CN102647418A

CN102647418A - 一种控制系统环境的虚拟架构

Info

Publication number: CN102647418A
Application number: CN2012100967699A
Authority: CN
Inventors: 沈立人; 万天敏
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明涉及一种控制系统环境的虚拟架构，包括：若干台安装有虚拟机系统的物理服务器，所述虚拟机系统包括应用服务器模板以及部署在所述应用服务器模板上的控制系统环境应用服务器；以及通过光纤与所述物理服务器连接、用于安装虚拟机文件的SAN存储系统。本发明的优点在于通过虚拟化技术，使得控制系统环境所需的硬件资源得到了很好的整合，并通过虚拟机系统具有的高可用性特性，实现了控制系统环境的自动故障迁移，保证了100％的可用性，并通过虚拟交换机设置，实现了不同控制系统子网的应用的无缝迁移。

Description

一种控制系统环境的虚拟架构

技术领域

本发明涉及一种控制系统环境的虚拟架构。

背景技术

大型控制系统环境是整个控制系统的基础，用于整个控制系统的运行、管理及维护，控制系统环境包括控制系统网络、服务器系统及与控制系统相关的应用系统；开发人员及操作员可通过身份验证登录任意终端使用和共享整个控制系统的资源。

服务器系统一般包括整个控制系统的公共服务及控制系统各部分应用服务，如用来管理用户帐号及文件资源的验证服务器(NIS)及文件服务器(NFS)，以及作为运行环境的一部分，如数据库服务器、启动服务器(BOOT)、输入输出控制服务器(IOC)和相关应用服务器，如实时存档(ARCHIVE)、报警服务(ALARM)及网关服务(GATEWAY)等，共同组成了整个控制系统的服务器系统。

服务器系统上一般按照预先定义好的开发及运行环境的目录结构安装了控制系统相关的各类软件，用户登录后可按发布的标准目录结构访问和使用所有控制系统资源，从而使开发人员可方便的用来进行应用软件的开发工作。

控制系统网络用来连接所有控制设备及设备控制现场总线，不同的设备子系统可能使用不同的设备子网来分隔，以确保相互之间不干扰，并在上层建立网关以便整个控制系统环境中的应用均能够访问；特别是控制系统网关应用，必然处于两个不同的物理子网内。

由于控制系统环境存在大量的应用，不同的服务需要运行在不同的服务器上，特别是涉及到输入输出控制及在线数据存档、网关的服务，均需要很多服务器来支持这些控制系统应用。这些安装在不同的服务器上的应用对硬件的资源需求均不相同，为保证这些应用的正常服务，需要分别配置相当规模的硬件资源与之相适应，因此，必然存在着大量的资源浪费情况。同时，由于服务器硬件本身必然存在故障率，为保持整个服务器系统长期稳定运行，满足7*24小时运行的严格要求，在某些应用上还需要采用双机热备的冗余系统。另外，在控制系统环境中做出的任何应用增减，均需要对硬件及网络进行重新的资源配置，包括大量硬件的安装及配置工作。因此，发展具有资源整合、在线配置及具有自动故障迁移的控制系统环境对于减少整个控制系统环境的资源消耗，实现硬件无关的控制系统环境配置及高可用性具有十分重要的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种控制系统环境的虚拟架构，以解决大型控制系统环境中的资源整合、配置修改困难及故障时服务停止的问题。

本发明所述的一种控制系统环境的虚拟架构，它包括：

若干台安装有虚拟机系统的物理服务器，所述虚拟机系统包括应用服务器模板以及部署在所述应用服务器模板上的控制系统环境应用服务器；以及

通过光纤与所述物理服务器连接、用于安装虚拟机文件的SAN(光纤存储区域网络)存储系统。

在上述的控制系统环境的虚拟架构中，所述虚拟机系统还包括用于设置所述物理服务器的虚拟局域网地址的虚拟交换机。

在上述的控制系统环境的虚拟架构中，所述不同的物理服务器的虚拟局域网地址不同。

在上述的控制系统环境的虚拟架构中，所述控制系统环境应用服务器包括验证服务器、文件服务器、自动更新服务器、启动服务器、时间服务器、输入输出控制服务器、控制系统网关服务器、报警物理器和存档服务器。

在上述的控制系统环境的虚拟架构中，所述每台物理服务器通过至少一个光纤存储卡与所述SAN存储系统连接。

在上述的控制系统环境的虚拟架构中，所述每台物理服务器通过两个光纤存储卡与所述SAN存储系统连接。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用安装有虚拟化系统的物理服务器，实现了对大型控制系统环境(包括控制系统开发环境，控制系统运行环境以及控制系统服务器环境及其相关的控制系统网络)的虚拟化，从而实现了整个控制系统环境相关的资源整合，大大减少了硬件资源消耗及电力消耗；同时结合与物理服务器光纤连接的SAN存储系统，实现了在线的控制系统环境部署、配置及自动故障迁移的功能，提高了控制系统环境的可靠性及可用性。

附图说明

图1是本发明一种控制系统环境的虚拟架构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1所示，本发明，即一种控制系统环境的虚拟架构，它包括：

若干台安装有虚拟机系统2的物理服务器1(PC机架式服务器)；以及

通过至少一个光纤存储卡5与物理服务器1连接、用于安装虚拟机文件的SAN存储系统4。

虚拟机系统2包括应用服务器模板21、部署在应用服务器模板21上的控制系统环境应用服务器22以及用于设置物理服务器1的虚拟局域网地址的虚拟交换机23，其中，通过应用服务器模板21实现了硬件无关的控制系统应用部署方法，通过在应用服务器模板21上预装所需的操作系统及相关的控制系统应用软件，可快速部署新的控制系统环境应用服务器22，而无需安装新的物理服务器1。

本实施例中，不同的物理服务器1的虚拟局域网地址不同，从而使得不同设备子网相关的应用服务器实现在线自动故障迁移，即，将虚拟机系统2在其运行的此台物理服务器1发生故障时在线迁移至另一台处于正常状态的物理服务器1上，以确保控制系统应用不会停机。

本实施例中，控制系统环境应用服务器22可以包括验证服务器(NIS)、文件服务器(NFS)、自动更新服务器(YUM)、启动服务器(BOOT)、时间服务器(NTP)、输入输出控制服务器(IOC)、控制系统网关服务器(GATEWAY)、报警物理器(ALARM)、和存档服务器(ARCHIVE)等。以控制系统网关服务器为例，通过这种对控制系统网关的虚拟化，可以实现跨不同物理网络(指物理上无连接的两个不同的网络)的控制系统网关虚拟机及其应用的故障迁移，使得跨不同物理网络的控制系统网关可以通过简单的虚拟机软件配置实现，无需任何物理上的网关安装及网络线路配置。

本实施例中，每台物理服务器1通过两个光纤存储卡5与SAN存储系统4连接，即，每台物理服务器1均使用2根光纤连接至SAN存储系统4，通过这种在光纤存储链路上使用双路冗余的连接方式，可以确保控制系统环境100％的可用性。

本发明的虚拟架构的具体构建方法如下：

1、在物理服务器1上安装虚拟机系统2，若干虚拟机系统构成了一个集群6，通过光纤存储卡5给每台物理服务器1在SAN存储系统4中分配共享存储空间。

2、通过虚拟交换机23在每台物理服务器1设置不同虚拟局域网地址(VLAN ID)，具体来说，可分别在虚拟交换机23上添加新的虚拟网络，设置对应的VLAN ID。

3、在虚拟机系统2建立应用服务器模板21，应用服务器模板21按如下硬件资源分配原则基本可分为3类：

Type1：1块CPU，2G内存，20G硬盘；

这类应用服务器模板21可用于部署如NIS、IOC之类的控制系统环境应用服务器22；

Type2：2块CPU，4G内存，硬盘根据需要分配；

这类应用服务器模板21可用于部署如NFS、Archive之类的控制系统环境应用服务器22；

Type3：特殊型，硬件资源完全自定义；

这类应用服务器模板21可用于部署如YUM之类的控制系统环境应用服务器22，这类控制系统环境应用服务器22对CPU和RAM要求不高，而对硬盘容量需要略高；

另外，除特别需要外，如部署控制系统网关服务器，虚拟机系统2统一为单网卡(虚拟网卡)。

4、在应用服务器模板21上预安装操作系统软件及控制系统相关应用软件，并针对相关的控制系统环境需要进行配置，包括环境变量及网络配置。

5、从应用服务器模板21上部署控制系统环境应用服务器22(即从已经建立的应用服务器模板21生成应用服务器实例)。

6、按照不同的应用，即可建立相应的控制系统环境。

综上所述，本发明的优点在于通过虚拟化技术，使得控制系统环境所需的硬件资源得到了很好的整合，并通过虚拟机系统具有的高可用性特性，实现了控制系统环境的自动故障迁移，保证了100％的可用性，并通过虚拟交换机设置，实现了不同控制系统子网的应用的无缝迁移。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims

1.一种控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述架构包括：

通过光纤与所述物理服务器连接、用于安装虚拟机文件的SAN存储系统。

2.根据权利要求1所述的控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述虚拟机系统还包括用于设置所述物理服务器的虚拟局域网地址的虚拟交换机。

3.根据权利要求2所述的控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述不同的物理服务器的虚拟局域网地址不同。

4.根据权利要求1、2或3所述的控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述控制系统环境应用服务器包括验证服务器、文件服务器、自动更新服务器、启动服务器、时间服务器、输入输出控制服务器、控制系统网关服务器、报警物理器和存档服务器。

5.根据权利要求4所述的控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述每台物理服务器通过至少一个光纤存储卡与所述SAN存储系统连接。

6.根据权利要求5所述的控制系统环境的虚拟架构，其特征在于，所述每台物理服务器通过两个光纤存储卡与所述SAN存储系统连接。