【技术前沿】工业私有云在邯钢一炼钢供水系统应用研究

工业私有云是WitLinc公司推出的一套服务器虚拟化解决方案，只需极少的投资即可通过经济高效的服务器整合和业务连续性，为公司提供企业级IT管理。云是个概念，而不是具体技术，云是网络、互联网的一种比喻说法。虚拟化和云服务技术正在快速的发展，新的概念、观点、产品不断涌现。虚拟化是一种具体技术，指把硬件资源虚拟化，实现隔离性、可扩展性、安全性、资源可充分利用等特点的产品。服务器虚拟化技术受到了人们的高度重视，普遍认为虚拟化将成为数据中心的重要组成部分。

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虚拟化技术分类

1.硬件虚拟化：硬件虚拟化，其代表产品VMware、Virtual PC 、VirtualBox。就是用软件来虚拟一台标准电脑的硬件配置，如CPU 、内存、硬盘、声显卡、光驱等成为一台虚拟的裸机 。

2.操作系统虚拟化：操作系统虚拟化，其代表产品为SWSoft公司Virtuozz0就是以原操作系统为母体样本。利用虚拟化软件克隆出多个新系统。

3.应用虚拟化：Microsoft Application Virtualization fApp-V：主要针对企业内部的软件分发，方便了企业桌面的统一配置和管理，支持同时使用同一程序的不同版本、在客户端第一次运行程序时可以实现边用边下载等。VMware ThinApp：不需要第三方平台，直接把虚拟引擎和软件打包成单文件，分发简单，支持同时运行一个软件的多个版本，但是和系统的结合不够紧密。主要用于企业软件分发。WitLinc工业私有云虚拟化平台以微软Hyper-V环境为基础，结合工业现场应用需求，从虚拟化平台底层融入适合工业现场安全稳定运行的元素，从而有效保证工业生产业务连续稳定运行。

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邯钢一炼钢供水SCADA系统现状

邯钢一炼钢供水SCADA系统建成10多年之久，原有系统比较老旧，系统漏洞难于打补丁，原有应用软件在新机型操作系统下不支持，较新型管理和操作模式相对滞后。供水系统共八套SCADA系统，操作系统均是Windows XP，其中六套是FactoryTalk View SE V5.1，两套Wincc V6.2，操作系统和SCADA软件已逐渐停产或版本停售。由于系统运行时间已久，计算机自身性能下降，资源容量已日趋减少，系统出现频繁卡顿情况，给计算机硬件维护和SCADA软件系统维护带来较大的工作量。系统架构图如下图1。

图1 系统架构

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WitLinc工业私有云

WitLinc工业私有云包含硬件架构和软件部分， 工业私有云硬件是在紧凑型机箱内根据用户需求配置3-64个计算节点和存储节点，配置相应的网络交换节点、电源节点和安全节点。软件部分包括虚拟化平台、web管理页面、多系统画面切换、统一报警信息提醒、统一数据连接接口、子系统操作记录查询、关键历史数据查询等内容。WitLinc工业私有云虚拟化平台以微软Hyper-V环境为基础，结合工业现场应用需求，从虚拟化平台底层融入适合工业现场安全稳定运行的元素，从而有效保证工业生产业务连续稳定运行。工业私有云广泛支持在虚拟化环境中同时运行不同类型的操作系统，包括32位和64位的多种不同服务器平台操作系统，例如Win2000、WindowsXP、Win7、WinServer、Linux等操作系统。

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研究解决方案

基于以上原因，考虑到该监控系统作为供水系统的核心、系统正常运行的“心脏”，为了保证系统的连续稳定运行，避免由于以上问题可能造成的停机风险，拟采用工业私有云WitLinc方案：

1.方案内容

1)利用一钢水站L1现有的网络架构，采用一套工业私有云服务器替换掉八套原有的计算机，将工业私有云放在供水系统集控室内。

2)在不改变原有计算机系统和源程序的前提下，采用虚拟化技术将八套系统原封不动的做系统迁移。

3)迁移后的文件拷贝到工业私有云服务器的虚拟机里，无需做任何设置的情况下，以文件的形式将原系统和程序运行起来。

2.方案特点

1)采用工业私有云虚拟化迁移方案，保证了与原系统的完整性和一致性。

2)工业私有云平台内部配置了高可用性功能的物理计算节点，这种高可用性机制使得运行在物理计算节点上的虚拟机具备了自主不停机迁移、故障自动迁移等功能，从而使得运行在虚拟机里面的各种应用程序能够不间断的运行以保证整个控制系统的不间断运行。

3)虚拟机的迁移备份工作，是在原系统不停机状态下完成，不影响系统的正常运行。

4)私有云服务器集计算、网络、安全和存储共享的超融合架构，可灵活、高效的做资源分配，合理分配每个虚拟机的资源。

5)工业私有云配备高性能工业管理型交换机，该交换机支持堆叠功能，这使得私有云平台的网络连接安全性得到充分的保证。

6)采用虚拟化技术可灵活掌握系统的可恢复性，大大降低系统停机的风险。虚拟化技术的可维护性大大减少了维护工作量。

3.系统网络拓扑图如下图2

图2 系统拓扑图

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结束语

虚拟化的优势可以减少服务器数量，降低硬件采购成本；资源利用率最大化；硬件资源可以动态调整，提高企业IT业务的灵活性、高可用性；在不中断服务的情况下，进行物理硬件调整；降低管理成本、具备更高效的灾备能力。降低维护人员的工作强度，实现少人化。

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