ESXI主機虛擬化技術(shù)在煉鋼系統(tǒng)測試中的應(yīng)用

胡文才

摘要：本文對基于VMWARE的EXSI主機虛擬化技術(shù)進行了簡單的介紹，并講述了在鋼鐵企業(yè)二級自動化過程控制系統(tǒng)測試中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞： EXSI;虛擬化技術(shù);系統(tǒng)升級;系統(tǒng)測試

一、前言

計算機技術(shù)的不斷進步，帶來了數(shù)字化、智能化發(fā)展的新趨勢，大家感受到了計算機科學(xué)技術(shù)所帶來的好處，于是對數(shù)字化、智能化應(yīng)用的需求也越來越強烈。為實現(xiàn)中國制造2025，在制造業(yè)領(lǐng)域，信息系統(tǒng)的更新?lián)Q代在制造業(yè)掀起了建設(shè)浪潮。隨之而來的問題也不斷涌現(xiàn)，在部分連續(xù)生產(chǎn)、過程無法中斷的制造業(yè)，如何快速有效得完成信息化系統(tǒng)升級換代而不中斷當前生產(chǎn)成為目前值得思考的一個問題。

鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（以本公司華菱漣鋼為例）處于信息化的第三層級，與各生產(chǎn)工序L2層級系統(tǒng)有著密不可分的關(guān)系，煉鋼廠的L2系統(tǒng)包括漣鋼主原料L2過程控制系統(tǒng)，漣鋼轉(zhuǎn)爐L2過程控制系統(tǒng)， 漣鋼精煉L2過程控制系統(tǒng)， 漣鋼RH二級自動化過程控制系統(tǒng)，漣鋼連鑄二級自動化過程控制系統(tǒng)。所有L2層級的系統(tǒng)均為在線連續(xù)作業(yè)系統(tǒng)，無法直接與新系統(tǒng)進行功能測試。如直接測試，出現(xiàn)異常會導(dǎo)致所有L2層級系統(tǒng)均不可用，將對生產(chǎn)經(jīng)營帶來較大的負面影響。本文以漣鋼制造執(zhí)行系統(tǒng)以不兼容老系統(tǒng)的方式升級換代在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠各二級自動化系統(tǒng)進行功能測試為例，講述了使用EXSI主機虛擬化技術(shù)將在線二級自動化系統(tǒng)進行虛擬化部署，以完成生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)基礎(chǔ)功能測試的應(yīng)用。

二、虛擬化介紹

虛擬化是一種計算機硬件物理資源的管理和分配技術(shù)，相當于將計算機硬件的物理資源和計算能力進行統(tǒng)一的抽象后再進行資源再分配的一種方式，可實現(xiàn)一臺計算機虛擬成多臺計算，同時建立隔離層，實現(xiàn)各個虛擬機資源的管理。

服務(wù)器虛擬化有兩種架構(gòu)：一是寄居架構(gòu)，虛擬平臺寄居在現(xiàn)有系統(tǒng)上運行，寄居架構(gòu)特點是運行穩(wěn)定、兼容性好、用戶友好;但缺點也很明顯：性能較差、可分配資源有限、且功能單一;二是裸金屬獨立架構(gòu)，也就是將平臺直接裝在物理機上，不用裝操作系統(tǒng)，這種架構(gòu)物理資源浪費較少，運行性能好，同時具備很多高級擴展功能，但對硬件兼容性要求較高，配置也較為復(fù)雜。[1]

EXSI就是采用獨立架構(gòu)安裝在物理機上，通過Vmkernel虛擬化內(nèi)核進行資源管理。EXSI還有一個重要功能就是快照，快照是指每臺虛擬機可進行虛擬化快照，原理是當進行快照操作時，記錄時間點，將源虛擬機所占存儲進行屬性變更成read-only屬性，再新建一個增量化存儲，虛擬機產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)全部寫入增量存儲，相當于此虛擬機由兩個存儲部分組成，一是read-only源虛擬存儲，一是增量存儲，當業(yè)務(wù)需求要恢復(fù)快照時，將增量存儲刪除，并再次新建增量存儲，這樣就可以一直保留虛擬機快照時的狀態(tài)，此功能在系統(tǒng)測試中可發(fā)揮較大的作用.[2]

煉鋼廠總共有11套L2系統(tǒng)，分布于各個工序，均與老的制造執(zhí)行系統(tǒng)有大量數(shù)據(jù)交互，同時每個獨立的L2都有各自獨立的服務(wù)器端和客戶端，基于性能和便利性的考量以及與新制造執(zhí)行系統(tǒng)的聯(lián)合測試需求，決定服務(wù)器端采用基于裸金屬架構(gòu)的ESXI進行虛擬化部署，客戶端采用寄居架構(gòu)進行虛擬化部署。

三、ESXI主機和測試系統(tǒng)的環(huán)境搭建

首先準備兩臺性能較強的服務(wù)器，一臺放置在轉(zhuǎn)爐區(qū)域，一臺放置在連鑄區(qū)域，進行ESXi標準版部署。由于二級自動化過程控制系統(tǒng)與一級自動化系統(tǒng)以及三級系統(tǒng)分別存在數(shù)據(jù)的交互，所以使用兩個網(wǎng)卡進行分網(wǎng)段虛擬化，建好虛擬網(wǎng)絡(luò)。

ESXI主機環(huán)境搭建步驟：1.設(shè)置使用U盤引導(dǎo)啟動，按F2或DEL進入引導(dǎo)啟動界面，選擇第一項進行安裝，加載VMkernel;2.提示選擇存儲，如系統(tǒng)中有多個存儲磁盤，選擇需要安裝系統(tǒng)的磁盤，點下一步;3.選擇鍵盤類型，默認US Default;4.配置好管理員密碼，5.系統(tǒng)裝完后選擇重啟設(shè)備。服務(wù)器重啟完后，進入控制臺屏幕;輸入密碼進入系統(tǒng)配置頁;6.進行網(wǎng)絡(luò)配置管理，先配好管理網(wǎng)口;使用鍵盤選擇配置為管理界面的網(wǎng)卡，用空格鍵選中，選中后會變成X，再進行管理接口的網(wǎng)絡(luò)地址配置，選擇IPv4 選項，進行配置;選擇設(shè)置靜態(tài) IPV4進行網(wǎng)絡(luò)配置，配置必須與路由在同一網(wǎng)段，完成后在控制臺可以看到所配置的網(wǎng)絡(luò)信息。進行核對確認后完成環(huán)境搭建。

測試環(huán)境搭建步驟：首先在各二級系統(tǒng)的正式系統(tǒng)上進行VM Converter Standalone的安裝，使用VM CS從各二級控制系統(tǒng)的正式系統(tǒng)遷移到ESXI宿主機。我廠現(xiàn)有二級服務(wù)器操作系統(tǒng)均為windows的server 2003版，先選擇源系統(tǒng)，此處選本地機器，填好相關(guān)信息，目標機器則選宿主主機，設(shè)置好存儲及虛擬機版本;選擇目標虛擬機和存放位置，目標機名字填好，選擇新虛擬機要放在哪個數(shù)據(jù)存儲塊上，確保磁盤上有足夠空間，不小于源系統(tǒng)使用大小;設(shè)置目標虛擬機磁盤和分區(qū)，選擇好相對應(yīng)空間，按照提示完成環(huán)境搭建。

按照以上步驟分別完成漣鋼主原料L2過程控制系統(tǒng)， 漣鋼轉(zhuǎn)爐L2過程控制系統(tǒng)， 漣鋼精煉爐L2過程控制系統(tǒng)， 漣鋼RH二級自動化過程控制系統(tǒng)， 漣鋼連鑄二級自動化過程控制系統(tǒng)的虛擬化遷移后，做好虛擬化網(wǎng)絡(luò)配置并做好虛擬化快照，此時開始與新制造執(zhí)行系統(tǒng)進行功能測試，當測試系統(tǒng)出錯且無法恢復(fù)時，利用快照進行快速恢復(fù)并重新測試。

四、結(jié)語

在虛擬化技術(shù)日漸成熟的今天，在連續(xù)生產(chǎn)的制造行業(yè)進行信息化系統(tǒng)建設(shè)、調(diào)試及聯(lián)合測試的需求下，特別是面對系統(tǒng)與系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)較多，復(fù)雜系統(tǒng)集群的情況下，使用基于VMWARE的ESXI主機虛擬化技術(shù)進行系統(tǒng)測試和系統(tǒng)的功能聯(lián)合調(diào)試是一種極好的解決方案，可使企業(yè)在信息化建設(shè)中以更低的成本，更高的穩(wěn)定性獲得更大的收益，同時可對行業(yè)的生產(chǎn)實現(xiàn)零影響，無縫升級切換。

參考文獻：

[1] 美國英特爾公司開源軟件中心.系統(tǒng)虛擬化原理與實現(xiàn).清華大學(xué)出版社.2009

[2] 馬丁·霍斯肯.VMware軟件定義存儲.機械工業(yè)出版社.第1版2018

湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司210轉(zhuǎn)爐煉鋼廠 ?湖南 ?婁底 ?417009