PLM系統架構規劃、優化方法及案例分析（上篇）
PLM系統架構規劃、優化方法及案例分析（中篇）
6 部署實施及性能調優
當系統架構設計完成，硬件資源采購就位后，即可進行PLM系統部署實施。
6.1 系統部署實施
6.1.1 系統部署前準備
系統部署前準備準要是指為系統部署工作的準備過程，主要包括以下部分內容：
●準備系統部署操作文檔（手冊）、系統部署計劃表，范例見表3；
●檢查硬件環境是否安裝就位，網絡環境，磁盤空間是否充足；
●檢查操作系統是否安裝到位，補丁是否更新；
●檢查操作系統用戶、組織是否設置正確；
●檢查服務器端第三方軟件是否安裝就位；
●檢查PLM系統許可證是否正確可用；
●如果是升級系統，需要同業務部門溝通好停機時間，并下發生產系統停機通知；
表3 PLM系統部署檢查表
6.1.2 系統部署前驗證
在生產環境PLM系統部署前，必須經歷系統部署實施驗證。一般至少要進行2輪系統部署驗證，并嚴格按照系統部署文檔操作。如果在系統驗證階段出現任何意外的錯誤信息，必須記錄在部署文檔當中，以備排查系統部署錯誤，將有可能存在的問題都一一解決。這樣，在生產環境正式部署的時候，過程就會比較順利。
6.1.3 系統部署
PLM系統部署一般遵循從下至上的原則，即先對底層的支持型組件如數據庫、卷服務進行部署安裝，再對擴展型、易用性組件如應用層服務、中間件服務進行安裝部署。對于TC系統而言，一般按照7步走的方式進行：
●安裝數據庫軟件，建立空白數據庫；
●安裝基礎版本的TC系統軟件，卷服務器，業務模型；
●安裝TC系統補丁；
●安裝企業服務器及中間件服務器；
●安裝分發服務器及其他擴展應用服務（全文檢索、可視化協調、分布式處理等服務）；
●部署二次開發程序；
●系統綜合測試
6.1.4 系統部署后處理
在生產環境部署成功后，需要根據使用環境，設立不同的計劃任務和警報器。正確合理的設定維護計劃任務，是維持PLM系統穩定運行的關鍵所在。本文列出了幾條關鍵節點，供讀者參考：
●系統定期自動備份腳本；
●定期重啟應用層服務的計劃任務；
●定期重啟中間件服務的計劃任務；
●意外當機后，自動恢復服務的腳本；
●故障遷移集群（如存在）的錯誤報警與自動恢復腳本；
●PLM系統與上下游數據接口錯誤檢查器；
6.1.5 錯誤處理預案
部署PLM系統，特別是在原系統基礎上升級部署操作時，可能會遇到不可預料的問題。為了使得PLM系統順利部署成功，需要系統各個層面（各個服務組件）的人員進行緊急磋商，建議至少4人以上參加。對安裝部署錯誤進行分級，討論是否可以在有限的停機時間內解決錯誤并完成部署。如能完成，則需做好兩手準備，即分兩組人分別進行錯誤問題處理及系統回退準備。如錯誤無法在停機時間內解決，則需要對系統進行回退操作，排查并處理錯誤后，再次尋找停機時間進行系統部署。
6.2 系統穩定性測試
在PLM系統正式上線服務前，需要進行穩定性測試。PLM實施工程師應當根據不同企業的使用場景，撰寫UAT測試文檔。對于僅支持C/S架構的系統，需要組織關鍵用戶，對系統進行全方面的測試。對于具備B/S架構的PLM系統而言，除了組織關鍵用戶進行UAT測試外，還需要對其中間件服務進行壓力測試。推薦使用LoadRunner等第三方測試軟件模擬上下班時期用戶登錄、保存操作高峰場景，突發性大數據量讀取，大數據量檢索等場景。測試結果需要記錄備案，作為系統性能調優的設計輸入。
6.3 系統性能調優
PLM性能調優主要包括服務器性能調優和客戶端性能調優兩方面，本文主要針對TC四層環境系統進行說明。
6.3.1 服務器端性能調優
以TC系統四層架構為例，服務器端性能調優應當按順序注重以下幾點：
1)數據庫參數優化：SGA大小、Process數、Open_course大小、Session數等；
2)數據庫索引優化：包括定期執行數據庫動態性能分析（ADDM）服務，定期檢查并更新數據表索引等；
3)優化FMS服務器：最大化利用內存來做FSC組件的高速緩沖，合理配置FMS啟動參數，讓客戶端連接網絡路徑最短的FSC服務器；
4)應用服務器系統IO參數優化，JAVA啟動參數優化（如基于JAVA環境），關閉調試信息日志及調整池服務管理器的暖進程數量和縮短進程最短響應時間；
5)調優中間件服務：使用64位Jrockit JAVA虛擬機，合理分配JAVA虛擬機的Heap大小，設置并行GC策略并設置GC為吞吐量優化；
6)調整TC系統參數：關閉TC_SLOW_SQL分析，設置XML消息回傳消息為最大值，提高tcserver進程自動內存回收閘值；
6.3.2 客戶端性能調優
TC四層客戶端包括B/S架構的客戶端和C/S架構的客戶端。
●B/S架構性能主要取決于瀏覽器解析能力，推薦使用Chrome或FireFox來代替IE瀏覽器，已獲得更高的性能；
●C/S架構客戶端性能優化要點：
1)提高JAVA虛擬機的Heap大小，并將Xmx和Xms設置為相同值；
2)調整GC策略，將Java GC時間間隔延遲至3600s；
3)經常整理磁盤碎片，保持系統可用內存在2G以上；
4)安裝經官方認證的顯卡驅動程序；案例分析
7 項目情況
7.1 項目簡介
某知名客車企業為了滿足更大的業務需求，從2013年開始，深化擴展PLM系統應用，并對PLM系統進行大版本升級。由原TC8.1+Oracle11g+Weblogic11g升級為TC8.3+Oracle11gR2+Weblogic12c的平臺。在現有PLM系統架構上，又增加了負載均衡集群、故障遷移集群的功能。系統功能上，增加了全配置BOM，平臺化設計等功能模塊。系統接口上，增加了與RCC、ERP、SRM系統的接口。
7.2 需求整理
PLM實施人員按照本文提出的需求分析方法對未來業務場景做了系統需求分析整理。發現原PLM系統經過2年的運行，數據庫及卷文件已包含大量垃圾數據，并且基礎架構有諸多不合理之處。同時，考慮到人服務器與主要用戶群在異地，網絡通過專線光纖，因此需要對系統資源進行重新調配。需求調研的主要參數詳見表4：
表4 某公司主要需要參數
7.3 原系統架構解析
為應對TC版本升級及大量新業務引入對系統性能的沖擊，實施人員對原PLM系統基礎架構進行分析。原系統架構圖請參見圖8。
圖8 某公司原PLM系統架構
從架構圖中可以看出，原系統雖采用TC四層架構，但是中間層和應用層和分發服務放在同一臺硬件服務器上，缺少負載均衡和故障遷移集群。實際使用過程中，中間件經常因IO錯誤中斷，導致控制臺無法登陸，客戶端響應緩慢等問題。經過SPEC查詢，TCapp1和TCDBsvr兩臺IBM X3850 X5的SiR均為334。但是根據每用戶的SDR來看，tcapp1硬件服務器的處理能力遠遠超過所需的SDR值，但是因架構不合理，資源使用情況不足，網絡和磁盤IO負載巨大，造成應用服務的瓶頸。并且，由于缺少高可用性集群，一旦任何應用層的服務組件出現問題，即會造成生產環境停機。
7.4 系統架構優化設計
配合某企業虛擬化的進程，同時，考慮到未來人員、數據增長對系統性能可能帶來的沖擊。新系統架構設計初期，就以具備高可用性及故障遷移的四層結構為基礎，測試將其中一臺X3850服務器增加內存，并劃分為3臺虛擬服務器（分別為tcapp1、tcapp2、tcweb）。優化后的系統架構詳見圖9。
圖9 優化設計后的系統架構
經測試，基于虛擬化的服務器平臺，系統IO速度較硬件服務器環境快40%左右。因此將虛擬化的tcapp1與tcapp2作為應用服務器，并在其上分別對等的布置有weblogic集群服務和應用層服務器，利用weblogic提供的集群和TC EntERPrise服務器提供的TreeCache技術，實現高可用性集群和故障遷移能力。未來還可以根據資源負載情況，不斷增加tcapp3、tcapp4...等虛擬服務器加入集群，在不停機的情況下就能滿足業務增長的需要。
tcweb則作為weblogic集群的統一入口點，并架設有tc分發服務器及weblogic、應用服務器的管理控制臺程序。tcdbsvr及tcvolsvr服務器因資源充裕負載較小，保留不變。
另外，主要設計人員和服務器分別架設在異地廠區。雖然中間網絡使用千兆專線光纖鏈接，但是卷文件傳輸還是會受到光纖轉發器性能瓶頸的影響，造成文件傳送延遲，打開大文件反應慢的問題。未解決此問題，實施人員在設計人員所在廠區的局域網內，加設一臺FSC Cache服務器，提供卷高速文件緩存服務。對于中間層數據而言，均為輕量化的數據流且對數據實時性準確率要求較高，不加設緩存服務。
7.5 系統部署實施
通過部署測試結果分析，系統升級停機時間需要30小時。經與業務部門溝通，PLM項目組將系統停機時間安排在周六下班后進行。由PLM實施顧問，實施工程師，IT技術人員，硬件維護人員連夜奮斗，共同在周日20點完成系統部署。經過一個月的運行，系統狀態良好（見圖10、圖11）。
圖10 應用層服務器負載均衡運行狀態良好
圖11 中間件服務負載均衡、高可用性運行狀態良好
8 結論
本文介紹的PLM系統架構設計方法，包括需求分析，架構設計，服務器資源分配，硬件采購，部署實施及性能優化等一系列辦法。為企業順利實施PLM項目提供了詳細的可操作說明，值得在其他PLM項目中推廣應用
名詞解析：
[1]PLM：(product lifecycle management)產品生命周期管理。根據業界權威的CIMDATA的定義，PLM是一種應用于在單一地點的企業內部、分散在多個地點的企業內部，以及在產品研發領域具有協作關系的企業之間的，支持產品全生命周期的信息的創建、管理、分發和應用的一系列應用解決方案，它能夠集成與產品相關的人力資源、流程、應用系統和信息。
[2]TeamCenter系統：Teamcenter軟件提供了一整套全方位的數字化生命周期管理解決方案，使您能最大限度地發揮您的產品知識，并利用它在產品生命周期中的每一個階段提高盈利能力和生產效率。Teamcenter 將人員、流程與知識有機地聯系起來，從而激發創造力并提高生產效率。Teamcenter 在開放式PLM基礎架構之上，為數字化生命周期管理提供了一整套完善的解決方案。
[3]SOA：SOA(Service-Oriented Architecture)，面向服務架構，它可以根據需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用。服務層是SOA的基礎，可以直接被應用調用，從而有效控制系統中與軟件代理交互的人為依賴性。
[4]SDR：Server Demand Rate，服務器性能需求參數；
參考文獻：
[1]Teamcenter Deployment Guide 8.3，Manual Revision J，2010．
[2]Siemens TeamCenter Help 8.3
[3]龍永義，大型復雜PLM系統性能及穩定性優化策略與案例分析，西門子2013年會內部資料
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