论文部分内容阅读
摘要：虚拟化在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，虚拟化技术的提出可扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序可以在相互独立的空间内运行而互不影响，可显著提高计算机的工作效率。而近几年随着虚拟化技术的不断发展，虚拟架构运行的稳定性逐步提升，应用范围也越来越广泛，在各行各业中提供灵活多变的应用需求，本文我们主要运用虚拟化技术解决矿石码头装火车系统硬件版本、通讯协议及操作系统版本低、不兼容等问题，以保证系统运行的稳定性，提高装火车效率。
关键词：虚拟化；VMware 服务器；控制系统
一、背景
矿石码头1#、2#装车楼自建港以来已投入使用十年之久，建造时两台装车楼分别配备英文版2000和windows2003操作系统，期间系统整体运行较稳定，但由于装车楼为不间断作业，每天需要完成十多列装车作业，服务器及操作系统需二十四小时不停机运行，加之现有硬件设备比较陈旧，经常出现故障，并且近几年产品更新换代较快，新购置的平板电脑、服务器等硬件无法兼容原系统及软件，仅能依靠购置旧配件组装服务器替代运行，但服务器长时间运行，经常出现死机或者装车数据丢失等故障现象，造成装车作业中断，影响装车效率，给公司造成一定的经济损失。
二、虚拟化技术的应用
虚拟化可提高资源的利用率，简化系统管理，实现资源整合，降低管理复杂度，提高兼容能力，避免应用版本、数据库、操作系统等之间可能产生的冲突，同时可提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复。虚拟化技术在应用领域大致可分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化、CPU虚拟化、文件虚拟化等。
服务器虚拟化：应用了硬件虚拟化和操作系统虚拟化技术，在一台服务器运行安装多个操作系统，并且可以同时运行，就相当于多台服务器同时运行了，利用率大大提高。
存储虚拟化：是将一堆独立分布的硬盘虚拟的整合成一块硬盘，存储虚拟化的目的是方便管理和有效利用存储空间。
网络虚拟化：一般是指VPN，它将两个异地的局域网，虚拟成一个局域网，这样一些企业的OA、B/S软件，就可以像真实局域网一样进行电脑互访了。
桌面虚拟化：是在服务器上部署好桌面环境，传输到客户端电脑上，而客户端只采用瘦客户机的应用模式，即只安裝操作系统，接受服务器传输来的虚拟桌面，用户看到的就像本地真实环境一样，所有的使用其实是对服务器上的桌面进行操作。
CPU虚拟化：是对硬件虚拟化方案的优化和加强。以前是用虚拟化软件把一个CPU虚拟成多个CPU，而CPU虚拟化直接从硬件层面实现，这样大大提高的性能。
文件虚拟化：是将分布在多台电脑的文件数据虚拟成一台电脑上的，这样以前找文件要去不同的机器上查找，而现在则像在一台电脑上操作一样。
本文我们主要将依次完成服务器、存储、网络、桌面、CPU等虚拟化改造，以搭建装火车系统的运行环境，满足生产作业需求。
三、虚拟化改造方案
对装车楼服务器进行虚拟化改造，利用虚拟机软件来模拟出高性能的硬件环境及高版本软件的操作系统，使装车楼系统运行在一个具有完整硬件系统功能且完全隔离高性能环境中，并采用自动登录远程服务器的方式进行装车作业的操作。
（1）DELL vmware服务器改造：通过dell iDRAC远程管理系统，对服务器硬件参数进行预配置，安装windows 2012 server操作系统，并进行优化，加强网络安全策略，同时安装vmware虚拟化软件，建立SMB网络共享环境，配置1、2号装车楼物理主机虚拟化环境，调试桥接1、2号装车楼专用网络，通过配置计划任务实时备份1、2号装车楼装车数据。
（2）接入层交换机改造：搭建Vmware服务器，创建1、2号装车楼VLAN虚拟局域网环境，通过基于原端口MAC策略来物理隔离1、2号装车楼与服务器直接网络信号传输，保证在服务器、装车系统、PLC设备通讯时传输数据单元完整性、可用性、一致性。
（3）物理主机及软件改造：1、2号装车楼物理主机分别安装windows2012操作系统，虚拟化VMware Workstation客户端软件，调整虚拟化软件平台参数，搭建、配置1、2号装车楼物理主机虚拟化环境，修改罗克韦尔自控软件系统环境变量，编写虚拟机自控系统自动化运行脚本，修正装车ACCESS数据库视图、索引，压缩表空间，创建1、2号装车楼专用网络访问模式，隔离主机网络环境。
（4）触摸屏电脑改造：改变网络通讯工作模式，同步罗克韦尔自控系统服务器与本地客户端C/S结构参数，修改平板系统用户认证模式。
（5）系统备份改造：将原有两台旧主机操作系统及罗克韦尔装车软件，通过VMware Converter：P2V 虚拟机转换器将物理主机系统和自控环境迁移至新DELL物理主机Vmware虚拟化软件中，对虚拟机硬件配置参数、系统环境变量、装车软件工作模式、网络VLAN配置等参数，形成OVF模板，供系统崩溃后恢复虚拟机系统使用。
四、总结
运用虚拟化技术提升改造后，不仅解决了系统运行故障问题，同时为公司增加了一定的经济收益，主要体现在几下几点：
1）解决装车楼服务器主机硬件无法升级，操作系统与装车程序无法在新硬件平台升级，只能使用淘汰老旧电脑设备进行装车工作，导致宕机时间较长、可用性差问题。
2）解决原有服务器维护时间较长，系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断，通过虚拟化平台可以远程管理、维护，实时查看1、2号装车楼主机工作状态。
3）解决成本问题，无需对装车楼操作系统和应用软件进行独立改造升级，不改变目前现有网络架构环境。
4）提高工作效率和稳定性。整体系统部署时间从小时级到分钟级，硬件件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。
5）安全性高，可控性强。运行在虚拟机中的操作系统比物理机有更可靠的安全性，不容易感染病毒或木马等。方便备份还原，数据存储与服务器上，直接将虚拟机的文件备份或还原，就可以完成对整个操作系统的备份和还原。
参考文献
[1]王春海著. 虚拟化技术实践指南，机械工业出版社，2017年09月
[2]王春海著. VMware虚拟化与云计算应用案例详解（第2版），中国铁道出版社，2016年06月
[3]李晨光 朱晓彦 芮坤坤. 虚拟化与云计算平台构建，机械工业出版社，2016年10月
[4]姜凯. 桌面虚拟化实战宝典，电子工业出版社，2014年09月
（作者单位：大连港股份有限公司（矿石码头））
关键词：虚拟化；VMware 服务器；控制系统
一、背景
矿石码头1#、2#装车楼自建港以来已投入使用十年之久，建造时两台装车楼分别配备英文版2000和windows2003操作系统，期间系统整体运行较稳定，但由于装车楼为不间断作业，每天需要完成十多列装车作业，服务器及操作系统需二十四小时不停机运行，加之现有硬件设备比较陈旧，经常出现故障，并且近几年产品更新换代较快，新购置的平板电脑、服务器等硬件无法兼容原系统及软件，仅能依靠购置旧配件组装服务器替代运行，但服务器长时间运行，经常出现死机或者装车数据丢失等故障现象，造成装车作业中断，影响装车效率，给公司造成一定的经济损失。
二、虚拟化技术的应用
虚拟化可提高资源的利用率，简化系统管理，实现资源整合，降低管理复杂度，提高兼容能力，避免应用版本、数据库、操作系统等之间可能产生的冲突，同时可提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复。虚拟化技术在应用领域大致可分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化、CPU虚拟化、文件虚拟化等。
服务器虚拟化：应用了硬件虚拟化和操作系统虚拟化技术，在一台服务器运行安装多个操作系统，并且可以同时运行，就相当于多台服务器同时运行了，利用率大大提高。
存储虚拟化：是将一堆独立分布的硬盘虚拟的整合成一块硬盘，存储虚拟化的目的是方便管理和有效利用存储空间。
网络虚拟化：一般是指VPN，它将两个异地的局域网，虚拟成一个局域网，这样一些企业的OA、B/S软件，就可以像真实局域网一样进行电脑互访了。
桌面虚拟化：是在服务器上部署好桌面环境，传输到客户端电脑上，而客户端只采用瘦客户机的应用模式，即只安裝操作系统，接受服务器传输来的虚拟桌面，用户看到的就像本地真实环境一样，所有的使用其实是对服务器上的桌面进行操作。
CPU虚拟化：是对硬件虚拟化方案的优化和加强。以前是用虚拟化软件把一个CPU虚拟成多个CPU，而CPU虚拟化直接从硬件层面实现，这样大大提高的性能。
文件虚拟化：是将分布在多台电脑的文件数据虚拟成一台电脑上的，这样以前找文件要去不同的机器上查找，而现在则像在一台电脑上操作一样。
本文我们主要将依次完成服务器、存储、网络、桌面、CPU等虚拟化改造，以搭建装火车系统的运行环境，满足生产作业需求。
三、虚拟化改造方案
对装车楼服务器进行虚拟化改造，利用虚拟机软件来模拟出高性能的硬件环境及高版本软件的操作系统，使装车楼系统运行在一个具有完整硬件系统功能且完全隔离高性能环境中，并采用自动登录远程服务器的方式进行装车作业的操作。
（1）DELL vmware服务器改造：通过dell iDRAC远程管理系统，对服务器硬件参数进行预配置，安装windows 2012 server操作系统，并进行优化，加强网络安全策略，同时安装vmware虚拟化软件，建立SMB网络共享环境，配置1、2号装车楼物理主机虚拟化环境，调试桥接1、2号装车楼专用网络，通过配置计划任务实时备份1、2号装车楼装车数据。
（2）接入层交换机改造：搭建Vmware服务器，创建1、2号装车楼VLAN虚拟局域网环境，通过基于原端口MAC策略来物理隔离1、2号装车楼与服务器直接网络信号传输，保证在服务器、装车系统、PLC设备通讯时传输数据单元完整性、可用性、一致性。
（3）物理主机及软件改造：1、2号装车楼物理主机分别安装windows2012操作系统，虚拟化VMware Workstation客户端软件，调整虚拟化软件平台参数，搭建、配置1、2号装车楼物理主机虚拟化环境，修改罗克韦尔自控软件系统环境变量，编写虚拟机自控系统自动化运行脚本，修正装车ACCESS数据库视图、索引，压缩表空间，创建1、2号装车楼专用网络访问模式，隔离主机网络环境。
（4）触摸屏电脑改造：改变网络通讯工作模式，同步罗克韦尔自控系统服务器与本地客户端C/S结构参数，修改平板系统用户认证模式。
（5）系统备份改造：将原有两台旧主机操作系统及罗克韦尔装车软件，通过VMware Converter：P2V 虚拟机转换器将物理主机系统和自控环境迁移至新DELL物理主机Vmware虚拟化软件中，对虚拟机硬件配置参数、系统环境变量、装车软件工作模式、网络VLAN配置等参数，形成OVF模板，供系统崩溃后恢复虚拟机系统使用。
四、总结
运用虚拟化技术提升改造后，不仅解决了系统运行故障问题，同时为公司增加了一定的经济收益，主要体现在几下几点：
1）解决装车楼服务器主机硬件无法升级，操作系统与装车程序无法在新硬件平台升级，只能使用淘汰老旧电脑设备进行装车工作，导致宕机时间较长、可用性差问题。
2）解决原有服务器维护时间较长，系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断，通过虚拟化平台可以远程管理、维护，实时查看1、2号装车楼主机工作状态。
3）解决成本问题，无需对装车楼操作系统和应用软件进行独立改造升级，不改变目前现有网络架构环境。
4）提高工作效率和稳定性。整体系统部署时间从小时级到分钟级，硬件件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。
5）安全性高，可控性强。运行在虚拟机中的操作系统比物理机有更可靠的安全性，不容易感染病毒或木马等。方便备份还原，数据存储与服务器上，直接将虚拟机的文件备份或还原，就可以完成对整个操作系统的备份和还原。
参考文献
[1]王春海著. 虚拟化技术实践指南，机械工业出版社，2017年09月
[2]王春海著. VMware虚拟化与云计算应用案例详解（第2版），中国铁道出版社，2016年06月
[3]李晨光 朱晓彦 芮坤坤. 虚拟化与云计算平台构建，机械工业出版社，2016年10月
[4]姜凯. 桌面虚拟化实战宝典，电子工业出版社，2014年09月
（作者单位：大连港股份有限公司（矿石码头））