ESXI主机虚拟化技术在炼钢系统测试中的应用

胡文才

摘要：本文对基于VMWARE的EXSI主机虚拟化技术进行了简单的介绍，并讲述了在钢铁企业二级自动化过程控制系统测试中的应用.

关键词： EXSI;虚拟化技术;系统升级;系统测试

一、前言

计算机技术的不断进步，带来了数字化、智能化发展的新趋势，大家感受到了计算机科学技术所带来的好处，于是对数字化、智能化应用的需求也越来越强烈。为实现中国制造2025，在制造业领域，信息系统的更新换代在制造业掀起了建设浪潮。随之而来的问题也不断涌现，在部分连续生产、过程无法中断的制造业，如何快速有效得完成信息化系统升級换代而不中断当前生产成为目前值得思考的一个问题。

钢铁行业的生产制造执行系统（以本公司华菱涟钢为例）处于信息化的第三层级，与各生产工序L2层级系统有着密不可分的关系，炼钢厂的L2系统包括涟钢主原料L2过程控制系统，涟钢转炉L2过程控制系统， 涟钢精炼L2过程控制系统， 涟钢RH二级自动化过程控制系统，涟钢连铸二级自动化过程控制系统。所有L2层级的系统均为在线连续作业系统，无法直接与新系统进行功能测试。如直接测试，出现异常会导致所有L2层级系统均不可用，将对生产经营带来较大的负面影响。本文以涟钢制造执行系统以不兼容老系统的方式升级换代在转炉炼钢厂各二级自动化系统进行功能测试为例，讲述了使用EXSI主机虚拟化技术将在线二级自动化系统进行虚拟化部署，以完成生产制造执行系统基础功能测试的应用。

二、虚拟化介绍

虚拟化是一种计算机硬件物理资源的管理和分配技术，相当于将计算机硬件的物理资源和计算能力进行统一的抽象后再进行资源再分配的一种方式，可实现一台计算机虚拟成多台计算，同时建立隔离层，实现各个虚拟机资源的管理。

服务器虚拟化有两种架构：一是寄居架构，虚拟平台寄居在现有系统上运行，寄居架构特点是运行稳定、兼容性好、用户友好;但缺点也很明显：性能较差、可分配资源有限、且功能单一;二是裸金属独立架构，也就是将平台直接装在物理机上，不用装操作系统，这种架构物理资源浪费较少，运行性能好，同时具备很多高级扩展功能，但对硬件兼容性要求较高，配置也较为复杂。[1]

EXSI就是采用独立架构安装在物理机上，通过Vmkernel虚拟化内核进行资源管理。EXSI还有一个重要功能就是快照，快照是指每台虚拟机可进行虚拟化快照，原理是当进行快照操作时，记录时间点，将源虚拟机所占存储进行属性变更成read-only属性，再新建一个增量化存储，虚拟机产生的新数据全部写入增量存储，相当于此虚拟机由两个存储部分组成，一是read-only源虚拟存储，一是增量存储，当业务需求要恢复快照时，将增量存储删除，并再次新建增量存储，这样就可以一直保留虚拟机快照时的状态，此功能在系统测试中可发挥较大的作用.[2]

炼钢厂总共有11套L2系统，分布于各个工序，均与老的制造执行系统有大量数据交互，同时每个独立的L2都有各自独立的服务器端和客户端，基于性能和便利性的考量以及与新制造执行系统的联合测试需求，决定服务器端采用基于裸金属架构的ESXI进行虚拟化部署，客户端采用寄居架构进行虚拟化部署。

三、ESXI主机和测试系统的环境搭建

首先准备两台性能较强的服务器，一台放置在转炉区域，一台放置在连铸区域，进行ESXi标准版部署。由于二级自动化过程控制系统与一级自动化系统以及三级系统分别存在数据的交互，所以使用两个网卡进行分网段虚拟化，建好虚拟网络。

ESXI主机环境搭建步骤：1.设置使用U盘引导启动，按F2或DEL进入引导启动界面，选择第一项进行安装，加载VMkernel;2.提示选择存储，如系统中有多个存储磁盘，选择需要安装系统的磁盘，点下一步;3.选择键盘类型，默认US Default;4.配置好管理员密码，5.系统装完后选择重启设备。服务器重启完后，进入控制台屏幕;输入密码进入系统配置页;6.进行网络配置管理，先配好管理网口;使用键盘选择配置为管理界面的网卡，用空格键选中，选中后会变成X，再进行管理接口的网络地址配置，选择IPv4 选项，进行配置;选择设置静态 IPV4进行网络配置，配置必须与路由在同一网段，完成后在控制台可以看到所配置的网络信息。进行核对确认后完成环境搭建。

测试环境搭建步骤：首先在各二级系统的正式系统上进行VM Converter Standalone的安装，使用VM CS从各二级控制系统的正式系统迁移到ESXI宿主机。我厂现有二级服务器操作系统均为windows的server 2003版，先选择源系统，此处选本地机器，填好相关信息，目标机器则选宿主主机，设置好存储及虚拟机版本;选择目标虚拟机和存放位置，目标机名字填好，选择新虚拟机要放在哪个数据存储块上，确保磁盘上有足够空间，不小于源系统使用大小;设置目标虚拟机磁盘和分区，选择好相对应空间，按照提示完成环境搭建。

按照以上步骤分别完成涟钢主原料L2过程控制系统， 涟钢转炉L2过程控制系统， 涟钢精炼炉L2过程控制系统， 涟钢RH二级自动化过程控制系统， 涟钢连铸二级自动化过程控制系统的虚拟化迁移后，做好虚拟化网络配置并做好虚拟化快照，此时开始与新制造执行系统进行功能测试，当测试系统出错且无法恢复时，利用快照进行快速恢复并重新测试。

四、结语

在虚拟化技术日渐成熟的今天，在连续生产的制造行业进行信息化系统建设、调试及联合测试的需求下，特别是面对系统与系统间关联较多，复杂系统集群的情况下，使用基于VMWARE的ESXI主机虚拟化技术进行系统测试和系统的功能联合调试是一种极好的解决方案，可使企业在信息化建设中以更低的成本，更高的稳定性获得更大的收益，同时可对行业的生产实现零影响，无缝升级切换。

参考文献：

[1] 美国英特尔公司开源软件中心.系统虚拟化原理与实现.清华大学出版社.2009

[2] 马丁·霍斯肯.VMware软件定义存储.机械工业出版社.第1版2018

湖南华菱涟源钢铁股份有限公司210转炉炼钢厂  湖南  娄底  417009