利用内存计算和云化技术优化企业ERP 系统

冯韶华

（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100）

1 概述

酒钢集团公司2006 年实施SAP ERP 系统至今，经过十多年的不断深化应用，取得了很好的效果，在钢铁同行业和国内制造业领域都处于较高水平。目前集团公司98%的资产都应用上了ERP，其中，人力资源是全覆盖，财务成本覆盖了97%，采购、库存管理和主数据覆盖了88%，销售和配送管理覆盖了87%，质量管理覆盖72%，设备维修管理覆盖21%，项目管理覆盖1%。酒钢ERP 系统共使用了人力资源、财务、成本、采购、销售、生产、质量、设备、项目管理9 大模块，几乎涵盖集团的所有业务领域，集团运营都依赖于该系统的正常运行，钢铁板块和有色冶金的信息化应用达到了8 个模块之多，装备制造板块、节能环保和综合利用使用了8个模块,商贸物流、能源化工板块使用6 个模块，建筑板块使用5 个模块，服务板块使用3 个模块，房地产、物流、酒店、旅游、金融、医疗、资源开发等板块使用3 个模块,当然，有些板块的系统模块仅是部分应用。在钢铁主业，不锈钢产线的应用较为深入，生产主线实现了1 级系统到4 级系统的全面贯通，同时在钢铁冶金特色的质量设计、生产计划、发货管理等方面也全面实现了信息化管理，在设备管理方面，企业形成了完善的维修、维护体系。

ERP 系统作为支撑集团公司业务发展的核心信息系统，为集团公司企业信息化发展发挥着重大作用，虽然在使用ERP 方面取得了很大的成绩，但集团内部的应用广度和深度还是参差不齐，还需要不断拓展和提高，近年来，伴随着集团公司业务的日益发展壮大，ERP 系统平台层面也面临着以下压力：

1）系统平台性能方面面临压力。酒钢ERP 系统2006 上线，2011 年做过一次平台升级，升级后的系统使用至今已接近10 年，随着ERP 系统支持的业务的快速增长和发展，系统出现性能瓶颈，用户登录、执行业务操作方面都有明显的时间等待现象，尤其是部分高频使用报表执行查询耗时明显增长，有些需要执行10 个小时，财务月结业务耗时时间较长，系统响应时间较长，不时出现卡死现象等，同时目前运行的IBM 小型机的硬件已经运行接近10年，系统平台硬件设备逐渐老化，不时出现设备故障，导致系统可靠性、可用性逐渐降低。

2）ERP 系统数据存储空间面临压力。酒钢ERP系统随着业务快速发展，数据量增长过快，根据目前的数据增量（每月25G 左右）进行预估,3 年后将数据存储容量将会上涨很快，数据量的持续上升，导致数据存储空间压力增大，势必对存储空间管理及性能也造成较大影响。

3）软件版本陈旧导致出现各种系统问题。当前ERP 系统平台的操作系统、数据库、应用软件、客户端软件也已使用接近10 年，没有进行过升级和更新，系统、数据库和应用软件版本都相对陈旧，不时出现操作系统层面、数据库层面、应用层面、客户端层面的问题，不仅影响系统性能，同时系统安全方面也面临着较大风险，随着软件技术支持的陆续停止，软件版本的生命周期也会对后续系统运维工作带来较大影响。

综上所述，如何解决上述问题，如何有效提升系统效率，如何提高系统的可用性、可靠性，对酒钢ERP 系统进行优化的需要凸显，采用什么技术和措施成为关键，经过对内存计算技术和云化技术的研究基础上，提出将当前酒钢ERP 系统升级迁移至HANA 平台、应用系统进行云化的策略，以更加高效平稳的支持公司业务的快速发展。

2 内存计算技术和云化技术

2.1 内存计算技术的特点、优势和内存数据库

在内存计算模式下,所有的数据在初始化阶段全部加载到内存中,数据及查询的操作都在高速内存中执行,CPU 直接从内存读取数据,进行实时地计算和分析,减少了磁盘数据访问,降低了网络与磁盘I/O 的影响,大幅提升了计算处理的数据吞吐量与处理的速度,减少了原本占大量计算资源的I/O 开销。

通过内存计算的应用,避免了I/O 瓶颈,以前在数小时、数天时间内计算的结果,在内存计算环境中,可以在数秒内完成，基于该特点和优势，内存计算技术在内存数据库方面得到广泛应用。SAP 公司在2012 年推出的HANA 内存数据库得到学术界和工业界的广泛关注。

HANA 数据库是新一代运行于x86 架构的内存计算平台，是高性能的软硬件一体化的系统，HANA 数据库平台能够实现数据库重构，业务表简化，减少冗余，数据实现进一步压缩，数据容量较传统提升5-10 倍，同时HANA 平台提供的应用开发、高级分析、数据集成、质量和数据库服务可以加速支持企业数字化转型。HANA 的技术特点和优势如图1 所示。

图1 HANA 的技术特点和优势

2.2 云化技术的特点、优势和酒钢私有云

云化技术是基于云计算商业模式应用的网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称，可以组成资源池，按需所用，灵活便利。云计算技术是云化技术的重要支撑，云计算的可贵之处在于高灵活性、可扩展性和高性比等，与传统的物理模式相比，其具有如下优势与特点：

1）虚拟化技术。虚拟化突破了时间、空间的界限，是云计算最为显著的特点，虚拟化技术包括应用虚拟和资源虚拟两种。

2）动态可扩展。云计算具有高效的运算能力，在原有服务器基础上增加云计算功能能够使计算速度迅速提高，最终实现动态扩展虚拟化的层次达到对应用进行扩展的目的。

3）按需部署。不同的应用对应的数据资源库不同，所以用户运行不同的应用需要较强的计算能力对资源进行部署，而云计算平台能够根据用户的需求快速配备计算能力及资源。

4）灵活性高。目前市场上大多数IT 资源、软、硬件都支持虚拟化，比如存储网络、操作系统和开发软、硬件等。虚拟化要素统一放在云系统资源虚拟池当中进行管理，可见云计算的兼容性非常强，不仅可以兼容低配置机器、不同厂商的硬件产品，还能够获得更高性能计算。

5）可靠性高。云服务器故障也不影响计算与应用的正常运行，因为单点服务器出现故障可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复或利用动态扩展功能部署新的服务器进行计算。

6）性价比高。将资源放在虚拟资源池中统一管理在一定程度上优化了物理资源，用户不再需要昂贵、存储空间大的主机，减少费用。

7）可扩展性。用户可以利用应用软件的快速部署条件来更为简单快捷的将自身所需的已有业务以及新业务进行扩展，在对虚拟化资源进行动态扩展的情况下，同时能够高效扩展应用，提高计算机云计算的操作水平。

酒钢私有云就是依据云计算技术架构和发展趋势，结合酒钢实际情况，本着先进、实用的原则，充分发挥云平台集中集约优势，整合共享资源，将酒钢现有IT 大部分基础架构转变成基于虚拟化的私有云，通过高性能服务器组、大容量存储设备、虚拟化和云管理软件搭建成私有云平台，可按需提供信息化基础架构的计算、存储、网络和安全虚拟资源，为酒钢ERP 云化可提供资源基础。

3 酒钢ERP 系统升级优化技术实现

3.1 酒钢ERP 系统升级优化目标

通过对酒钢ERP 系统平台的升级和云化的技术设计，在保障数据完整性和业务的正常的前提下，实现ERP 系统从硬件、操作系统、应用、数据库等的整体升级，同时实现应用的云化创新，达到提升系统性能、改善人机交互等目标。

3.2 酒钢ERP 系统升级优化主要内容

1）制定出具有一定前瞻性的软件和硬件层面的整体规划，制定出明确的升级和云化技术策略和路线，有效保障酒钢ERP 系统的投资保值和增值。

2）按照规划设计，在保证ERP 业务正常、数据完整的情况下，完成从硬件、操作系统、应用、数据库层面的升级和云化转换，包括：ERP 软件版本升级、ERP 操作系统从AIX 转换为最新最稳定的SUSE、数据库从Oracle 转换至最新最稳定的HANA、硬件转换为规划中的HANA 硬件及云化资源。

3）在停机要求时间内实现系统整体切换，完成业务、数据测试。

3.3 实现系统云化和高可用

本次将ERP 应用层全面云化。从系统硬件层面，将原有封闭的AIX 小机架构切换为开放的基于X86 高性能计算资源的酒钢私有云平台上的云服务器，提高了硬件的计算能力和运行稳定性。从应用软件层面，将原有的SAP ECC6.0 EHP5 升级到最新的ECC6.0 EHP8 版本，提供了新的业务功能和优化应用性能。同时在将ERP 的应用系统全部云化的基础上进一步部署了HA 高可用架构，提高ERP 系统的稳定性。具体实现内容如下：

1）系统云化。本次系统云化实施，将新ERP 系统服务器（除生产系统数据库服务器外）全部部署在酒钢私有云平台，为其分配云计算资源池、存储资源池、网络资源池和安全资源池，并通过升级将ERP 生产系统应用服务器、ERP 开发系统应用服务器、ERP 开发系统HANA 数据库服务器、ERP 测试系统应用服务器、ERP 测试系统HANA 数据库服务器全部从物理服务器迁移到私有云平台的云服务器，同时在私有云平台上还新部署了ERP 生产系统Fiori 前端应用服务器、ERP 开发系统Fiori前端应用服务器和ERP 测试系统Fiori 前端应用服务器，如图2，图3 所示。

图2 生产系统云化架构图

图3 开发测试系统云化架构图

2）系统高可用。在ERP 生产环境中采用两台生产应用服务器部署Cluster 集群架构，集群软件采用SuSe Linux 集群软件。资源配置部署了300GB 左右的共享存储，用于SAP ERP 应用层的ASCS 服务和全局文件系统，默认情况下ASCS 服务运行在SAPPRD01 节点上，当01 节点故障时，会自动切换到02节点。ERP 生产系统在HA 架构的基础上，采用了2台以上DI 应用服务器，以提高并发用户数据负载能力。HANA 数据库采用HANA 的集群技术，默认数据库服务运行在hanaprd01 节点上，当01 节点故障时，HANA 切换到02 节点，如图4 所示。

图4 系统高可用架构图

3.4 实现数据库转换至内存数据库HANA

本次将SAP HANA 内存计算技术创新应用到酒钢ERP 系统中，充分利用了HANA 列式存储数据压缩特性、多核心并行计算特性、动态数据聚合特性、数据全内存计算特性等众多新技术，为ERP系统带来更高的性能和数据压缩比。同时未来可利用HANA 的AI 算法库为ERP 业务带来更多创新应用。

1）迁移方式和技术路线。在对酒钢ERP 系统现状充分调研的基础上，结合酒钢ERP 系统停机时间的要求，为避免升级数据库对源系统的影响，酒钢ERP 系统升级采用SAP 的DMO 升级方法和SUM迁移工具，系统从物理服务器迁移到私有云平台，数据库从ORACLE 11G 迁移至HANA 2.0 SP3。该技术路线的特点风险最小，停机时间最短，系统升级和数据库迁移一次进行，数据库层面不做变动，一次停机，同时如果发生问题，可以迅速恢复原系统进行业务操作。迁移路线图如图5 所示。

图5 迁移路线图

2）升级系统架构变迁。首先将AIX 小机的系统升级到SUSE Linux,对系统应用进行迁移到新的操作系统中，然后对ERP 系统进行升级，升级中将ORACLE 数据库迁移到HANA 数据库中，并进行参数的优化配置。升级系统架构变迁如图6所示。

图6 升组系统架构变迁

4 酒钢ERP 系统升级优化后的效果

4.1 ERP 系统升级优化后性能指标提升

通过本次升级实施，酒钢ERP 系统技术性能指标得到了大幅提升。

1）SAP ERP 系统数据库升级迁移到HANA 后，实际数据量压缩倍数达3.6 倍以上，有效缓解存储空间压力。

2）由于数据大幅压缩，数据库备份时间从8h缩减至30min，备份速度提升16 倍以上，有效缓解网络带宽压力和备份时的系统资源占用。

3）高频使用报表查询速度均有提升，部分报表提升效果非常明显，大幅提高了业务用户的工作效率，财务月结的效率也得到大幅提升，同时用户登录响应很快，有效提升了用户体验。表1 为部分报表、查询和分析时间提升表。

表1 部分报表、查询和时间分析

4.2 ERP 系统升级优化后成果和效益

1）酒钢ERP 系统从传统的ORACLE 数据库成功切换为先进的内存计算数据库HANA，ECC 应用升级到最新版本。

2）酒钢ERP 系统升级后性能得到了极大的提升，各类报表查询耗时大幅度降低，工作效率明显提升。酒钢宏兴股份公司的收发存报表查询，以前耗时2h，现在仅需要53s，速度提升135.8 倍；酒钢西部重工公司销售订单结果分析查询，以前耗时10h，现在耗时651s，速度提升55.3 倍；酒钢宏兴股份公司碳钢薄板厂冷轧成本对象差异结算查询，以前耗时3h，现在耗时425s，速度提升25.4 倍。

3）酒钢ERP 系统数据实现了较大优化压缩，数据量压缩到原来的三分之一，缓解了现有存储压力，极大节省了未来存储成本，有效优化了ERP 系统数据量。

4）新系统实现了云化，ERP 系统被迁移到酒钢私有云，节省了老旧设备淘汰需要购买新物理服务器进行替代的投入成本，并提升了系统的资源利用率、可靠性和可用性。

5）酒钢ERP 系统升级后，运行效率提升明显，生产经营工作效率提升明显，同时带来间接的管理边际效益，月结时间的提前，更及时反映公司当前的运营状态，可以更快速的做出经营决策，提高公司管理效率。

5 结论

通过本次利用内存计算和云化技术，完成了酒钢ERP 系统优化，解决了系统面临的设备老化、系统性能下降、存储增长过快导致的存储空间压力和软件版本陈旧导致的各类系统问题。ERP 系统优化后，系统全面升级，数据实现了较大压缩，性能得到了极大提升，各类报表查询耗时大幅度降低，工作效率明显提升。酒钢ERP 系统的优化实现，使得酒钢ERP 系统平台更加可靠、高效、稳定，为更好地发挥ERP 系统作为支撑集团公司业务发展的核心作用和后续的深化应用奠定了扎实的基础。