智慧城市数据中心整体规划设计方案

智慧城市数据中心建设方案

1、项目概述

概述

2016年10月，市委、XX公司、XX公司领导和专业技术人员，就常州城市数字城市、数字城区的建设进行了专题研究，提出了整体规划和建设常州城市数字城市的总体构思，明确了数字城市建设工作坚持政府主导，技术支撑工作依托常州公司数据中心的工作思路。

2016年x月x日正式成立常州城市市数字城市建设工作领导小组，并提出“统一组织、统一管理、统一标准、统一技术路线、统一技术支持”的五统一建设指导原则，数字常州城市建设进入全面实施阶段。2016年x月，由数字城市办公室牵头，会同常州城市市政府、常州公司的有关领导和专家开展数字城市总体设计方案的编制工作。

2016年是常州城市数字城市的基础建设年，本年度开展的基础建设项目以及应用类项目将于近期陆续投产应用。为了不影响系统的使用，及时创建好系统软硬件设备的运行环境，《城市数据中心软硬件建设一期工程》需要尽快进行。本着严格遵守总体规划、总体设计以及“五统一”原则的要求，按照即将投产项

目的实际需要，特编写本技术方案。

第1章应用现状及需求分析

1.1网络应用现状

在常州城市的现有网络中，已经存在众多的应用系统，其中已经建成的包括数据中心协同办公系统、金税系统、金财系统、教育城域网系统、医疗卫生系统、金土系统以及各区政府各自构建的系统等等。各个应用系统都是独立建立自己数据体系，使用独立的交换设备、独立的主机系统以及独立的存储设备。各部门自建数据库，自建机房，在造成资料浪费以及维护成本提高的同时，因缺乏专业设计和专业人员的维护，应用系统的可靠性与安全性无法得到保障，主要表现在以下几点：

◇各个应用系统过于独立导致应用系统间的数据交换无法展开。在实际应用中，人口、企业法人等基础类应用系统数据往往要与应用系统产生前台或者后台的数据交互，而现在各个应用系统受到独立数据中心出口的限制，无法进行高速交换。

◇各个系统独立建设，独立规划，在建设时考虑的出发点也有所不同。所以各个项目系统的构架、安全等特性也有所不同。这也对整个数字城市网络的统

一管理构造了一定的困难。

◇各个系统独立建设的成本较高，在灾难备份与恢复方面，各个应用系统所做得远远不够。现在大部分应用系统各自分布在相应局、委办机房，如出现机房断电等现象至少会丢失30分钟的数据。当出现地震火灾等重大故障时，个别应用系统可能产生大量数据丢失，从而造成无法估量的损失。

项目总体框架

“常州数字城市”以网络硬件基础设施、标准体系、各类基础空间信息、非空间信息为基础，以面向市政府、企业、公众的个性化、多样性综合信息化终端应用为服务和表现手段，以信息安全、组织领导、政府法规和运营机制为保障环境的城市数字化规划、建设、管理和服务的完整体系。数字化城市建设涵盖整个城市放方方面面的信息及应用。按照“数字常州城市”建设指导思想及建设原则的要求，提出总体框架如图所示。总体框架由五层结构，两大保障体系构成。

“数字常州城市”总体框架采用了层次化设计思想，以实现不同层次间的相互独立性，保障系统的高度稳定性、实用性和可扩展性。

第一层表现层，通过门户技术实现的统一信息门户，用户通过“一站式”登录，即可使用根据其权限所配置所有应用系统，为用户提供人性化的应用界面和用户界面整体布局。将有效的解决目前常州城市数字城市各应用系统用户在不同系统间频繁切换的问题。同时提供手机终端的查询，是系统数据采集、信息发布的重要途径。也是未来系统业务扩展的基础。

第二层是应用层，是数字城市应用的软件实现及表现层。该层建立在数字城市平台“一体化”集成基础框架基础之上，与具体应用需要相结合，开发并集成各类应用功能，通过“一站式”登录门户为用户提供人性化的应用界面。辅助领导决策和实施人员办公，提高工作效率，提高城市信息服务水平。

第三层是“一体化”应用开发与集成的支撑框架层，负责提供信息化系统基础、通用、专业的业务协同运行支持以及数据的专业处理及应用功能，是信息系统运行的技术核心。为今后常州城市市信息化系统的扩展提供了技术保证。

第四层是综合数据中心层，是整个信息系统的信息资源核心。综合数据库在统一的数据标准与技术规范的指导下，由基础地理类数据库、资源共享数据库、专业数据库等组成。将有效解决常州城市市数据分散、

查询不便的问题，是数据共享及联动的基本前提。

第五层是信息化基础设施层，该层提供系统的基本网络操作系统、桌面操作系统及企业级数据库系统等基础软件环境，提供信息化系统运行所依赖的存储设施、计算设施、无线通讯网、公众Internet网、政府网络设施、安全设施等，是信息化系统的软硬件设施基础。

在上述五层结构之外，还必须建立相应的信息化技术标准、规范与信息管理制度体系，保证信息有序，防止信息管理混乱，实现充分地利用各种信息，使信息化建设和运行建设和运作有章可循，规范发展的建设目标。同时，信息安全体系的建立将满足规划局对于信息安全保密的要求，保障信息化系统运行在完善的保障体系之下，确保数据安全与系统安全。是满足信息资源建设、信息服务建设和软件开发建设的基本保证。

数字常州城市门户，是数字城市集成框架支撑下的最终表现形式，将来，原则上所有的应用系统都应建立在该平台之上，相互之间通过平台所提供的接口实现协同运作。最终，在“一体化”集成基础框架的有效支撑下，所形式的数字常州城市将是一个涵盖常州城市市政务办公、城市管理、企业应用、社会公众

服务的、高度集成的综合门户应用。也就是说，通过“一体化”城市集成应用框架，实现统一身份和资源管理、统一认证、统一内容管理、统一的界面入口、个性化界面、一致的用户体验、流程和内容定制。

数据架构、应用架构和技术架构、安全架构共同构成数字城市总体架构建立一个好的架构可以优化资源配置，减少资源的浪费和重复建设，好的架构对于实现业务战略目标、推进信息化进程、增强与国外同行业的竞争力会起到至关重要的作用。

1.2数据架构

数据架构是总体架构的关键组成部门，它着力于总体看整个城市的数据资源，数据资源建设是数字城市的核心和根本，数据要与应用分开，应用是无止境的，而数据资源是基础，只有把数据做好了，数据正常化了，才能应付没有止境的应用需求。因此构建数据架构时，首先要考虑数据架构对当前业务的支持。怎样管理好数据这一最重要的软性资产，使其能够真正被利用起来，从而增加整个城市的核心竞争力，是数字城市建设非常重要的问题。进行数据架构设计，主要从四个方面进行：数据模型、数据分布、数据流转模型、数据管理。

数据模型是数据架构规划的重要内容，定义良好的数据模型可确保数据架构为业务架构需求提供全面、一致、灵活的高质量数据，且能够在实现数据共享、提高数据质量、提高数据存取和规范性同时减小成本、降低复杂性和风险。数字城市可以使用两种方式建立数据模型，一是从头做起，第二种方式是利用已有的行业模型为基础，结合自己的数据标准进行设计。

公众数据库基础数据库

数字常州城市数据架构图

常州城市数字城市建设，我们更关心的是共享数据的建立和各系统的功能实现，过去数据分散在各个应用系统中，每个系统包含的信息都存在一定的重复、不一致的方面。解决这个问题的办法就是从统一数据模型的建立，通过城市统一数据模型的建立，提供整个城市范围的数据的统一视图，以达到更好利用数据的目的。

数据分布主要解决数据的部署问题。对于一个拥

有众多行业分支的中小型城市，合理规划城市的数据分布是进行数据规划的重要内容。从地域的角度看，数据分布有数据集中存放数据分布存放两种模式。数据集中存放是指数据集中存放于城市总部数据中心，其分支机构不放置和维护数据；数据分布式存放是指数据分布存放于总部数据中心和分支机构，分支机构需要维护管理本分支机构的数据。

未来数据架构将向“数据向上集中，服务向下延伸”的方向发展，既由城市多个分支机构保留数据，转变为由城市总部数据中心统一保存数据。同时由于总部的数据量越来越大，总部的数据开始根据行业业务功能横向分离，向相关业务数据的集中化、业务功能的专业化趋势迈进。

数据管理包括元数据管理，数据质量管理，数据标准，数据字典，数据安全，数据采集、传输、加工、处理、使用等内容，在整个数据架构中占有重要的地位。数据是有生命周期的，低效的数据管理，将造成数据恶性循环，导致用户不知数据的存在，不明白数据的真正意义以及数据的高度重复、数据的差异性大，难以整合等问题。通过建立良好的数据管理，将能形成数据的良性循环。

1.3应用架构

应用架构是业务结构、数据架构、技术架构、安全架构以及信息化投资等方面综合成果的体现，并且浓缩了城市经济、文化、组织结构等各个方面，是一个物理城市的数字化缩影。数字城市应用架构的内容包括目标架构规划、IT应用现状描述、应用架构实施路线图、标准规范原则等。

目标价格规划中应首先确立分层的原则，分层起因、目的、各层内容和作用、层与层之间的关系等。然后确定应用功能分布，包括应用功能分类、应用功能的层次分布、应用功能对应的应用系统。随后需要确定每个应用系统的应用功能范围、应用系统定位、应用系统之间的连接定义、对应业务处理流程的应用系统之间的连接路径。最后需要确立关键应用系统及其在层级、部署方面的定位，确立关键应用及其服务或接口，特别对基础性、共享性的系统更需要描述清楚。为确保架构规划的落地，应进行应用架构实施规划。

在进行应用架构规划时，遵循以下几个原则：

简单性：体现在应用架构是否有清晰、明确的层次划分，各应用系统之间的连接关系是否简单明确，系统之间的耦合程度低。

灵活性：体现在应用架构适应业务的快速变化，不仅要求在快速增加新应用时保持现有应用架构的稳定性，还要求在适应业务变化的同时主动促进业务变革。灵活性和简单性是目标一致、相辅相成的。实现灵活性需要实现各应用系统之间的松耦合，同时要求在各层之间及各应用系统之间合理分布应用功能，要求各应用功能对外提供的服务接口具有稳定性、权威性，能保证部分应用功能的升级或替换不会影响到其他应用，从而灵活地适应业务变化。

整合性：整合是通过应用系统之间的解耦和有机组合，以统一的方式对外提供一致的服务接口，从而实现应用系统之间的共享和协作。整合能增强数字城市支撑业务应变与竞争能力。通过整合的方式连接各应用系统，有助于避免个应用系统之间的紧耦合和各应用系统之间复杂的连接关系，从而促进企业应用架构的简单性和灵活性的实现。常用的整合方法包括门户整合、应用整合和数据整合。

除以上三个主要原则外，在规划应用架构中的具体应用系统时还应遵循如下原则：

●应用系统的可用性

●应用系统的可扩展性

●应用系统设计的可管理性

●应用系统的易用性

●应用系统的安全性

●应用系统的设计的可重用性

另外，应用架构中很重要的一个方法就是应基于行业成熟的应用架构框架，通过整合技术实现对其他系统功能和服务的使用，从而在最大程度上实现系统的复用和共享。

在构建数字城市应用架构中，不仅要恪守业务需求能在具体数字城市环境中得到满足、实现和互动发展，更重要的是在满足需求实现的同时，充分考虑数字城市扩充发展的趋势。

数字城市的发展并不都是革命性的，绝大部分都是局部的快速发展、持续的优化调整、热点的交替出现，这也就要求应用架构必需采用“分而治之”的策略。业务发展要求数字城市应用架构能够快速、敏捷、灵活地提出解决方案，并且节约成本、降低复杂度、加强沟通协调等。当前业界流行的SOA分层松耦合的架构理论和方法能够满足这些要求。SOA以服务为基本单元，更加贴近企业业务活动，有效降低业务梳理

和建模的复杂度，提高重用性，所提供的服务更容易扩展、组合和变更，从而在满足企业业务快速发展变化的同时，有效地降低IT系统的长期拥有总体成长。

1.4技术架构

常州城市信息化建设的迫切需求就是政府单位、企业以互联网为平台，将孤岛联系起来。为了要满足综合业务，我们提出一个面向服务的架构，以面向服务的架构来满足不断变化的服务的需求，将垂直应用联系起来，互联互通。根据服务的需求制订业务逻辑，不论用什么样的开发方法，编程语言、架构开发出来的业务系统，都把它们当成形成一个业务对象。只要能够形成一个标准的截面，就能够根据需求提供所需要的数据和服务单元，组成一个综合性的服务，这个就是SOA的架构的精髓所在。

1.5数据中心分层架构

根据数字常州城市建设总体框架以及各部分分层架构设计，常州城市城市数据中心作为一个数据与服务的集合体，要充分考虑各部分架构的应用要求，研究分析内部的各模块之间的结构差别。数据中心建设要充分发挥大量软硬件设备之间协同作业效率，达到

硬件资源的共享，更好为应用系统提供服务。数据中心的设计架构采用层次化及模块化的逻辑模型。

数据中心建设方案需考虑一下因素：

（1）存储结构

存储架构是保证数据中心整体结构设计合理性的关键，是数字城市计算机系统支撑平台的重要组成。先进、成熟的存储技术主要有SAN、NAS等。在数据中心中广泛被采用的是存储局域网（SAN）技术。它利用高性能的4Gb/s光纤通道技术将各种应用服务器、数据库服务器、磁盘阵列存储系统、备份与恢复系统等有机整合在一起。

（2）高性能企业级磁盘阵列存储系统

数字城市的重点之一问题是要有海量存储设备将数据有机地统一存储起来。这就要求我们为数字城市数据中心构建的支撑系统一定要将存储系统的性能指标放在比服务器更重要位置来考虑，因为它不仅为整个数据中心提供大容量的存储空间，同时储存性能也是整套支撑系统性能高低的关键因素。服务器系统作为以存储为中心架构的一个节点，可以根据应用的需求不断购置新的设备或在原有基础上进行扩充。磁盘阵列虽然也能扩充，但是存储架构一旦确定，再行改变代价很大。存储的使用涉及到最为宝贵的数据资源的安全。因此一定要确保存储的稳定、安全、可扩展。

（3）高性能数据库服务器系统

数据库作为数据中心各种应用的底层核心支撑软

件，对整个数字城市数据管理与组织将起到非常重要的作用。运行和管理数据库系统的数据库服务器也同样是一个非常重要的计算机资源。根据数字常州城市的数据量、业务量构建一个性能优越、价格合理、能够保证数据库服务不间断运行的数据库服务器。

（4）易于扩展，保护投资

如何把有限的投资最大限度的加以利用，产生最大的经济效益，这是我们常常思考的问题。数据中心计算机系统系统扩展能力一个非常重要的指标，它涉及到今后数字城市建设。只有一个扩展能力良好、扩展方便容易的系统才能适应今后数字城市的需要。方案从存储架构、各设备本身扩展能力等充分考虑到了系统综合扩展能力。

（5）各种应用服务器系统

数字城市将来会有很多业务应用在数据中心中，像数据挖掘、数据分析、虚拟现实等，因此就会有很多应用服务器来运行各种应用。这些服务器可以根据业务发展逐步购置，只要使用合理的存储架构即可作到方便、快捷地扩展系统。

（6）备份恢复系统

备份与恢复系统是一个数据中心须要考虑的安全

技术，利用该技术可以实现对数据中心的数据进行自

动、策略化备份与恢复。依靠备份软件将数据中心的数据自动的备份到自动磁带库中去，实现对数据的保护。异地容灾系统将在数据中心二期建设中进行考虑。

（7）数据管理、安全实施等软件

数据中心的记者管理也是数据中心的一个重要内容，数据集中存储与应用与科学有效的管理是分不开的。在数据中心中如何实现对各种资源（服务器、存储设备、网络设备）进行有效的管理也是数据中心建设的一个重要内容。

第2章数据中心总体设计

根据数字常州城市数据中心建设依托常州公司数据中心的指示精神，常州城市市城市中心软硬件系统设施设置在新建落成的常州公司技术信息大楼一层机房。

2.1建立数据中心的必要性

由于缺乏有效的管理和激励机制，虽然城市网络基础设施发展速度较快，但城市数据资源的开发利用却始终没有提到应有高度，普通存在数据质量参差不齐、共享程序低等问题。目前，绝大多数城市的数据资源，尤其是城市公共数据库和专题数据库开发滞后，城市可用数据资源严重不足；另一方面，现有各个城市信息网络和应用网络之间互联互通，造成了大量有价值的数据资源闲置。深入研究如何进行城市数据资源开发利用，具有非常重要的现实意义，建设集中管理的数据中心是实现“数字城市”的基础。

城市数据中心是城市数据资源开发利用的管理机构，负责协调和监督各个政府部门和企事业单位的数据资源开发利用；同时，城市数据中心又是城市数据服务机构，负责向政府、企业和公众用户提供可用的

有关数据。

数据集中管理具有如下优点：

?建立统一的数据存储和交换标准，提高常州城市市数据共享及联动程度；

?发挥人才和技术集中优势，提高数据管理质量，确保数据的完整性、可用性，提高管理水平；

?通过建立统一的数据服务管理制度和标准，更好地为全市各局、委、办提供专业化的数据服务；

?通过建立完善的数据存储和数据备份环境，提高数据的安全性；

?成本降低,集中数据库服务器比分散的数据库服务器能发挥更高的效率。购置、更新费用低，维

护和使用成本也降低；

?数据集中化管理是未来信息化的发展方向。

2.2设计目标及原则

（1）建设目标

建立一个高可靠、高安全、开放、可扩展、可管理、有统一数据模型的复合型系统。它将成为常州城市数字城市信息资源的存储中心、数据的共享交换中心、各类应用系统中间层软件支撑中心、业务部门的协同工作中心，是数字常州城市门户的信息中心，是

多媒体、文档资料和政策法规的存储中心以及宏观经济研究的数据信息中心。

一期工程建设目标：按照总体规划要求搭建城市数据中心软硬件系统基础架构，建立以存储和主数据库服务器结构为核心的支撑体系，在存储和数据库备份方面满足数字城市应用系统两到三年的需求。基础架构建设具有可伸缩性和灵活扩展能力。

?高可靠性

网络架构和设备均支持业务系统对服务级别高可靠性的要求，在网络分层部署的架构和设备体系选择以及相关配置上均充分按照松耦合、可扩展、高可用、高度灵活的系统设计。

?高安全性

按照立体的安全体系进行设计，分布式部署，使网络具有统一的安全，支持全网的安全联动。

?开放性

网络建设全面遵循业界标准，所推荐采用的设备、技术在互通性和互操作性上，可以支持本网络系统的快速部署。

?可扩展性

网络平台必须能够随着应用系统的变化而进行自

由缩放，所以网络系统必须具备良好的灵活性及可扩展性，能够满足不断变化的应用需求。

?可管理性

网络系统覆盖各个区域，能否对其进行高效的管理和维护将直接影响业务系统的运作。

（2）建设原则

数字常州城市建设按照“统一组织、统一管理、统一标准、统一技术路线、统一技术支持”和“分布实施”的指导思想进行建设，数据中心的建设在上述思想指导下还要考虑以下原则：

统筹规划、分布实施

按照现有的常州城市市数据中心系统架构，在短时间内无法迅速从独立部署转换到数据集中式部署的数据中心。但是集中统一的数据中心的架构、建设工作必须要统筹规划、分布实施。

突出重点、平滑过渡

关注各个系统的业务特性，针对不同的业务系统，采取不同的切入策略，以保证不同的业务系统可以平滑的从独自建立的系统迁移到统一构架的数据中心系统。

集中管理、控制风险

迁移后的各个应用系统的共享资源由常州城市市