基于VMware技術(shù)的工廠能管中心虛擬化平臺搭建

汪華聰 胡忠福

摘 要：VMware vCenter Server提供了一個管理基礎(chǔ)建構(gòu)的集中式可延展平臺，具有三大功能特性，高效管理、可擴展性和可延展、控制和可見性，工廠能管中心基于VMware vCenter Server的可擴展性和可延展性在原來物流虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上，通過軟硬件的擴容配置搭建了能管中心虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺，搭建后物流、能管中心的虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺的物理資源利用率得到了極大提高，系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。

關(guān)鍵詞：vCenter Server;技術(shù)方案;VM規(guī)劃;應(yīng)用效果

中圖分類號：F426.22 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0037-02

0 引言

工廠能管中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在設(shè)計初期時就存在兩種設(shè)計方案，一種是傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計方案，擬部署兩臺雙機熱備的接口服務(wù)器、1臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、1臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、1臺web服務(wù)器、1臺3D圖形工作站、1臺移動作業(yè)平臺服務(wù)器、1臺工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺服務(wù)器;一種是基于虛擬化技術(shù)的服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計方案，配置兩臺硬件服務(wù)器。究竟哪種方式更適合工廠能管中心今后的發(fā)展，工廠各位技術(shù)專家經(jīng)充分的技術(shù)論證后，認為虛擬化服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計可以減少服務(wù)器數(shù)量的增加，簡化服務(wù)器管理，同時明顯提高服務(wù)器利用率、網(wǎng)絡(luò)靈活性和可靠性等優(yōu)點是傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計無法相比的，因此虛擬化服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計方式更適合工廠能管中心的發(fā)展，力主基于虛擬化技術(shù)的服務(wù)器建構(gòu)設(shè)計方式為工廠能管中心服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計方式。

基于VMware vCenter Server的可擴展性與可延展性使動力能管中心虛擬化平臺在成品物流VMware虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺上擴展搭建成為可能。本文重點研究在已有的VMware虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上如何從軟硬件配置上實現(xiàn)工廠動力能管中心虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建。

1 VMware vCenter Server簡介

VMware vCenter Server提供了一個管理基礎(chǔ)建構(gòu)的集中式可延展平臺，具有三大功能特性，高效管理、可擴展性和可延展、控制和可見性。

1.1 高效管理

通過自動執(zhí)行主動管理，vCenter Server能夠調(diào)配資源，均衡資源和自動實現(xiàn)高可用性，從而達到相應(yīng)的服務(wù)級別要求。執(zhí)行主機配置文件管理、虛擬資源分配管理、動態(tài)資源分配、跨不同版本vCenter調(diào)配、自動重啟虛擬機、設(shè)備管理界面等功能。

1.2 控制和可見性

vCenter Server可從耽擱控制臺集中管理虛擬化主機和虛擬機，管理員能夠從一個位置深入了解虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)所有關(guān)鍵部件的配置。借助vCenter Server，虛擬環(huán)境變得更易于管理，一個管理可以管理數(shù)百個工作負載，在管理物理基礎(chǔ)架構(gòu)方面的工作效率比通常情況下提高了1倍。執(zhí)行vCenter單點登錄、清單搜索、警報和通知、原生備份和還原、備份和還原程序、遷移工具等功能。

1.3 可擴展性和可延展

vCenter Server的開放式插件體系結(jié)構(gòu)支持來自VMware及其 伙伴的大量附加功能，數(shù)百個VMware合作伙伴產(chǎn)品與vCenter Server集成，實現(xiàn)了容量管理、合規(guī)性管理、業(yè)務(wù)連續(xù)性和存儲功能。vCenter Server提供了一個可擴展的體系結(jié)構(gòu)，支持永福查看多個vCenter Server實例的狀況，并且在整個基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi)復(fù)制角色、權(quán)限和許可證。因此可以登錄所有的vCenter Server查看和搜索這些vCenter Server的清單。

2 成品物流虛擬化平臺現(xiàn)狀

物流系統(tǒng)虛擬化平臺管理軟件為VMware vSphere EnterprisePLUS 6.5，底層硬件架構(gòu)為兩臺以集群方式部署的HPE DL580 Gen9服務(wù)器，一臺序列號為424020的HDS VSP G200存儲，2臺分別激活8端口的Brocade 320交換機。物流系統(tǒng)虛擬化平臺網(wǎng)絡(luò)拓撲圖1所示。

3 能管中心網(wǎng)絡(luò)搭建技術(shù)方案

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、以及充分利用VMware虛擬架構(gòu)中虛擬機可動態(tài)在線從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器上的特性，通過VMware虛擬化集中管理的特性，根據(jù)每個業(yè)務(wù)平臺的資源消耗動態(tài)的配置虛擬化主機資源，整合所有業(yè)務(wù)平臺的物理資源，實現(xiàn)資源整合及統(tǒng)一管理。

在虛擬化的后端存儲配置上，采用集中存儲，通過VMware虛擬架構(gòu)套件生產(chǎn)出來的虛擬機的封裝文件都存放在存儲陣列上，借助存儲架構(gòu)，最大化的發(fā)揮虛擬架構(gòu)的優(yōu)勢，進行在線遷移正在運行的虛擬機（VMware VMotion）等，同時為以后的容災(zāi)方案實施打下基礎(chǔ)。

3.1 技術(shù)方案

增加2臺HPE ProLiant DL580 Gen9服務(wù)器并增加原VMware vSphere EnterprisePLUS6.5相應(yīng)license，新增設(shè)備以集群方式部署到原VMware vSphere EnterprisePLUS 6.5虛擬化平臺計算資源中，配置成共享資源，增加平臺的穩(wěn)定性和可靠性。

在原HDS G200存儲基礎(chǔ)上擴容15T可用容量給能管系統(tǒng)使用;增加的存儲資源，按能管業(yè)務(wù)專用進行邏輯配置設(shè)計，增加的磁盤柜、磁盤組、存儲接口與原物流系統(tǒng)所用的相互獨立、互不影響。

原Brocade 320 SAN交換機8端口已經(jīng)用完，現(xiàn)需擴展相應(yīng)端口模塊及l(fā)icense。

3.2 軟硬件配置技術(shù)要求

服務(wù)器選型配置技術(shù)要求：（1）配置2個Intel 16核Xeon E7-4850v4（2.1GHz/16-core/40MB/115W）CPU，可擴至四路處理器，Intel C602J 芯片組;（2）集成iLO4遠程管理，配16x16G（256GB） DDR4-2133 DIMMs內(nèi)存，最大可擴充至6TB全緩沖DDR4-2133內(nèi)存，配含2個內(nèi)存板，最大支持8個內(nèi)存板，可以配置成鏡像，在線備用或者單/多數(shù)據(jù)校驗?zāi)Ｊ?（3）內(nèi)置Smart Array P830i/2GB FBWC陣列控制器，標配5個SAS/SATA/SSD熱插拔硬盤插槽，最多擴展到10個小尺寸SAS/SATA/SSD熱插拔硬盤;（4）配置9個PCI-E 3.0插槽，其中4個PCI-E 3.0 x8，5個PCI-E 3.0 x16;（5）配置4端口千兆Flex-LOM以太網(wǎng)卡;可升級為2x10G 以太網(wǎng)卡，或者 2x10G Flex Fabric 網(wǎng)卡;（6）配置2*HP 81Q 8Gb PCI-e 單通道光纖HBA卡;（7）配置帶4個1200W（Platinum Plus）熱插拔電源（冗余配置，標配不含冗余電源，標配帶2個熱插拔電源）;標配熱插拔冗余風(fēng)扇（3+1）;（8）外置DVD-RW，4U機架式，配置3*HP 300GB 12G SAS 10K 2.5in。

4 能管中心VM規(guī)劃

在虛擬化系統(tǒng)中將規(guī)劃7套VM運行系統(tǒng)，分別對應(yīng)7個應(yīng)用程序或平臺軟件，主要包括：

（1）3D監(jiān)控系統(tǒng)主機含OPC Server主機;（2）3D監(jiān)控系統(tǒng)備機含OPC Server備機;（3）Hyper Historian實時數(shù)據(jù)庫;（4）SQL Server能管數(shù)據(jù)庫;（5）Thingworx物聯(lián)網(wǎng)平臺;（6）艾動移動作業(yè)平臺;（7）Web服務(wù)器。

5 能管中心IP地址規(guī)劃

由于能管中心電腦所在IP地址段與虛擬化平臺系統(tǒng)所在IP地址段不同，所以在對IP設(shè)置時需要在SAN交換機進行VLAN配置，以滿足網(wǎng)絡(luò)通信需要，如表1所示。

6 應(yīng)用效果

虛擬技術(shù)的發(fā)展，提高了資源的利用效率，通過共享資源的方式打破了以往服務(wù)器與應(yīng)用程序一對一的舊模式，在VMware技術(shù)應(yīng)用的背景下，項目實施的風(fēng)險得到了有效的控制，虛擬服務(wù)器的運行環(huán)境變得更加可靠。工廠物流、能管虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺運行網(wǎng)絡(luò)平臺運行了半年時間內(nèi)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。相對傳統(tǒng)的服務(wù)器運行模式，服務(wù)器集群控制有以下應(yīng)用效果：

6.1 系統(tǒng)容錯、恢復(fù)能力強

在vCenter Server高效管理下，當遇到硬件故障時，包含4臺硬件服務(wù)器的集群中只要有1臺正常，物流、能管業(yè)務(wù)都能夠持續(xù)穩(wěn)定運行，并能夠?qū)崿F(xiàn)不中斷生產(chǎn)在線維修。4臺工控虛擬化服務(wù)器在備份服務(wù)器上實現(xiàn)系統(tǒng)級的每日滾動備份，保存14天。遇到故障時，只需短短幾分鐘，就可以將系統(tǒng)恢復(fù)到14天中任何一天的狀態(tài)。同時，還持久保存了系統(tǒng)重要里程碑節(jié)點的備份快照，以便隨時分析和恢復(fù)。

6.2 動態(tài)均衡負載

在vCenter Server動態(tài)資源調(diào)配下，虛擬機不固定運行在那臺宿主機上，位于物流宿主機上的虛擬機可能漂移到能管宿主機上，同樣位于能管宿主機上的虛擬機可能漂移到物流宿主機上。vCenter Server持續(xù)地監(jiān)控整個資源池的利用率，均衡動態(tài)地調(diào)配位于每臺宿主機上的負載。

6.3 資源利用率高，節(jié)約系統(tǒng)資源

按照1：30的設(shè)計容量計算，平均每臺服務(wù)器的硬件投資僅為傳統(tǒng)部署方式的十分之一。同時，工業(yè)云部署架構(gòu)下節(jié)約的大量硬件服務(wù)器亦有效降低了中心機房能源消耗。

7 結(jié)語

成品物流、動力虛擬化平臺共有4臺硬件服務(wù)器，也稱宿主機，每臺宿主機對應(yīng)一個IP地址，在瀏覽器登錄任意一臺宿主機上創(chuàng)建一臺虛擬服務(wù)器，是非常方面快捷的，所以通過整合及虛擬化，數(shù)百臺服務(wù)器可以減少至數(shù)十臺，10%甚至更低的服務(wù)器利用率將提高到60%或更高。當其中一臺宿主機出故障時，運行在上面的虛擬機遷移到其他宿主機上運行，IT基礎(chǔ)設(shè)施的靈活性、可靠性和效率也得到改進。

參考文獻

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