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摘要：隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和信息化程度的不斷提高，企業(yè)越來越依賴于信息系統(tǒng)來支撐各類業(yè)務(wù)，科研生產(chǎn)能否正常運轉(zhuǎn)已與信息系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性息息相關(guān)。由于單數(shù)據(jù)中心架構(gòu)存在單點運行風險，若數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難性的破壞，將導致數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有信息系統(tǒng)癱瘓，所以搭建同城雙中心災備系統(tǒng)，是提高系統(tǒng)可用性、可靠性和安全性的有效解決辦法。將從不同層面對同城雙中心災備系統(tǒng)建設(shè)進行技術(shù)研究和分析。

關(guān)鍵詞：同城災備；數(shù)據(jù)復制傳輸技術(shù)；Oracle-DataGuard；災備系統(tǒng)

作為信息化平臺的運行載體，數(shù)據(jù)中心承載了主機系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全設(shè)備及動環(huán)系統(tǒng)等一系列信息化要素。在日常運行過程中，為了解決如服務(wù)器死機、數(shù)據(jù)庫宕庫、系統(tǒng)病毒感染、運維人員誤操作、存儲設(shè)備損壞等這些原因?qū)е碌臉I(yè)務(wù)系統(tǒng)停機或者業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)丟失等情況，IT人員會利用技術(shù)手段搭建專業(yè)的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，通過合理的策略調(diào)度，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)從應用主機的硬盤或磁盤陣列備份到專用的備份存儲或物理磁帶庫設(shè)備，從而保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全，可應對單數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)破壞或數(shù)據(jù)丟失情況。但如果發(fā)生地震、火災、恐怖襲擊等整個數(shù)據(jù)中心都被破壞的情況，單數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)保護明顯是不夠的，需建立異地數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)，考慮到實施難度和實施成本等方面的因素，目前采用較多的是搭建同城雙中心災備系統(tǒng)，應對跨中心級別的數(shù)據(jù)破壞，保障數(shù)據(jù)安全，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性和可靠性。同城容災，一般是指在一個城市內(nèi)符合規(guī)定距離的不同地點建立2個數(shù)據(jù)中心（通常2個數(shù)據(jù)中心之間的建設(shè)距離建議在200km之內(nèi)）。2個數(shù)據(jù)中心的功能定位不同：其中一個數(shù)據(jù)中心定義為生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，配備信息化平臺運行所需的所有軟硬件要素，負責為公司科研生產(chǎn)信息系統(tǒng)正常運行提供穩(wěn)定的平臺支撐；另一個數(shù)據(jù)中心定義為災備數(shù)據(jù)中心，配備相應的軟硬件備份設(shè)備（備份設(shè)備可以和生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心一樣配置全要素的軟硬件設(shè)備，也可以僅配備可提供支持核心系統(tǒng)運行的部分軟硬件設(shè)備），并結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的實際情況搭建同城災備系統(tǒng)，通過專業(yè)軟件的自動化調(diào)度，定期將生產(chǎn)信息化數(shù)據(jù)從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心備份至災備數(shù)據(jù)中心，負責對生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的信息數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)和信息設(shè)備進行容災管理。當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難或者破壞時，災備數(shù)據(jù)中心可以臨時或正式接管生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的部分功能或全部功能，為企業(yè)科研生產(chǎn)提供信息化支撐能力，同時可以將備份數(shù)據(jù)恢復至生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，并恢復生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行，從而支持科研生產(chǎn)的正常開展。

1同城雙中心災備系統(tǒng)建設(shè)

企業(yè)災備系統(tǒng)建設(shè)是一個復雜而龐大的系統(tǒng)工程，涉及到機房基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、應用系統(tǒng)等不同層面的規(guī)劃和建設(shè)，每個環(huán)節(jié)都擁有本專業(yè)獨立的一套技術(shù)體系，實現(xiàn)方式和影響因素各不相同[1]。

1.1機房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

按照理論規(guī)劃，企業(yè)在基礎(chǔ)建設(shè)時，應該同時規(guī)劃生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心的相關(guān)建設(shè)，但是實際建設(shè)中，考慮到同城災備系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模和建設(shè)成本等因素，很多企業(yè)會優(yōu)先建設(shè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心優(yōu)先投入使用，先讓科研生產(chǎn)信息化系統(tǒng)穩(wěn)定運行起來，后面隨著企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的逐步發(fā)展，再后一步進行災備數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。同城災備數(shù)據(jù)中心建設(shè)的首要問題是機房地理位置的選擇，是否滿足各種次生災害的預防要求，如防火、防水、防電磁干擾、防地質(zhì)災害等因素，不建議將數(shù)據(jù)中心建設(shè)在強電磁輻射或地震斷裂帶等自然災害活動頻繁的地區(qū)。其次，生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心之間的物理距離是否滿足同城雙中心的建設(shè)要求（理論距離范圍控制在200km之內(nèi)），若生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心之間距離較長，其網(wǎng)絡(luò)鏈路建設(shè)成本較高，不利于數(shù)據(jù)量較大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸，若距離較短，則不能完全實現(xiàn)各種災難的預防，遇到較大的自然災難時，可能會同時波及到2個數(shù)據(jù)中心。再次，是機房基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，包括電力接入（雙路市電及UPS）、動環(huán)能源負載規(guī)劃、消防給排水、周邊交通情況等要與生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心完全分離，以便在災難發(fā)生時，災備數(shù)據(jù)中心可以不依賴生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心而獨立運行。最后，要考慮災備數(shù)據(jù)中心的機房建設(shè)是否滿足業(yè)務(wù)安全性及信息化應用系統(tǒng)部署的基本要求，例如機房安防監(jiān)控如何部署，雙中心之間的通信網(wǎng)絡(luò)如何規(guī)劃，包括IP網(wǎng)絡(luò)和SAN網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)線路是否符合冗余設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)置是否滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的訪問需求等。

1.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)

根據(jù)其作用不同，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為計算網(wǎng)絡(luò)、存儲網(wǎng)絡(luò)和對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。其中計算網(wǎng)絡(luò)用來實現(xiàn)同城雙中心災備系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器設(shè)備之間的通信，根據(jù)計算節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲的不同要求，可以基于千兆、萬兆以太網(wǎng)等不同性能的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；存儲網(wǎng)絡(luò)用來實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器和存儲設(shè)備或是存儲設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，通?；贔C、千兆和萬兆IP網(wǎng)絡(luò)（iSCSI、NFS、CIFS等）或是Infiniband網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；服務(wù)網(wǎng)絡(luò)用來為互聯(lián)網(wǎng)或是局域網(wǎng)用戶提供服務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不高，通常采用百兆或是千兆以太網(wǎng)絡(luò)即可。同城災備網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院蜆I(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復的可靠性，一般建議在災備數(shù)據(jù)中心與生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心之間建立裸光纖網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實際情況選擇配套的網(wǎng)絡(luò)帶寬。成熟的災備網(wǎng)絡(luò)鏈路會根據(jù)具體的業(yè)務(wù)功能規(guī)劃多條光纖鏈路，包括專用的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路、存儲網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路、備份網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路、管理網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路等等。一般銀行系統(tǒng)、金融行業(yè)、大型企業(yè)或運營商等會建立自己的專用災備網(wǎng)絡(luò)鏈路，而小型公司會綜合考慮生產(chǎn)應用和鏈路投入成本的問題，一般會選擇租用網(wǎng)絡(luò)鏈路來進行災備業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

1.3數(shù)據(jù)復制傳輸架構(gòu)建設(shè)

在構(gòu)建容災系統(tǒng)所涉及的諸多要素中，雙中心之間的數(shù)據(jù)復制傳輸技術(shù)是關(guān)鍵，必須確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)及時同步，確保有2份冗余數(shù)據(jù)，只有保證了數(shù)據(jù)的安全可用，當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時，應用或是業(yè)務(wù)的恢復才有可能。正常情況下系統(tǒng)的各種應用在數(shù)據(jù)中心運行，數(shù)據(jù)在生產(chǎn)、使用、加工、存儲和備份的過程中，數(shù)據(jù)流會經(jīng)過應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)服務(wù)器、生產(chǎn)存儲和備份存儲全部流程或是其中的幾個流程，那數(shù)據(jù)傳輸就可以在這些流程的任一層次上實現(xiàn)。具體在哪一層實現(xiàn)，主要和單位對業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)的容災目標有關(guān)，最終是實現(xiàn)數(shù)據(jù)級的災備？還是實現(xiàn)應用級的災備？或是數(shù)據(jù)級和應用級都要達到的雙活容災？一般應用級的容災可以通過服務(wù)器主機層面或數(shù)據(jù)庫層的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)級容災可以通過存儲層的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)來實現(xiàn)，若是雙活容災，不僅需要在主機層、數(shù)據(jù)庫層和存儲層都進行技術(shù)構(gòu)建，同時也要求網(wǎng)絡(luò)層、動環(huán)系統(tǒng)甚至中間件等都具備容災能力，這是個比較復雜、全系統(tǒng)層面的災備建設(shè)。1.3.1基于存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)復制技術(shù)。存儲層的數(shù)據(jù)復制傳輸[2]，要求存儲設(shè)備必須采用同一廠家同一系列的且都安裝有數(shù)據(jù)復制模塊的高端存儲平臺，在兩端存儲上安裝數(shù)據(jù)傳輸軟件，兩個中心之間通過數(shù)據(jù)復制軟件的調(diào)度，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心兩端存儲之間的數(shù)據(jù)復制，復制可以是“一對一”復制方式，也可以是“一對多或多對一”的方式，而且復制可以是雙向的。數(shù)據(jù)復制是基于存儲數(shù)據(jù)塊級別的數(shù)據(jù)同步，與前端應用無關(guān)，數(shù)據(jù)傳輸時系統(tǒng)并不會判斷數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容，數(shù)據(jù)傳輸軟件只要檢測到有新的數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生就啟動數(shù)據(jù)傳輸機制，這種方法適用于底層存儲結(jié)構(gòu)平臺單一、服務(wù)器平臺構(gòu)成復雜、上層應用繁多的IT系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)級的容災方案，不適合于復雜、異構(gòu)存儲平臺的容災場景。一般包括同步復制和異步復制[3]。同步方式：即生產(chǎn)存儲和備份存儲之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步更新，應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)寫入生產(chǎn)存儲時，數(shù)據(jù)復制軟件識別到有新的數(shù)據(jù)塊落盤時，立刻調(diào)用程序?qū)⑿碌臄?shù)據(jù)塊寫入備份存儲，備份存儲寫操作完成后，生產(chǎn)服務(wù)器才給前方應用返回數(shù)據(jù)落盤確認信息，即生產(chǎn)存儲和備份存儲之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步更新，確保生產(chǎn)端和備份端的數(shù)據(jù)一致，當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難時，不會造成數(shù)據(jù)丟失，可實現(xiàn)RPO為零。異步方式：即生產(chǎn)存儲和備份存儲之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)異步更新，應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)寫入生產(chǎn)存儲時，數(shù)據(jù)塊落盤的同時立刻給前方應用返回數(shù)據(jù)落盤確認信息時，并不會等待數(shù)據(jù)復制軟件將新的數(shù)據(jù)塊寫入備份存儲，即生產(chǎn)數(shù)據(jù)先寫入生產(chǎn)存儲，備份數(shù)據(jù)會延遲寫入備份存儲，當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難時，網(wǎng)絡(luò)中斷可能造成最后一次數(shù)據(jù)并沒有寫入備份存儲，造成生產(chǎn)數(shù)據(jù)丟失。1.3.2基于主機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復制技術(shù)。主機層面數(shù)據(jù)復制技術(shù)，主要是在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器主機之間建立數(shù)據(jù)傳輸通道，在生產(chǎn)服務(wù)器和災備服務(wù)器上安裝專業(yè)的主機數(shù)據(jù)傳輸管理軟件，并根據(jù)實際情況配置自動調(diào)用策略，通過專業(yè)軟件的調(diào)度定時完成雙中心之間的數(shù)據(jù)復制，當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心發(fā)生數(shù)據(jù)破壞時，可通過災備數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器恢復備份數(shù)據(jù)，從而進一步快速恢復業(yè)務(wù)應用，提高企業(yè)應用系統(tǒng)的容災能力[4]。主機層面的數(shù)據(jù)復制技術(shù)是基于應用層面的業(yè)務(wù)級數(shù)據(jù)同步，與存儲層面的數(shù)據(jù)復制技術(shù)不同，它和底層的存儲平臺無關(guān)，并不要求生產(chǎn)存儲和備份存儲必須同構(gòu)。只需要在生產(chǎn)服務(wù)器和備份服務(wù)器上安裝專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸軟件，當生產(chǎn)應用數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)更新時，數(shù)據(jù)傳輸軟件將新的應用數(shù)據(jù)復制到備份服務(wù)器端，為了確保數(shù)據(jù)的快速同步，此技術(shù)對主機性能要求較高，且數(shù)據(jù)復制時會占用大量的主機資源，在數(shù)據(jù)復制過程中占用了大量較大的CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)資源，嚴重時會影響應用系統(tǒng)的正常使用，不適合大規(guī)模推廣，一般較少使用。1.3.3基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)復制技術(shù)[5]。應用系統(tǒng)層一般會選擇在數(shù)據(jù)庫層面進行數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)庫作為支撐應用系統(tǒng)運行的核心部分，應用系統(tǒng)的高可用直接依賴數(shù)據(jù)庫的高可用，很多企業(yè)的核心應用系統(tǒng)大多是基于數(shù)據(jù)庫平臺開發(fā)的，數(shù)據(jù)庫承載了應用系統(tǒng)的所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，若數(shù)據(jù)庫平臺發(fā)生故障，造成數(shù)據(jù)丟失，短時間內(nèi)無法修復，將直接影響信息系統(tǒng)的正常運行，單實例節(jié)點的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)無法滿足應用系統(tǒng)高可用及業(yè)務(wù)連續(xù)性的需求，因此針對數(shù)據(jù)庫的高可用建設(shè)是很有必要的。常用的基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)復制技術(shù)是通過數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)日志同步功能來實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸復制，其中以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫的DataGuard數(shù)據(jù)復制技術(shù)為代表，需要在生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫主機上安裝DG軟件，通過Oracle數(shù)據(jù)庫的日志同步功能，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和DG備庫之間的數(shù)據(jù)同步。數(shù)據(jù)傳輸過程不會占用太多的主機資源，但是為了確保日志數(shù)據(jù)能及時同步，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和DG備用數(shù)據(jù)庫之間的網(wǎng)絡(luò)要求較高，建議使用萬兆SAN網(wǎng)絡(luò)。由于Oracle-DG同步庫的搭建操作較復雜，對DBA的技術(shù)要求較高，需要數(shù)據(jù)庫管理人員有豐富的運維經(jīng)驗和扎實的專業(yè)知識，并在運維工作中嚴謹細致，有足夠的工作責任心。Oracle數(shù)據(jù)庫的DataGuard數(shù)據(jù)復制架構(gòu)在生產(chǎn)主庫構(gòu)建基于分布式的數(shù)據(jù)庫集群，通過2個節(jié)點的RAC數(shù)據(jù)庫對外提供訪問服務(wù)，同時構(gòu)建基于Oracle-DataGuard技術(shù)的冷備庫環(huán)境，通過Oracle數(shù)據(jù)庫獨有的日志閃回技術(shù)能夠達到生產(chǎn)主庫和冷備庫之間的數(shù)據(jù)庫同步，該架構(gòu)具備幾點優(yōu)勢：①RAC集群的2個節(jié)點可以自動實現(xiàn)負載均衡，當前端應用系統(tǒng)訪問會話數(shù)較多時，負載均衡程序會根據(jù)會話訪問隊列進行合理的負載分流，防止會話擁堵，有效提高應用系統(tǒng)的訪問效率；②可提供數(shù)據(jù)庫高可用，RAC集群的2個節(jié)點可同時對外提供并發(fā)訪問，若其中一個節(jié)點故障后，另一個節(jié)點可自動接管數(shù)據(jù)庫的所有業(yè)務(wù)并繼續(xù)提供服務(wù)，前端業(yè)務(wù)訪問無中斷；③故障容錯和無縫切換功能，將硬件和軟件錯誤造成的影響最小化；④通過并行執(zhí)行技術(shù)提高事務(wù)響應時間——通常用于數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；⑤通過橫向擴展提高每秒交易數(shù)和連接數(shù)——通常用于聯(lián)機事務(wù)系統(tǒng)；⑥節(jié)約硬件成本，可以用多個廉價PC服務(wù)器代替昂貴的小型機或大型機，同時節(jié)約相應的維護成本；⑦可擴展性好，方便添加刪除節(jié)點，便于擴展軟硬件資源。構(gòu)建基于Oracle-DataGuard技術(shù)的冷備庫環(huán)境，生產(chǎn)主庫與備庫之間采用“塊對塊”的日志復制進行構(gòu)建，運行時主、備節(jié)點之間通過日志同步來保證數(shù)據(jù)的一致性，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫快速切換與災難性恢復。在對主數(shù)據(jù)庫影響很小的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)主、備庫的同步，結(jié)合Oracle閃回技術(shù)可達到如下目標：①通過程序自動化調(diào)度，生產(chǎn)集群庫與容災庫可進行實時數(shù)據(jù)同步，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同城容災的目的；②日常運行中，在沒有數(shù)據(jù)恢復業(yè)務(wù)的時候，災備中心的容災數(shù)據(jù)庫可提供查詢、報表類只讀服務(wù)，因為報表類的業(yè)務(wù)模塊在運行時對數(shù)據(jù)庫的CPU、內(nèi)存的消耗都非常高，尤其是在業(yè)務(wù)高峰期時，運行報表類業(yè)務(wù)更是對系統(tǒng)負載雪上加霜，讓災備庫代替生產(chǎn)庫承擔報表查詢業(yè)務(wù)，可有效減低生產(chǎn)庫的訪問壓力；③當生產(chǎn)中心的RAC集群生產(chǎn)庫發(fā)生故障時，災備中心的DataGuard災備庫可快速切換為生產(chǎn)庫，提供業(yè)務(wù)訪問，提高生產(chǎn)業(yè)務(wù)連續(xù)性。

2結(jié)束語

建立同城雙中心災備系統(tǒng)是信息安全應急工作的一個重要環(huán)節(jié)，對于保障企業(yè)科研生產(chǎn)安全運行有著重大意義。本文介紹了國家標準對災難與恢復的相關(guān)體系要求，探討了同城雙中心災備系統(tǒng)建設(shè)中基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)體系和數(shù)據(jù)存儲等方面的技術(shù)要點，為企業(yè)建設(shè)同城雙中心災備系統(tǒng)提供了參考。該如何選擇同城雙中心災備系統(tǒng)的建設(shè)模式，對于各個企業(yè)而言并沒有一個統(tǒng)一的模式，每個單位所實施的災備方案都是依據(jù)其業(yè)務(wù)需求與IT策略來制定的，至于具體方式的選擇，要綜合考慮實施的復雜度、建設(shè)成本、可承受的折中風險等諸多因素，根據(jù)不同的要求和應用特性去選擇最合適的方案。

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作者:朱潤娟 肖菊香 陳小嬌 張小文 單位:成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司