某铝业氯碱厂工业私有云解决方案
一、 方案背景
某铝业氯碱厂某部门现有物理服务器3台，1台为IBM品牌，2台为HP品牌。 在IBM服务器上安装VMWareEXSI 4.0虚拟化平台，虚拟出2台安装有Win2003Server系统的虚拟服务器分别作为考勤管理系统服务器和销售数据库服务器。2台HP服务器上分别安装Win2000和WinXP系统作为仓储管理服务器和销售系统终端。现场数据传输通过光纤和以太网线接入交换机与所有系统进行通讯。
现场调研图片：
二、 存在问题
经过现场查看和与相关人员调研发现，现有的系统运行存在许多影响到正常使用的问题，具体如下：
1、网络机柜杂乱无章，已经很难一眼辨网络链路分配情况
图 网络机柜和服务器摆放位置
2、 销售系统经常死机，经常连接不到VMWare虚拟机内的销售数据库。
图 IBM服务器内安装的VMWareEXSI平台
图 VMWareEXSI平台内虚拟机管理界面
图 VMWareEXSI平台内虚拟机管理界面
3、销售系统即使登录成功，一段时间后网络会莫名中断。即使销售人员退出系统重新连接也无济于事。
4、仓储系统服务器运行约2天时间就会出现蓝屏现象，导致整个系统瘫痪。
图 HP 仓储服务器
三、 方案设计
Witlinc 工程师们经过商议，提出了如下方案：
如图所示，我们设计使用 WitLinc 公司定制版的WL-820B-A 工业私有云来升级原有的系统硬件和平台。定制版 WL-820B-A 工业私有云内包含两台高性能工业级计算服务器，私有云内使用原有的华为千兆交换机作为私有云内网络节点。另外，为了将原有的网络链路集中整合，增加一台 WL-1X08M-L3 型号的工业级交换机，该交换机将原有的所有外部链接网络汇聚后接入到工业私有云中。具体部署如下：
1、 规划网络连接
经过工程师的现场调研发现，现有的网络交换机为华为品牌交换机。我们设计使用 WitLinc 提供的 WL-1X08M-L3 工业级高性能网管型千兆交换机作为整个系统的汇聚交换机来替代原有的交换机，同时整合所有进出数据系统的网络链路，根据现场需要，统一在 WitLinc 交换机内部署相应的策略。将汇聚交换机采用星型拓扑方式连接到私有云内的交换机上，用于将数据分别传输到私有云内的虚拟机上。
2、 部署虚拟化平台
工业私有云内每台工业计算服务器上采用Hyper-V 虚拟化技术部署虚拟平台。Hyper-V 虚拟化平台可完美支持 Profinet、modbusTCP、Ethernet/IP 等工业通讯协议，可自动识别各种工业系统 USB 授权狗。支持将工控机或服务器等设备的操作系统以及内部的应用程序使用
P2V 工具迁移到虚拟化平台内顺利的运行起来，这种方式可以很好的
解决工业现场旧系统升级改造牵涉太多附带问题的困扰。 3、 迁移VMWareEXSI 虚拟机到工业私有云
现有的系统中，考勤服务器和销售系统服务器都是部署在VMWare 虚拟化平台上，我们设计使用V2V 转换工具，将VMWare 平台的虚拟机文件转换为 Hyper-V 平台支持的虚拟机文件，正常运行起来，不会影响虚拟机内部应用程序。
4、 迁移销售系统终端服务器到工业私有云
销售系统终端服务器运行在 HP 服务器上，操作系统为 WindowsXP。我们使用P2V 工具将服务器上整个系统都迁移到Hyper-V 平台内。这种迁移会将操作系统以及所有应用程序都转换成虚拟机支持的文件， 从效果上看，就是将一台物理服务器“放在”了虚拟化平台上。
5、 迁移仓储系统到工业私有云
仓储系统目前部署于 HP 服务器上，操作系统为win2000。我们使用P2V 工具将服务器整个操作系统转换为虚拟化平台支持的文件， 将其运行在VBOX 环境中可以实现将win2000 系统使用远程桌面的方式连接。
6、 云计算服务器的互备运行
在私有云内的 2 台云计算服务器上部署完全一样的虚拟化平台后，迁移和运行同样的虚拟机，并且将两台云计算服务器同时运行起来做为互备，为用户提供相互备用的数系统数据访问中心。
7、 增加瘦客户机
为便于维护和查看各个系统的运行状况，设计增加一台瘦客户机。瘦客户机使用 RDP 协议连接到私有云内的虚拟机上。一台瘦客户机可以连接到所有虚拟机的远程桌面。显示器使用原有的即可。
四、 工业私有云硬件指标
1、 私有云内工业服务器的具体指标如下：
- 工业服务器采用机架式工业服务器，并具备工业特性：长时间安全稳定运行、工作环境支持宽温、防振动、防尘、抗电磁干扰等；
- 配置通用的 64 位操作系统。系统具有高度可靠性、开放性， 支持SNMP 管理功能，支持主流工业网络协议包括 CIP，S7NET， MODBUS TCP 多种工业网络协议；
- 支持多CPU 的架构的 64 位主机，每台计算服务器配置 1 颗E5 8 核物理CPU。
- 每个服务器配置 4 口 1Gbps 以太网卡；
- 处理器含多级的高速缓存；
- 支持PCI-E 插槽；
- 内存 32GB；
- 宽温 -20 - 55 度，防尘，防振动，抗电磁干扰2、 工业私有云平台
工业私有云平台采用通用私有云平台Hyper-V 构建，工业私有云支持主机、网络的虚拟化，可以通过云平台的管理轻松创建应用虚拟机，并提供结合工业应用软件的应用模板，同时可以完成基于主机和存储的可迁移功能，并提供 HA 高可靠性支持，有助于工业系统业务不中断运行。
工业私有云性能指标：
- 每宿主机vCPU 数量最大 2,048
- 每虚拟机内存最大 1TB
- 每宿主机活动虚拟机数量最大 1,024
- 最大节点数量 64
- 最大虚拟机数量 8,000
- 虚拟机 OS 支持windows 和Linux 系统
- 工业私有云网络虚拟化支持工业协议CIP，S7NET，MODBUS TCP等。
3、 汇聚交换机性能指标
- 设备类型：工业级机架式交换机；
- 端口数量：每台配置端口 16 光 8 电；
- 软件功能：级联；
- 可靠性：配置冗余电源，支持 SFP、风扇、电源模块的在线热插拔；
工业私有云资源分配如下表所示：
|
序号 |
分区用途 |
数量 |
备注 |
|
1 |
工业计算服务器 |
2 |
|
4、 瘦客户机性能指标
瘦客户机主要部署在虚拟机的前置显示和操作。工作站必须采用可靠、稳定易替换的通用瘦客户机，满足系统的所有实时性、安全性、稳定性的要求。
1）瘦客户机指标要求：
- 瘦客户机应采用高性能、高速度和高可靠性的产品；
- 瘦客户机内含简易 OS 并支持RDP 远程接入协议；
- 每个工作站应至少配置 1 个 intel 至强 4 核以上的 CPU，频率不低于 2.66GHz；
- 瘦客户机应配有一个支持 Windows 功能 105 键的键盘；一个支持即插即用的光电式鼠标器；
- 瘦客户机应配置至少 1 个 100/1000Mbps 自适应以太网接口；
- 瘦客户机应至少含有 USB2.0 接口、VGA、DVI 口等接口；
- 瘦客户机功耗不超过 10w
五、 方案优势
1、 工业私有云方案与传统服务器方案相比的优势：
1)硬件升级时不再考虑操作系统与驱动兼容性的问题。
2)所有的系统均可以实现远程网络维护，当系统发生故障时不再需要工程师亲临现场去处理。
3)更换操作员站所需要的时间更短，无需再次安装其他辅助软件和工业软件，只安装瘦客户端操作系统即可。
4)资源动态分配，可以有效利用所有资源。
2、 WiCloud 性能优势
•增强的集群共享卷
•动态额度分配 & 监管
•减少对 AD 的依赖
•虚拟机关闭时资源回收
•虚拟机网络健康监测
•无需虚拟机停机即可实现从硬件到系统的升级
•在系统运行时可创建虚拟机，对新建虚拟机配置进行修改
•管理员在目标主机可以直接启动虚拟机
•虚拟机之间内存动态分配，自动分页
•支持虚拟机与虚拟机之间的网络隔离与互访
•多通道网络容错