服務(wù)器虛擬化是當(dāng)今方興未艾的虛擬化技術(shù)的一個典型應(yīng)用,而Vmware在服務(wù)器虛擬化市場擁有絕對優(yōu)勢,幾乎成為x86服務(wù)器虛擬化的同義詞。虛擬化系統(tǒng)從操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序中抽取硬件,所以虛擬機不在乎實際硬件是什么,從而達到相對于硬件獨立,即使硬件服務(wù)器發(fā)生更換,也可以通過簡單的方式實現(xiàn)快速恢復(fù);虛擬化系統(tǒng)可以通過使用VMotion和FT技術(shù)實現(xiàn)虛擬化應(yīng)用在硬件服務(wù)器之間的遷移,保證系統(tǒng)運行的連續(xù)性。隨著煙草行業(yè)生產(chǎn)線規(guī)模不斷的增大、煙草信息化建設(shè)的不斷推進、以及管控系統(tǒng)功能的更加豐富,導(dǎo)致管控系統(tǒng)規(guī)模越來越大。大量的計算機、服務(wù)器等IT設(shè)備在管控系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。復(fù)雜的生產(chǎn)模式和多樣化的信息要求,整個生產(chǎn)過程對管控系統(tǒng)的依賴性越來越強,因此對管控系統(tǒng)運行可靠性要求越來越高。管控系統(tǒng)是一個高度集成的信息化系統(tǒng),系統(tǒng)由大量的PC服務(wù)器、計算機等硬件系統(tǒng)和龐大、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)構(gòu)成,不管是硬件系統(tǒng)或者是軟件系統(tǒng)出現(xiàn)的問題,必然造成系統(tǒng)的功能缺失或是系統(tǒng)停頓,直接影響到生產(chǎn)線的正常運行和信息化系統(tǒng)的癱瘓。因此對管控系統(tǒng)信息化安全的要求就日益提高。因此,在系統(tǒng)設(shè)計中采用虛擬化架構(gòu),在充分利用計算機、服務(wù)器系統(tǒng)的計算資源的前提下,利用虛擬化技術(shù)能充分提高系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)的可用性,降低由于軟硬件系統(tǒng)故障對生產(chǎn)線帶來的影響以及系統(tǒng)故障恢復(fù)時間,降低維護人員對系統(tǒng)的維護難度。
1 寶煙制絲管控系統(tǒng)改造項目概述
寶雞卷煙廠好貓品牌制絲過程智能控制系統(tǒng)改造項目,是陜西中煙2012年度的重點技術(shù)改造項目。項目主要包括對制絲線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、制絲線設(shè)備層控制系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改造。整個制絲線設(shè)備層控制系統(tǒng)以SIEMENS公司S7系列高性能處理器為主控制器,并通過PROFINET網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP和PROFIBUSPA構(gòu)成整個工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的輸入輸出信息進行采集和處理,完成設(shè)備的運行控制。同時,通過集中監(jiān)控、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和與MES系統(tǒng)的集成,滿足對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中采集、顯示和管理的要求。
2 服務(wù)器部署方案
本文重點介紹在服務(wù)器的部署過程中,如何利用虛擬化技術(shù)優(yōu)化、提高服務(wù)器組的整體可用性和降低整體擁有成本,實現(xiàn)高效、可靠兼具性價比的系統(tǒng)部署。為了實現(xiàn)本項目的設(shè)計目標,通過對系統(tǒng)功能設(shè)計的的分析,在未應(yīng)用虛擬化技術(shù)時,擬定出了以下服務(wù)器部署方案。
2.1 集中監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S(客戶機/服務(wù)器)架構(gòu)方式
在制絲中控室設(shè)置2臺I/O服務(wù)器,其作用為通過以太網(wǎng)絡(luò),接入PROFINET光纖環(huán)網(wǎng),同時通過自帶的1個以太網(wǎng)絡(luò)接口接入到中控室的管理網(wǎng)絡(luò)中,通過監(jiān)控軟件服務(wù)器平臺和I/O通訊軟件、ProfiNet網(wǎng)絡(luò)直接與控制系統(tǒng)的PLC進行數(shù)據(jù)通訊,并向監(jiān)控計算機和其他系統(tǒng)提供實時I/O數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量大、實時要求高。由此看出,這2臺I/O服務(wù)器在整個制絲集中監(jiān)控層中處于極為重要的地位,要求高可靠性和高可用性。因此我們將其配置為負載均衡+冗余模式,即2臺服務(wù)器互為冗余,并進行負載均衡,正常時2臺服務(wù)器各自承擔(dān)一部分的實時數(shù)據(jù)處理工作,以提高效率;當(dāng)一臺服務(wù)器出現(xiàn)問題后系統(tǒng)可以自動切換到另一臺服務(wù)器繼續(xù)使用,保證監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集的正常工作。
2.2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)部署應(yīng)用服務(wù)器組
生產(chǎn)管理系統(tǒng)中共配置實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理應(yīng)用服務(wù)器、文件服務(wù)器、軟件版本管理服務(wù)器共6臺服務(wù)器,形成應(yīng)用服務(wù)器組。通過部署實時數(shù)據(jù)庫軟件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件,服務(wù)器通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將從I/O服務(wù)器中采集到的PLC數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫中,為集中監(jiān)控和生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供實時/歷史數(shù)據(jù)平臺。一方面,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將采集到的PLC數(shù)據(jù)為管控系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持;另一方面,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器同時接入企業(yè)局域網(wǎng),為廠級管理系統(tǒng)提供過程數(shù)據(jù)接口,與企業(yè)的局域網(wǎng)進行可靠的數(shù)據(jù)交換;WEB服務(wù)器一方面作為車間監(jiān)控信息的WEB發(fā)布平臺,配置監(jiān)控數(shù)據(jù)WEB發(fā)布軟件,通過數(shù)據(jù)發(fā)布軟件可以為系統(tǒng)提供監(jiān)控信息的WEB發(fā)布服務(wù),用戶可以通過WEB瀏覽器方式瀏覽監(jiān)控數(shù)據(jù)和畫面;另一方面,還作為車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的WEB發(fā)布平臺,通過發(fā)布軟件可以為系統(tǒng)提供生產(chǎn)管理WEB發(fā)布服務(wù),在B/S架構(gòu)下,用戶可以通過WEB瀏覽器方式進入車間生產(chǎn)管理系統(tǒng),實現(xiàn)對制絲線的生產(chǎn)管理功能;管理應(yīng)用服務(wù)器則為系統(tǒng)提供相關(guān)管理應(yīng)用服務(wù);文件服務(wù)器則為整個系統(tǒng)提供文件及目錄服務(wù);軟件版本管理服務(wù)器是為C/S的客戶端提供軟件自動更新服務(wù)。
3 虛擬化架構(gòu)的實現(xiàn)
根據(jù)本次項目的特點,在保證所有系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)、并保證系統(tǒng)性能不降低的前提下,將對項目中的服務(wù)器系統(tǒng)和中控室監(jiān)控計算機系統(tǒng)進行虛擬化。首先采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)將服務(wù)器計算資源進行虛擬化整合,將所有的服務(wù)器計算資源、存儲資源和I/O資源整合為虛擬化資源池;在整合后的服務(wù)器系統(tǒng)中建立虛擬機系統(tǒng),并根據(jù)具體應(yīng)用對服務(wù)器計算資源的需求情況分配相應(yīng)的計算資源,然后在在虛擬機系統(tǒng)上部署相關(guān)應(yīng)用。(對于中控系統(tǒng)監(jiān)控計算機也可以采用虛擬化桌面的方式實現(xiàn)計算機操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)的統(tǒng)一、高效部署與管理,另文敘述。)以下是具體的配置方案:
⑴物理服務(wù)器選用IBM公司X3850 X5系列PC服務(wù)器,其具體配置為:IBM x3850 X5(4顆英特爾至強E7-4820八核處理器;冗余電源;18MB二級高速緩存;128GB內(nèi)存;Server Raid-M5015(含電池);支持RAID 5;雙口千兆網(wǎng)卡×4;DVD-ROM;2*146GB 2.5" SAS 硬盤/2*4GB HBA卡/三年保修。安裝在2個42U服務(wù)器機柜中,配置配置一套IBM公司的KVM矩陣控制系統(tǒng)及顯示器、鼠標、鍵盤,服務(wù)器機柜選用IBM 42U標準機柜及附件。
⑵在中控室設(shè)置3臺高性能的PC服務(wù)器,通過虛擬化方式在這3臺服務(wù)器上分別部署虛擬化的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理應(yīng)用服務(wù)器、文件服務(wù)器、軟件版本升級服務(wù)器。為保證虛擬化服務(wù)器具備足夠的網(wǎng)絡(luò)通訊帶寬,為3臺虛擬化服務(wù)器分別配置了4塊以太網(wǎng)卡,通過冗余鏈路的方式分別接入管理網(wǎng)和控制網(wǎng)。
⑶在系統(tǒng)中只配置1套SAN數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),為系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用冗余技術(shù),具備冗余的控制器和冗余的電源系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)通過冗余的光纖通道分別接入兩臺冗余配置的光纖交換機,在每臺服務(wù)器中配置2塊HBA卡,分別接入兩臺光纖交換機,獲得高達4Gbps的冗余數(shù)據(jù)通訊帶寬或高達8Gbps總帶寬,保證虛擬化系統(tǒng)及其它數(shù)據(jù)存儲的通訊速率和可靠性要求。
⑷在系統(tǒng)中部署虛擬化I/O服務(wù)器,做為2臺實體I/O服務(wù)器的備用服務(wù)器,當(dāng)兩臺實體I/O服務(wù)器其中任意一臺出現(xiàn)故障時,可以以人工方式啟動虛擬I/O服務(wù)器,與另一臺實體I/O服務(wù)器建立冗余關(guān)系,保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性與可靠性。⑸利用Vmware軟件中提供的VSA共享存儲功能,2臺實體I/O服務(wù)器不需要共享存儲硬件來實現(xiàn)共享存儲硬件的功能。
4 結(jié)語
本項目針對制絲車間服務(wù)器系統(tǒng)和中控室監(jiān)控系統(tǒng)進行虛擬化部署,使系統(tǒng)在整體的穩(wěn)定性和可維護性方面得到進一步的提升。具體表現(xiàn)為:可在所有非冗余系統(tǒng)上實現(xiàn)虛擬化遷移冗余,如OPC接口服務(wù)、WEB發(fā)布系統(tǒng)、管理應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)遷移冗余;在冗余系統(tǒng)軟件冗余的基礎(chǔ)上實現(xiàn)第二層的故障遷移冗余保護,如IFIX系統(tǒng);為數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵系統(tǒng)提供了0秒間隔切換時間的FT容災(zāi)恢復(fù)功能;虛擬機之間相對隔離,木馬、病毒不易于發(fā)生感染;在提高可用性的基礎(chǔ)上減少了所需物理服務(wù)器的數(shù)量,由原設(shè)計中的8臺服務(wù)器減少到5臺;降低了IT系統(tǒng)的運營費用、降低了整體維護難度和維護成本;加快了系統(tǒng)故障恢復(fù)的速度,縮短系統(tǒng)停機時間;減少了服務(wù)器配置所需時間,部署新的虛擬機的工作就是拷貝、部署;大幅提高服務(wù)器的可用性,極大地提高服務(wù)器資源的利用率及負載均衡水平。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標題:服務(wù)器虛擬化技術(shù)在管控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
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