WO2023249258A1 - 원자력발전소 가상화 시스템 및 그 운용방법 - Google Patents

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WO2023249258A1
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nuclear power
power plant
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PCT/KR2023/006663
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김민석
이성진
류호선
김용식
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한국수력원자력 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a nuclear power plant virtualization system and its operation method.
  • the nuclear power plant virtualization system is a virtualization platform for virtualizing and operating the power plant MMIS (Man Machine Interface System), a simulator with the actual data (PI) of the power plant, a master node for linking the actual MMIS, and linking the power plant status and operation-related information. It consists of a simulator for operating the MMIS system and an actual MMIS for operating the software and hardware of the MMIS system.
  • MMIS Man Machine Interface System
  • the virtualization platform is equipped with a virtualized MMIS, and in the virtualized MMIS, controllers and servers such as safety and non-safety systems and information processing systems of the power plant MMIS are implemented in the form of a virtual machine (VM).
  • VM virtual machine
  • the network of power plant non-safety systems has a hierarchical topology. It generally has a two-tier structure, but depending on the complexity of the system, it may also have a three-tier structure.
  • the virtual switch supported by the virtualization platform In order to virtualize a network with this structure in the same way as in reality, the virtual switch supported by the virtualization platform must support a hierarchical topology, but there is currently no virtualization platform that supports this structure.
  • a hierarchical network such as the non-secure network of a power plant MMIS
  • the problem that the present invention aims to solve is that in order to implement a hierarchical network, such as the non-secure network of a nuclear power plant MMIS, in the same way as in reality, an external physical network switch must be implemented in the same way as in reality, so that virtual machines must communicate through the physical switch. It is to solve the problem.
  • the software of the power plant controller mounted on the virtual machine can be used without modification, and the virtualized MMIS also enables configuration and communication of the same topology as that of the physical power plant.
  • a method of operating a nuclear power plant virtualization system for achieving the above task includes the steps of preparing a nuclear power plant virtualization system for operation; And a step of operating the nuclear power plant virtualization system, wherein the nuclear power plant virtualization system includes virtual machine control parts for virtualization of the nuclear power plant, virtual machine network parts for network operation of the nuclear power plant virtualization, and the virtual It includes machine control parts and a virtualization platform switch that is linked to the virtual machine network parts.
  • the virtual machine control parts include a first MI linked driver module
  • the virtual machine network parts include a second MI linked driver module
  • the virtual machine control parts and the virtual machine network parts include the first MI linked driver module.
  • the virtual machine network parts implement the network switch function of the nuclear power plant MI in software form and further include an MI virtualization network module for configuring the switch internally implemented in software to correspond to the MI topology.
  • the virtual machine network parts further include a network configuration table in which information about the network switch and topology configuration, ports of the network switch, VLAN, and IP/MAC of the virtual machine control parts are stored.
  • the virtualization network module receives packet information from the second MI linkage driver module and switches the packet information based on information stored in the network configuration table.
  • the virtualized network module performs first switching by transmitting packets and performing switching, and second switching based on obtaining only the final switching result information by logically calculating only address information and port information based on the network configuration table. , it is possible to set a networking delay time to compensate for the network delay caused by the first switching and the second switching, and the preset actual networking performance is implemented.
  • the setting of the networking delay time can be set entirely or individually for each device included in the network module.
  • the network configuration table includes information about the port information, IP information, and MAC information of the switch, and the virtualized network module can mirror the packet data passing through the virtualized network module based on the network configuration table.
  • a virtual NIC dedicated to mirroring can be assigned, and the information for the mirroring can be changed based on input information, but can be changed at any time even during network operation, so that the mirroring information can be modified.
  • the virtual machine control parts and the virtual machine network parts perform IP/MAC address change processing in the communication driver through the first MI linkage driver module and the second MI linkage driver module.
  • the virtual machine control parts provide first data of a packet to transmit first information about the address of destination IP/MAC based on the linkage driver module in order to process IP/MAC address change in the communication driver. Backup to the area to create first backup information, and provide first packet transmission data in which the existing first information is changed to second information about IP/MAC of the virtual machine network parts.
  • the virtual machine network part receives the first packet transmission data and changes the second information in the first packet transmission data to third information corresponding to the first backup information. Provides second packet transmission data.
  • the virtual machine network parts back up the fourth information about the source IP/MAC address to the data area of the packet based on the second MI linkage driver module to process IP/MAC address change in the communication driver.
  • Second backup information is generated, and third packet transmission data is provided in which the existing fourth information is changed to fifth information regarding IP/MAC of the virtual machine network parts.
  • the virtual machine control part receives the third packet transmission data and provides fourth packet transmission data in which the fifth information is changed into sixth information corresponding to the second backup information.
  • the virtual machine network parts implement the nuclear power plant's MI network switch function based on SDN or API method.
  • the virtual machine control parts are based on the first MI linkage driver module to process IP/MAC address change in the communication driver, the first part of the packet to transmit the first information about the address of the destination IP/MAC.
  • the first backup information Backing up to the data area creates first backup information, and provides first packet transmission data in which the existing first information is changed to second information about IP/MAC of the virtual machine network parts, and the virtual machine network
  • the parts receive the first packet transmission data and change the second information in the first packet transmission data into third information corresponding to the first backup information.
  • the virtual machine network parts back up the fourth information about the source IP/MAC address to the data area of the packet based on the second MI linkage driver and provide second backup information.
  • a nuclear power plant virtualization system for achieving the above problem includes virtual machine control parts, virtual machine network parts linked with the virtual machine control parts, the virtual machine control parts and the virtual machine network parts, and Includes a virtualization platform switch that is linked, wherein the virtual machine control parts include a first MI linkage driver module, the virtual machine network parts include a second MI linkage driver module, and the virtual machine control parts and the Virtual machine network parts: By modifying the IP/MAC address in the data communicated with the outside through the first MI linked driver module and the second MI linked driver module, the data communicated with the outside in the virtual machine control parts is Go through Virtual Machine Network Parts.
  • the present invention solves the problem that virtual machines must communicate via physical switches by implementing an external physical network switch in the same way as in reality in order to implement a hierarchical network such as the non-secure network of nuclear power plant MMIS in the same way as in reality. .
  • the software of the power plant controller mounted on the virtual machine can be used without modification, and the virtualized MMIS can also enable configuration and communication of the same topology as that of the physical power plant.
  • Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a nuclear power plant virtualization system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration according to FIG. 1.
  • Figures 3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the configuration according to Figure 1.
  • Figure 5 is a reference diagram for comparison with the configuration according to Figure 1.
  • Figure 6 is a flowchart sequentially showing a nuclear power plant virtualization system operation method according to an embodiment of the present invention.
  • the nuclear power plant virtualization system includes virtual machine control parts 110, virtual machine network parts 120, and virtualization platform V-switch 130.
  • the virtual machine control parts 110 include a first guest OS unit 111, a first virtual CPU unit 112, a first virtual memory unit 113, a first virtual storage unit 114, and Includes a first virtual NIC unit 115.
  • the first guest OS unit 111 includes an MMIS virtualization control module 1111 and a first MI linked driver module 1112.
  • the virtual machine network parts 120 include a second guest OS unit 121 and a second virtual CPU unit 122.
  • the virtual machine network parts 120 include a virtual memory unit 123, a second virtual storage unit 124, and a second virtual NIC unit 125.
  • the second guest OS unit 121 includes an MMIS virtualization network module 1211 and a first MI linked driver module 1112.
  • the MMIS virtualization network module 1211 includes a network configuration table 1211a.
  • the virtual machine control parts 110 perform overall or partial control related to virtualization.
  • the virtual machine network parts 120 are linked with the virtual machine control parts 110 to perform networking for virtualization, etc.
  • the virtualization platform switch 130 is linked with the virtual machine control parts 110 and the virtual machine network parts 120, respectively.
  • the virtual machine control parts 110 and the virtual machine network parts 120 modify IP/MAC addresses in data communicated with the outside.
  • the virtual machine control parts 110 allow data communicated with the outside to pass through the virtual machine network parts 120.
  • the second MI virtualization network module 1211 of the virtual machine network parts 120 implements the network switch function of the nuclear power plant MI in software form.
  • the second MI virtualization network module 1211 is designed to configure a switch internally implemented as software to correspond to the MI topology.
  • the virtualization network module 1211 performs first switching and second switching.
  • the first switching includes transmitting packets and performing switching.
  • the second switching involves performing switching based on obtaining only the final switching result information by logically calculating only address information and port information based on the network configuration table 1211a.
  • the configuration table 1211a stores information about the network switch and topology configuration, the port of the network switch, VLAN, and IP/MAC of the virtual machine control part 110.
  • the virtualization network module 1211 receives packet information from the second MI linkage driver module 1212. In addition, the packet information is switched based on the information stored in the network configuration table 1211a.
  • the setting of the networking delay time can be set entirely or individually for each device included in the network module.
  • the basic network configuration table 1211a includes information about switch port information, IP information, and MAC information.
  • the virtualization network module 1211 is capable of mirroring the packet data passing through the virtualization network module 1211 based on the network configuration table 1211a. For the mirroring, a virtual NIC dedicated to mirroring can be allocated.
  • the information for the mirroring can be changed based on input information, but the mirroring information can be modified at any time by changing it even during network operation.
  • These virtual machine control parts 110 and the virtual machine network parts 120 are connected to IP/IP in a communication driver via the first MI linkage driver module 1112 and the second MI linkage driver module 1212. Performs MAC address change processing.
  • the virtual machine control parts 110 provide first information (D1) regarding the address of the destination IP/MAC based on the first MI linkage driver module 1112 in order to process IP/MAC address change in the communication driver. ) is backed up to the first data area (L1) of the packet to be transmitted to generate first backup information (B1).
  • the virtual machine control parts 110 change the existing first information (D1) into second information (D2) regarding the IP/MAC of the virtual machine network parts 120.
  • First packet transmission data (P1) ) is provided. (see Figure 3)
  • the virtual machine network parts 120 receive the first packet transmission data (P1) for the address change process.
  • the virtual machine network parts 120 change the second information (D2) in the first packet transmission data (P1) into third information (D3) corresponding to the first backup information (B1).
  • the virtual machine network parts 120 provide fourth information (D4) about the source IP/MAC address based on the second MI linkage driver module 1212 in order to process IP/MAC address change in the communication driver. is backed up to the data area of the packet to generate second backup information (B2). (see Figure 3)
  • the virtual machine network parts 120 change the existing fourth information (D4) into fifth information (D5) regarding the IP/MAC of the virtual machine network parts 120.
  • Third packet transmission data (P3) provides. (see Figure 4)
  • the virtual machine control parts 110 receive the third packet transmission data (P3) for the address change process.
  • the virtual machine control parts 110 provide fourth packet transmission data (P4) that changes the fifth information (D5) into sixth information (D6) corresponding to the second backup information (B2). (see Figure 4)
  • a nuclear power plant virtualization system 100 is prepared.
  • the nuclear power plant virtualization system 100 is operated.
  • the nuclear power plant virtualization system 100 includes virtual machine control parts 110, virtual machine network parts 120, and a virtualization platform switch 130.
  • the virtual machine control parts 110 and the virtual machine network parts 120 are identical to each other.
  • the first MI linkage driver module 1112 and the second MI linkage driver module 1212 are interconnected and operated.
  • the data communicated with the outside from the virtual machine control part 110 passes through the virtual machine network part 120.
  • the second MI virtualization network module 1211 of the virtual machine network parts 120 implements the network switch function of the nuclear power plant MI in software form.
  • an external physical network switch in order to implement a hierarchical network such as a non-safety network of a power plant MMIS in the same way as in reality, an external physical network switch must be implemented in the same way as in reality.
  • the virtual machine network parts 120 implement the MMI network switch function of the nuclear power plant based on SDN or API method.

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Abstract

원자력발전소 가상화 시스템 및 그 운용방법을 제공한다. 원자력발전소 가상화 시스템은 버추얼머신 제어파츠와, 상기 버추얼머신 제어파츠와 연동되는 버추얼머신 네트워크파츠와, 상기 버추얼머신 제어파츠 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠와 연동되는 가상화 플랫폼 스위치를 포함하되, 상기 버추얼머신 제어파츠는 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈와 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈를 매개로, 외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠에서 외부와 통신하는 데이터가 상기 버추얼머신 네트워크파츠를 경유하도록 한다.

Description

원자력발전소 가상화 시스템 및 그 운용방법
본 발명은 원자력발전소 가상화 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.
원자력 발전소 가상화 시스템은 발전소 MMIS(Man Machine Interface System)를 가상화하여 운영하기 위한 가상화 플랫폼, 발전소의 실제 데이터(PI)와 시뮬레이터, 실물 MMIS를 연계하기 위한 마스터 노드, 발전소의 상태 및 운전관련 정보를 연계하기 위한 시뮬레이터, MMIS 계통의 소프트웨어 및 하드웨어를 운영하기 위한 실물 MMIS 등으로 구성된다.
가상화 플랫폼에는 가상화 MMIS가 탑재가 되고, 가상화 MMIS는 발전소 MMIS의 안전 및 비안전 계통, 정보처리계통 등 제어기 및 서버들이 가상 머신(Virtual Machine, VM)의 형태로 구현되어 있다.
발전소 비안전계통의 네트워크는 계층형 토폴로지를 가진다. 일반적으로 2단의 구조를 가지고 있으나, 계통의 복잡도에 따라 3단의 구조를 가지기도 한다. 이러한 구조의 네트워크를 실제와 동일하게 가상화로 구현하기 위해서는 가상화 플랫폼에서 지원하는 가상스위치가 계층형 토폴로지를 지원해야 하지만, 현재 이러한 구조를 지원하는 가상화 플랫폼이 부재하다. 아울러 발전소 MMIS의 비안전 네트워크와 같은 계층형 네트워크를 실제와 동일하게 구현하려면 외부에 물리적인 네트워크 스위치를 실제와 동일하게 구현하여 가상머신들이 물리적 스위치를 경유해서 통신해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원자력발전소 MMIS의 비안전 네트워크와 같은 계층형 네트워크를 실제와 동일하게 구현하려면 외부에 물리적인 네트워크 스위치를 실제와 동일하게 구현하여 가상머신들이 물리적스위치를 경유해서 통신해야 하는 것을 해결하기 위한 것이다.
또한 원자력 발전소의 가상화에 있어 가상화 플랫폼에서 기본으로 제공하는 가상스위치의 소프트웨어를 수정하거나 외부 물리적인 스위치를 경유하지 않고, 계층형, 메쉬형, 버스형 등 유연한 토폴로지의 구성이 가능하도록 하는 것이다.
또한 가상머신에 탑재되는 발전소 제어기의 소프트웨어는 수정없이 사용이 가능하고, 가상화 MMIS도 물리적 발전소와 동일한 토폴로지의 구성 및 통신이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법은 원자력발전소 가상화 시스템이 운용 준비되는 단계; 및 상기 원자력발전소 가상화 시스템이 운용되는 단계를 포함하되, 상기 원자력발전소 가상화 시스템은, 원자력발전소의 가상화를 위한 버추얼머신 제어파츠와, 원자력발전소의 가상화의 네트워크 운용을 위한 버추얼머신 네트워크파츠와, 상기 버추얼머신 제어파츠 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠와 연동되는 가상화 플랫폼 스위치를 포함한다.
또한 상기 버추얼머신 제어파츠는 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 매개로, 외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠에서 외부와 통신하는 데이터가 버추얼머신 네트워크파츠를 경유하도록 한다.
또한 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 원자력발전소 엠엠아이의 네트워크 스위치 기능을 소프트웨어 형태로 구현하고, 내부에서 소프트웨어로 구현된 스위치를 엠엠아이 토폴로지에 대응하도록 구성하기 위한 엠엠아이 가상화 네트워크모듈을 더 포함한다.
또한 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 네트워크 스위치 및 토폴로지 구성 및 네트워크 스위치의 포트, VLAN, 상기 버추얼머신 제어파츠의 IP/MAC에 관한 정보가 저장되는 네트워크 구성테이블을 더 포함한다.
또한 상기 가상화 네트워크모듈은 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈로부터 패킷정보를 수신하고 상기 네트워크 구성테이블에 저장된 정보에 기반하여 상기 패킷정보를 스위칭한다.
또한 상기 가상화 네트워크모듈은, 패킷을 전송하며 스위칭을 수행하는 제1스위칭과, 상기 네트워크 구성테이블을 기반으로 주소정보, 포트정보만을 논리적으로 연산 하여 최종 스위칭 결과정보만의 획득을 기반으로 제2스위칭을 수행하고, 상기 제1스위칭과 상기 제2스위칭에 따른 네트워크 지연을 보완하기 위한 네트워킹 지연시간의 설정이 가능하며, 기 설정된 실제 네트워킹 성능이 구현되도록 한다.
또한 상기 네트워킹 지연시간의 설정은 네트워크모듈에 포함된 기기단위별로 전체적으로 동일하거나 혹은 개별적으로 설정 가능하다.
또한 상기 네트워크 구성테이블은 스위치의 포트정보, IP정보, MAC정보에 관한 정보를 포함하며, 상기 가상화 네트워크모듈은, 네트워크 구성테이블을 기빈으로 상기 가상화 네트워크모듈을 경유하는 상기 패킷데이터에 대한 미러링이 가능하며, 상기 미러링을 위하여 미러링 전용 Virtual NIC의 할당 가능하며, 상기 미러링을 위한 정보는 입력정보를 기반으로 설정변경 가능하되, 네트워크 운영 중에도 항시 변경 가능하도록 하여 미러링 정보의 수정이 가능하도록 한다.
또한 상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 매개로 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 수행한다.
또한 상기 버추얼머신 제어파츠는 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 연계드라이버모듈을 기반으로, Destination IP/MAC의 주소에 관한 제1정보를 송신할 패킷(Packet)의 제1데이터영역으로 백업(Backup)하여 제1백업정보를 생성하며, 기존의 상기 제1정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제2정보로 변경 한 제1패킷송신데이터를 제공한다.
또한 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1패킷송신데이터를 수신하며 상기 제1패킷송신데이터에서 상기 제2정보를 상기 제1백업정보에 대응하는 제3정보로 변경 한 제2패킷송신데이터를 제공한다.
또한 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 기반으로 Source IP/MAC 주소에 관한 제4정보를 패킷의 데이터영역으로 백업하여 제2백업정보를 생성하며, 기존의 상기 제4정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제5정보로 변경한 제3패킷송신데이터를 제공한다.
또한 버추얼머신 제어파츠는 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제3패킷송신데이터를 수신하여 상기 제5정보를 상기 제2백업정보에 대응하는 제6정보로 변경 한 제4패킷송신데이터를 제공한다.
또한 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 상기 원자력발전소의 엠엠아이 네트워크 스위치 기능을 SDN 또는 API 방식을 기반으로 구현한다.
또한 상기 버추얼머신 제어파츠는 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1엠엠아이 연계 드라이버모듈을 기반으로, Destination IP/MAC의 주소에 관한 제1정보를 송신할 패킷의 제1데이터영역으로 백업하여 제1백업정보를 생성하며, 기존의 상기 제1정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제2정보로 변경 한 제1패킷송신데이터를 제공하며, 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1패킷송신데이터를 수신하며 상기 제1패킷송신데이터에서 상기 제2정보를 상기 제1백업정보에 대응하는 제3정보로 변경 한 제2패킷송신데이터를 제공하고, 상기 버추얼머신 네트워크파츠는, 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제2엠엠아이 연계 드라이버를 기반으로 Source IP/MAC 주소에 관한 제4정보를 패킷의 데이터영역으로 백업하여 제2백업정보를 생성하며, 기존의 상기 제4정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제5정보로 변경한 제3패킷송신데이터를 제공하고, 버추얼머신 제어파츠는, 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제3패킷송신데이터를 수신하여 상기 제5정보를 상기 제2백업정보에 대응하는 제6정보로 변경 한 제4패킷송신데이터를 제공한다
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 원자력발전소 가상화 시스템은 버추얼머신 제어파츠와, 상기 버추얼머신 제어파츠와 연동되는 버추얼머신 네트워크파츠와, 상기 버추얼머신 제어파츠 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠와 연동되는 가상화 플랫폼 스위치를 포함하되, 상기 버추얼머신 제어파츠는 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며, 상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈와 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈를 매개로, 외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠에서 외부와 통신하는 데이터가 상기 버추얼머신 네트워크파츠를 경유하도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 원자력발전소 가상화 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명은 원자력발전소 MMIS의 비안전 네트워크와 같은 계층형 네트워크를 실제와 동일하게 구현하려면 외부에 물리적인 네트워크 스위치를 실제와 동일하게 구현하여 가상머신들이 물리적스위치를 경유해서 통신해야 하는 것을 해결할 수 있다.
또한 원자력 발전소의 가상화에 있어 가상화 플랫폼에서 기본으로 제공하는 가상스위치의 소프트웨어를 수정하거나 외부 물리적인 스위치를 경유하지 않고, 계층형, 메쉬형, 버스형 등 유연한 토폴로지의 구성이 가능하게 할 수 있다.
또한 가상머신에 탑재되는 발전소 제어기의 소프트웨어는 수정없이 사용이 가능하고, 가상화 MMIS도 물리적 발전소와 동일한 토폴로지의 구성 및 통신이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소 가상화 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 구성을 도시한 구성도이다.
도 3 내지 도 4는 도 1에 따른 구성의 동작을 설명하기 위함 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 구성과 대비하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소 가상화 시스템은 버추얼머신 제어파츠(110), 버추얼머신 네트워크파츠(120) 및 가상화플랫폼 브이스위치(130)를 포함한다.
도 2를 참조하면 상기 버추얼머신 제어파츠(110)는 제1게스트OS부(111), 제1가상CPU부(112), 제1가상메모리부(113), 제1가상저장부(114) 및 제1가상NIC부(115)를 포함한다.
상기 제1게스트OS부(111)는 MMIS 가상화 제어모듈(1111) 및 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)을 포함한다. 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 제2게스트OS부(121) 및 제2가상CPU부(122)을 포함한다.
아울러 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 가상메모리부(123), 제2가상저장부(124) 및 제2가상NIC부(125)를 포함한다. 상기 제2게스트OS부(121)는 MMIS 가상화 네트워크모듈(1211) 및 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)을 포함한다.
상기 MMIS 가상화 네트워크모듈(1211)은 네트워크 구성테이블(1211a)을 포함한다. 상기 원자력발전소 가상화 시스템(100)은 버추얼머신 제어파츠(110)는 가상화 관련 전반 혹인 일부의 제어를 수행한다.
여기서 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 상기 버추얼머신 제어파츠(110)와 연동되어 가상화 등을 위한 네트워킹을 수행한다. 상기 가상화 플랫폼 스위치(130)는 상기 버추얼머신 제어파츠(110) 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)와 각각 연동된다.
예컨데 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)와 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈(1212)를 매개로 동작한다. 상기 버추얼머신 제어파츠(110)와 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정한다.
상기 버추얼머신 제어파츠(110)에서 외부와 통신하는 데이터가 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)를 경유하도록 한다. 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)의 상기 제2엠엠아이 가상화 네트워크모듈(1211)은 원자력발전소 엠엠아이의 네트워크 스위치 기능을 소프트웨어 형태로 구현한다.
아울러 상기 제2엠엠아이 가상화 네트워크모듈(1211)은 내부에서 소프트웨어로 구현된 스위치를 엠엠아이 토폴로지에 대응하도록 구성하기 위한 것이다. 상기 가상화 네트워크모듈(1211)은 제1스위칭 및 제2스위칭을 수행한다.
상기 제1스위칭은 패킷을 전송하며 스위칭을 수행하는 것을 포함한다. 기 제2스위칭은 상기 네트워크 구성테이블(1211a)을 기반으로 주소정보, 포트정보만을 논리적으로 연산 하여 최종 스위칭 결과정보만의 획득을 기반으로 스위칭을 수행하는 것을 포함한다.
한편 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는, 상기 구성테이블(1211a)은 네트워크 스위치 및 토폴로지 구성 및 네트워크 스위치의 포트, VLAN, 상기 버추얼머신 제어파츠(110)의 IP/MAC에 관한 정보가 저장된다.
상기 가상화 네트워크모듈(1211)은 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈(1212)로부터 패킷정보를 수신한다. 아울러 상기 네트워크 구성테이블(1211a)에 저장된 정보에 기반하여 상기 패킷정보를 스위칭한다.
이러한 상기 제1스위칭과 상기 제2스위칭에 따른 네트워크 지연을 보완하기 위한 네트워킹 지연시간의 설정이 가능하다. 이를 통해기 설정된 실제 네트워킹 성능이 구현되도록 한다.
상기 네트워킹 지연시간의 설정은 네트워크모듈에 포함된 기기단위별로 전체적으로 동일하거나 혹은 개별적으로 설정 가능하다. 기 네트워크 구성테이블(1211a)은 스위치의 포트정보, IP정보, MAC정보에 관한 정보를 포함한다.
아울러 상기 가상화 네트워크모듈(1211)은 트워크 구성테이블(1211a)을 기빈으로 상기 가상화 네트워크모듈(1211)을 경유하는 상기 패킷데이터에 대한 미러링이 가능하다. 상기 미러링을 위하여 미러링 전용 Virtual NIC의 할당 가능하다.
상기 미러링을 위한 정보는 입력정보를 기반으로 설정변경 가능하되, 네트워크 운영 중에도 항시 변경 가능하도록 하여 미러링 정보의 수정이 가능하다.
이러한 상기 버추얼머신 제어파츠(110)와 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈(1212)을 매개로 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 수행한다.
상기 버추얼머신 제어파츠(110)는 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)을 기반으로, Destination IP/MAC의 주소에 관한 제1정보(D1)를 송신할 패킷(Packet)의 제1데이터영역(L1)으로 백업(Backup)하여 제1백업정보(B1)를 생성한다.
여기서 상기 버추얼머신 제어파츠(110)는 기존의 상기 제1정보(D1)를 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)의 IP/MAC에 관한 제2정보(D2)로 변경 한 제1패킷송신데이터(P1)를 제공한다. (도 3 참조)
상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1패킷송신데이터(P1)를 수신한다. 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 상기 제1패킷송신데이터(P1)에서 상기 제2정보(D2)를 상기 제1백업정보(B1)에 대응하는 제3정보(D3)로 변경 한 제2패킷송신데이터(P3)를 제공한다. (도 3 참조)
한편 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈(1212)을 기반으로 Source IP/MAC 주소에 관한 제4정보(D4)를 패킷의 데이터영역으로 백업하여 제2백업정보(B2)를 생성한다. (도 3 참조)
상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 기존의 상기 제4정보(D4)를 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)의 IP/MAC에 관한 제5정보(D5)로 변경한 제3패킷송신데이터(P3)를 제공한다. (도 4 참조)
아울러 상기 버추얼머신 제어파츠(110)는 상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제3패킷송신데이터(P3)를 수신한다. 버추얼머신 제어파츠(110)는 상기 제5정보(D5)를 상기 제2백업정보(B2)에 대응하는 제6정보(D6)로 변경 한 제4패킷송신데이터(P4)를 제공한다. (도 4 참조)
도 6를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법은 원자력발전소 가상화 시스템(100)이 준비된다. 아울러 상기 원자력발전소 가상화 시스템(100)이 운용되어진다. 여기서 상기 원자력발전소 가상화 시스템(100)은 버추얼머신 제어파츠(110), 버추얼머신 네트워크파츠(120), 가상화 플랫폼 스위치(130)을 포함한다.
상기 버추얼머신 제어파츠(110)와 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는
상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈(1112)과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈(1212)을 매개로 상호 연동되어 동작된다.
예컨데 외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠(110)에서 외부와 통신하는 데이터가 버추얼머신 네트워크파츠(120)를 경유하도록 한다.
상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)의 상기 제2엠엠아이 가상화 네트워크모듈(1211)는 원자력발전소 엠엠아이의 네트워크 스위치 기능을 소프트웨어 형태로 구현한다.
도 5를 참조하면 본 발명의 적용 이전에는 발전소 MMIS의 비안전 네트워크와 같은 계층형 네트워크를 실제와 동일하게 구현하려면 외부에 물리적인 네트워크 스위치를 실제와 동일하게 구현해야 한다.
이러한 외부에 물리적인 네트워크 스위치를 실제와 동일하게 구현한 후에 가상머신들이 물리적스위치를 경유해서 통신을 해야 하는 것이다. 그러나 전술한 본원발명에 의하여 이러한 문제점을 해소시킬 수 있게 된다.
아울러 내부에서 소프트웨어로 구현된 스위치를 엠엠아이 토폴로지에 대응하도록 구성하기 위한 것이다. 한편 상기 버추얼머신 네트워크파츠(120)는 상기 원자력발전소의 엠엠아이 네트워크 스위치 기능을 SDN 또는 API 방식 등을 기반으로 구현한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법으로서,
    원자력발전소 가상화 시스템이 운용 준비되는 단계; 및
    상기 원자력발전소 가상화 시스템이 운용되는 단계를 포함하되,
    상기 원자력발전소 가상화 시스템은,
    원자력발전소의 가상화를 위한 버추얼머신 제어파츠와,
    원자력발전소의 가상화의 네트워크 운용을 위한 버추얼머신 네트워크파츠와,
    상기 버추얼머신 제어파츠 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠와 연동되는 가상화 플랫폼 스위치를 포함하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버추얼머신 제어파츠는 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며,
    상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 매개로,
    외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠에서 외부와 통신하는 데이터가 버추얼머신 네트워크파츠를 경유하도록 하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    원자력발전소 엠엠아이의 네트워크 스위치 기능을 소프트웨어 형태로 구현하고, 내부에서 소프트웨어로 구현된 스위치를 엠엠아이 토폴로지에 대응하도록 구성하기 위한 엠엠아이 가상화 네트워크모듈을 더 포함하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    네트워크 스위치 및 토폴로지 구성 및 네트워크 스위치의 포트, VLAN, 상기 버추얼머신 제어파츠의 IP/MAC에 관한 정보가 저장되는 네트워크 구성테이블을 더 포함하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
    상기 가상화 네트워크모듈은
    상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈로부터 패킷정보를 수신하고 상기 네트워크 구성테이블에 저장된 정보에 기반하여 상기 패킷정보를 스위칭하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가상화 네트워크모듈은,
    패킷을 전송하며 스위칭을 수행하는 제1스위칭과,
    상기 네트워크 구성테이블을 기반으로 주소정보, 포트정보만을 논리적으로 연산 하여 최종 스위칭 결과정보만의 획득을 기반으로 제2스위칭을 수행하고,
    상기 제1스위칭과 상기 제2스위칭에 따른 네트워크 지연을 보완하기 위한 네트워킹 지연시간의 설정이 가능하며, 기 설정된 실제 네트워킹 성능이 구현되도록 하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  6. 제5에 있어서,
    상기 버추얼머신 제어파츠는,
    통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 기반으로, Destination IP/MAC의 주소에 관한 제1정보를 송신할 패킷(Packet)의 제1데이터영역으로 백업(Backup)하여 제1백업정보를 생성하며,
    기존의 상기 제1정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제2정보로 변경 한 제1패킷송신데이터를 제공하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1패킷송신데이터를 수신하며 상기 제1패킷송신데이터에서 상기 제2정보를 상기 제1백업정보에 대응하는 제3정보로 변경 한 제2패킷송신데이터를 제공하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 기반으로 Source IP/MAC 주소에 관한 제4정보를 패킷의 데이터영역으로 백업하여 제2백업정보를 생성하며,
    기존의 상기 제4정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제5정보로 변경한 제3패킷송신데이터를 제공하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  9. 제8항에 있어서,
    버추얼머신 제어파츠는,
    상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제3패킷송신데이터를 수신하여 상기 제5정보를 상기 제2백업정보에 대응하는 제6정보로 변경 한 제4패킷송신데이터를 제공하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 원자력발전소의 엠엠아이 네트워크 스위치 기능을 SDN 또는 API 방식을 기반으로 구현하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 버추얼머신 제어파츠는,
    통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1엠엠아이 연계 드라이버모듈을 기반으로, Destination IP/MAC의 주소에 관한 제1정보를 송신할 패킷의 제1데이터영역으로 백업하여 제1백업정보를 생성하며,
    기존의 상기 제1정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제2정보로 변경 한 제1패킷송신데이터를 제공하며,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제1패킷송신데이터를 수신하며 상기 제1패킷송신데이터에서 상기 제2정보를 상기 제1백업정보에 대응하는 제3정보로 변경 한 제2패킷송신데이터를 제공하고,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제2엠엠아이 연계 드라이버를 기반으로 Source IP/MAC 주소에 관한 제4정보를 패킷의 데이터영역으로 백업하여 제2백업정보를 생성하며,
    기존의 상기 제4정보를 상기 버추얼머신 네트워크파츠의 IP/MAC에 관한 제5정보로 변경한 제3패킷송신데이터를 제공하고,
    버추얼머신 제어파츠는,
    상기 주소변경 처리를 위하여, 상기 제3패킷송신데이터를 수신하여 상기 제5정보를 상기 제2백업정보에 대응하는 제6정보로 변경 한 제4패킷송신데이터를 제공하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 네트워크 구성테이블은 스위치의 포트정보, IP정보, MAC정보에 관한 정보를 포함하며,
    상기 가상화 네트워크모듈은,
    네트워크 구성테이블을 기빈으로 상기 가상화 네트워크모듈을 경유하는 패킷데이터에 대한 미러링이 가능하며, 상기 미러링을 위하여 미러링 전용 Virtual NIC의 할당 가능하며,
    상기 미러링을 위한 정보는 입력정보를 기반으로 설정변경 가능하되, 네트워크 운영 중에도 항시 변경 가능하도록 하여 미러링 정보의 수정이 가능하도록 하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는 상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈과 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 매개로 통신 드라이버에서 IP/MAC의 주소변경 처리를 수행하는, 원자력발전소 가상화 시스템 운용방법.
  14. 원자력발전소 가상화 시스템으로서,
    버추얼머신 제어파츠와,
    상기 버추얼머신 제어파츠와 연동되는 버추얼머신 네트워크파츠와,
    상기 버추얼머신 제어파츠 및 상기 버추얼머신 네트워크파츠와 연동되는 가상화 플랫폼 스위치를 포함하되,
    상기 버추얼머신 제어파츠는 제1엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며,
    상기 버추얼머신 네트워크파츠는 제2엠엠아이 연계드라이버모듈을 포함하며,
    상기 버추얼머신 제어파츠와 상기 버추얼머신 네트워크파츠는,
    상기 제1엠엠아이 연계드라이버모듈와 상기 제2엠엠아이 연계드라이버모듈를 매개로,
    외부와 통신하는 데이터에서 IP/MAC 주소를 수정하여, 상기 버추얼머신 제어파츠에서 외부와 통신하는 데이터가 상기 버추얼머신 네트워크파츠를 경유하도록 하는, 원자력발전소 가상화 시스템.
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