服務器虛擬化是當今方興未艾的虛擬化技術的一個典型應用，而Vmware在服務器虛擬化市場擁有絕對優勢，幾乎成為x86服務器虛擬化的同義詞。虛擬化系統從操作系統和應用程序中抽取硬件，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，即使硬件服務器發生更換，也可以通過簡單的方式實現快速恢復；虛擬化系統可以通過使用VMotion和FT技術實現虛擬化應用在硬件服務器之間的遷移，保證系統運行的連續性。隨著煙草行業生產線規模不斷的增大、煙草信息化建設的不斷推進、以及管控系統功能的更加豐富，導致管控系統規模越來越大。大量的計算機、服務器等IT設備在管控系統中得到了大量的應用。復雜的生產模式和多樣化的信息要求，整個生產過程對管控系統的依賴性越來越強，因此對管控系統運行可靠性要求越來越高。管控系統是一個高度集成的信息化系統，系統由大量的PC服務器、計算機等硬件系統和龐大、復雜的軟件系統構成，不管是硬件系統或者是軟件系統出現的問題，必然造成系統的功能缺失或是系統停頓，直接影響到生產線的正常運行和信息化系統的癱瘓。因此對管控系統信息化安全的要求就日益提高。因此，在系統設計中采用虛擬化架構，在充分利用計算機、服務器系統的計算資源的前提下，利用虛擬化技術能充分提高系統的軟硬件系統的可用性，降低由于軟硬件系統故障對生產線帶來的影響以及系統故障恢復時間，降低維護人員對系統的維護難度。
1 寶煙制絲管控系統改造項目概述
寶雞卷煙廠好貓品牌制絲過程智能控制系統改造項目，是陜西中煙2012年度的重點技術改造項目。項目主要包括對制絲線網絡系統、制絲線設備層控制系統、集中監控系統、生產管理系統、LED顯示系統和視頻監控系統的改造。整個制絲線設備層控制系統以SIEMENS公司S7系列高性能處理器為主控制器，并通過PROFINET網絡、工業現場總線PROFIBUS-DP和PROFIBUSPA構成整個工業通訊網絡，實現對現場設備的輸入輸出信息進行采集和處理，完成設備的運行控制。同時，通過集中監控、生產管理系統和與MES系統的集成，滿足對生產數據的集中采集、顯示和管理的要求。
2 服務器部署方案
本文重點介紹在服務器的部署過程中，如何利用虛擬化技術優化、提高服務器組的整體可用性和降低整體擁有成本，實現高效、可靠兼具性價比的系統部署。為了實現本項目的設計目標，通過對系統功能設計的的分析，在未應用虛擬化技術時，擬定出了以下服務器部署方案。
2.1 集中監控系統采用C/S（客戶機/服務器）架構方式
在制絲中控室設置2臺I/O服務器，其作用為通過以太網絡，接入PROFINET光纖環網，同時通過自帶的1個以太網絡接口接入到中控室的管理網絡中，通過監控軟件服務器平臺和I/O通訊軟件、ProfiNet網絡直接與控制系統的PLC進行數據通訊，并向監控計算機和其他系統提供實時I/O數據，數據量大、實時要求高。由此看出，這2臺I/O服務器在整個制絲集中監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臺服務器互為冗余，并進行負載均衡，正常時2臺服務器各自承擔一部分的實時數據處理工作，以提高效率；當一臺服務器出現問題后系統可以自動切換到另一臺服務器繼續使用，保證監控系統和數據采集的正常工作。
2.2 生產管理系統部署應用服務器組
生產管理系統中共配置實時數據庫服務器、關系數據庫服務器、WEB服務器、管理應用服務器、文件服務器、軟件版本管理服務器共6臺服務器，形成應用服務器組。通過部署實時數據庫軟件和關系數據庫軟件，服務器通過監控網絡將從I/O服務器中采集到的PLC數據存入實時數據庫中，為集中監控和生產管理系統提供實時/歷史數據平臺。一方面，數據庫服務器將采集到的PLC數據為管控系統提供基礎數據，為生產管理系統提供數據支持；另一方面，數據庫服務器同時接入企業局域網，為廠級管理系統提供過程數據接口，與企業的局域網進行可靠的數據交換；WEB服務器一方面作為車間監控信息的WEB發布平臺，配置監控數據WEB發布軟件,通過數據發布軟件可以為系統提供監控信息的WEB發布服務，用戶可以通過WEB瀏覽器方式瀏覽監控數據和畫面；另一方面，還作為車間生產管理系統的WEB發布平臺，通過發布軟件可以為系統提供生產管理WEB發布服務，在B/S架構下，用戶可以通過WEB瀏覽器方式進入車間生產管理系統，實現對制絲線的生產管理功能；管理應用服務器則為系統提供相關管理應用服務；文件服務器則為整個系統提供文件及目錄服務；軟件版本管理服務器是為C/S的客戶端提供軟件自動更新服務。
3 虛擬化架構的實現
根據本次項目的特點，在保證所有系統功能得以實現、并保證系統性能不降低的前提下，將對項目中的服務器系統和中控室監控計算機系統進行虛擬化。首先采用服務器虛擬化技術將服務器計算資源進行虛擬化整合，將所有的服務器計算資源、存儲資源和I/O資源整合為虛擬化資源池；在整合后的服務器系統中建立虛擬機系統，并根據具體應用對服務器計算資源的需求情況分配相應的計算資源，然后在在虛擬機系統上部署相關應用。（對于中控系統監控計算機也可以采用虛擬化桌面的方式實現計算機操作系統和應用軟件系統的統一、高效部署與管理，另文敘述。）以下是具體的配置方案：
⑴物理服務器選用IBM公司X3850 X5系列PC服務器，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內存；Server Raid-M5015(含電池)；支持RAID 5；雙口千兆網卡×4；DVD-ROM；2*146GB 2.5" SAS 硬盤/2*4GB HBA卡/三年保修。安裝在2個42U服務器機柜中，配置配置一套IBM公司的KVM矩陣控制系統及顯示器、鼠標、鍵盤，服務器機柜選用IBM 42U標準機柜及附件。
⑵在中控室設置3臺高性能的PC服務器，通過虛擬化方式在這3臺服務器上分別部署虛擬化的實時數據庫服務器、關系數據庫服務器、WEB服務器、管理應用服務器、文件服務器、軟件版本升級服務器。為保證虛擬化服務器具備足夠的網絡通訊帶寬，為3臺虛擬化服務器分別配置了4塊以太網卡，通過冗余鏈路的方式分別接入管理網和控制網。
⑶在系統中只配置1套SAN數據存儲系統，為系統提供海量數據存儲。數據存儲系統采用冗余技術，具備冗余的控制器和冗余的電源系統。數據存儲系統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的冗余數據通訊帶寬或高達8Gbps總帶寬，保證虛擬化系統及其它數據存儲的通訊速率和可靠性要求。
⑷在系統中部署虛擬化I/O服務器,做為2臺實體I/O服務器的備用服務器，當兩臺實體I/O服務器其中任意一臺出現故障時，可以以人工方式啟動虛擬I/O服務器，與另一臺實體I/O服務器建立冗余關系，保證監控系統的安全性與可靠性。⑸利用Vmware軟件中提供的VSA共享存儲功能，2臺實體I/O服務器不需要共享存儲硬件來實現共享存儲硬件的功能。
4 結語
本項目針對制絲車間服務器系統和中控室監控系統進行虛擬化部署，使系統在整體的穩定性和可維護性方面得到進一步的提升。具體表現為：可在所有非冗余系統上實現虛擬化遷移冗余，如OPC接口服務、WEB發布系統、管理應用系統實現遷移冗余；在冗余系統軟件冗余的基礎上實現第二層的故障遷移冗余保護，如IFIX系統；為數據庫等關鍵系統提供了0秒間隔切換時間的FT容災恢復功能；虛擬機之間相對隔離，木馬、病毒不易于發生感染；在提高可用性的基礎上減少了所需物理服務器的數量，由原設計中的8臺服務器減少到5臺；降低了IT系統的運營費用、降低了整體維護難度和維護成本；加快了系統故障恢復的速度，縮短系統停機時間；減少了服務器配置所需時間，部署新的虛擬機的工作就是拷貝、部署；大幅提高服務器的可用性，極大地提高服務器資源的利用率及負載均衡水平。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://m.hanmeixuan.com/
本文標題：服務器虛擬化技術在管控系統改造中的應用
相關文章
