性。最后,对未来网络、控制、计算一体化工业自动化系统中的高效性、可靠性和安全性之间的融合问题及潜在解决方案进行了探讨。      

一种支撑云中心运营的业务可视化系统设计方法

在分析业务可视化对云中心日常运营支撑作用的基础上,提出一种支撑云中心运营的业务可视化系统设计方案,详细阐述了基于该设计方案的系统架构以及关键要素。在宝武集团及云中心其他租户处的应用结果表明,该业务可视化系统为云中心的持续高效运营、用户黏度的增强提供了基础保证。     

一种通用的工业大数据应用中海量对象存储方法实现

随着工业大数据的蓬勃发展,海量产生的各类数据同时也推动了数据存储需求的不断变化,以往只能短期存储的数据存储方式逐步向长期存储的方式转变,存储数据的类型也变得更加多样化。Hadoop大数据生态软件以其低廉的硬件需求在工业大数据领域中拥有巨大的先天优势,然而其原本的HDFS分布式文件系统并不适用于海量小文件的存储需求,相反Hbase以其支持随机读写的低延时访问优势弥补了HDFS的不足。因此本文将两者的优点进行有效结合,设计并实现了一种通用的适用于工业大数据场景下的海量对象存储方案。     

一种云管理平台的自动化管理子系统设计方法

在分析云中心自动化建设目标以及自动化管理子系统对云管理平台的基础支撑作用的基础上,提出一种支撑云管理平台的自动化管理子系统的设计方法,详细阐述了基于该设计方法的系统架构以及关键要素,应用结果表明,该设计方法为私有云的持续高效运营提供了基础保证。     

一种云管理平台的监控管理子系统设计方法

在分析云中心日常运营目标以及监控管理子系统对云管理平台的基础支撑作用的基础上,提出一种支撑云管理平台的监控管理子系统的设计方法,详细阐述了基于该设计方法的系统架构以及关键要素,应用结果表明,该设计方法为私有云的持续高效运营提供了基础保证。     

海量数据存储机制的研究——以海量金属数据为例

海量数据的优化存储机制和算法的研究在数据库和云存储系统设计等领域具有较好的应用价值。提出一种基于语义信息主题特征匹配的海量数据优化存储算法,构建海量数据的语义信息主题表达模型,进行信息流模型构建,采用量子群聚类算法实现对海量数据的云云存储系统分配协议优化设计,提高数据存储的容量和调度性能.。仿真结果表明,采用该算法能有效改善海量数据的存储性能,提高云存储系统中的数据存储容量和调度性能。     

一种云环境下分布式应用业务态势感知系统设计方法

在分析云环境中分布式微服务架构下应用系统日常运维、业务状态监控、性能优化及故障分析定位需求的基础上,提出了一种支撑云计算环境下应用分布式业务调用链路跟踪系统。详细阐述了基于该设计方法的系统架构和关键要素,形成了一套应用系统实时业务状态感知闭环体系,提高了云环境下分布式应用系统性能优化和故障分析定位效率,为企业上云后的持续高效运营提供了基础保证。     

基于索引?存根表的云存储数据完整性审计

近年来研究人员提出了各种针对云存储数据进行完整性审计的方案。其中,在一部分基于同态认证码、数据块随机抽样和随机掩码等技术提出的云存储公共审计方案中,用户需要存储和维护一个与文件中数据块的索引信息有关的二维表。当用户的外包数据需要频繁地进行更新时,为了防止因相同的块索引值被重复使用而遭受伪造攻击,使得设计和维护这个二维表变得繁琐。针对此问题,本文首先提出了一个结构简单且易于维护的索引–存根表结构,并基于该结构提出了一个具有隐私保护属性的云存储第三方审计方案,该方案能够有效地支持对外包数据进行各种数据块级的远程动态操作。然后,在随机预言机模型下,对方案提供的数据完整性保证给出了形式化的安全证明,对方案中审计协议的隐私保护属性也给出了形式化的安全分析。最后,针对方案的性能进行了理论分析和相关的实验比较,结果表明该方案是高效的。      

基于云计算和工作流的煤矿设备管理EAM系统

在矿山实际生产管理的基础上,针对目前矿山企业机电设备管理系统面临的问题,探讨了融合云计算架构、工作流技术和企业资产管理思想的煤矿设备管理系统.通过以全生命周期管理、预防性维护、点检管理等企业资产管理理念设计煤矿设备管理系统九大功能模块;采用三层云服务架构模式和两类云部署方式构建具有四层结构的煤矿设备管理系统云平台;运用工作流引擎辅助企业资产管理系统,实现设备管理业务流程的灵活流转,进而提高企业级多矿设备管理效率.以国内典型煤矿企业为应用实例,验证了基于云计算与工作流技术的煤矿企业设备管理EAM系统的有效性.      

通过FreeNAS构建免费网络文件存储系统

本文通过实例介绍轻量级开源的NAS系统FreeNAS的安装、调试,建立了一个简单的企业网络文件存储系统,实现基本的网络文件存储、共享功能。     

基于PCL的三维点云去噪方法研究

随着三维激光扫描技术的不断发展,三维点云数据的获取数量、速度都得到了快速的提高。点云的去噪是数据处理的重要步骤之一,也是关系到后期数据应用成功与否的关键环节。因数据获取过程中影像因素的多样性以及去噪处理的复杂性,使去噪方法的研究成为该技术领域的重点和热点之一。本文基于PCL这开源的点云数据处理平台,对其中两种较为常用的方法进行对比研究。研究表明,单一的去噪算法很难满足实际的工程应用需求,算法的不断改进、完善、集成,将是下一步研究和应用的重点。     

高陡边坡多源监测预警信息一体化平台研究

本文针对露天矿高陡边坡安全监测预警问题,通过开展多源监测信息采集和融合、云数据存储与边坡稳定性分析、三维建模、综合预警等关键技术研究,建立了一套多源监测预警信息一体化平台,研究开发边坡多源监测数据采集模块、基于神经网络的信息融合与卡尔曼补偿模块以及边坡稳定性处理、分析与综合预警模块,并基于VRGIS技术开发三维展示模块,最后利用该平台对南芬露天铁矿滑坡进行长期监测预警,实验证明平台处理边坡监测信息及时有效,能够实现高陡边坡全过程的智能化监测监控及灾害预警。