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  編者語：虛擬化應用到工業控制當中可以有效保證工控主機的高可用性，提高計算機的工作效率。本文介紹工控主機虛擬化技術的特點，詳細介紹了如何將虛擬化技術應用于工控機。

   當今虛擬化技術已經滲透到社會關鍵行業核心計算業務中，虛擬化的出現改變了傳統的單一計算機架構，虛擬化的高可用性和快速遷移特性有效保證了關鍵系統的計算機業務連續，有效降低了由計算機故障導致的業務中斷，將損失降到最低。虛擬化應用到工業控制當中可以有效保證工控主機的高可用性，降低由于工控主機損壞導致的業務中斷，CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

　　1 工控主機虛擬化技術特點

   工控主機的虛擬化技術是一種硬件方案，支持虛擬技術的CPU帶有特別優化過的指令集來控制虛擬過程，通過特殊的指令集，虛擬機會很容易提高性能，虛擬化技術可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構，支持操作系統直接在上面運行，從而無需進行二進制轉換，減少了相關的性能開銷，極大簡化了VMM設計，進而使VMM能夠接通用標準進行編寫、性能更加強大。

   工控主機的虛擬化基礎架構具有在任意虛擬化平臺之間遷移虛擬機、快照、在資源池中的備用主機上自動重新啟動以及VMotion等高級功能特性，因而在它創建的環境中，遇到停機時最多不過就是簡單的重新啟動而已。對于防止應用程序或硬件發生故障的連續可用性解決方案來說，工控主機HA對運行在虛擬機中的應用程序提供了易于使用、經濟高效的保護。當需要不中斷應用程序的連續可用性解決方案時，使用比通常情況下常規故障切換群集所需的少的多的服務器，就可以實現駐留在不同物理硬件平臺上的虛擬機間的N＋1群集。

虛擬機的原理：寄居架構和裸金屬架構

　　2 工控機現場工作特有要求

   工控機是專門為工業現場而設計的計算機，工業現場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁場力干擾等特點，且一般工廠均是連續作業即一年中一般沒有休息，在惡劣條件下影響工控主機效能的不單單是其使用壽命，對于關鍵性業務來講確保業務的穩定性和連續性顯得格外重要，使用虛擬化架構主要在于虛擬化的操作系統僅僅是以文件形式存在，包括內存的鏡像等，在發生災難情況下可以做到零毫秒快速無縫切換，所以在關鍵業務應用場所保障了業務的連續可靠。

   調查統計發現，百分之八十以上工控機事故都是由于操作系統不穩定造成，影響系統穩定的因素有很多包括電磁干擾等間接因素，如何保證主機系統的穩定可靠成為防范的重點，充分利用虛擬化技術可以有效的保證操作系統的穩定，工控機當中部署的是裸金屬架構的企業版虛擬化架構，之上再部署操作系統和控制應用程序，通過翻譯對接確保底層應用的穩定性。

　　3 虛擬化技術如何應用于工控機

   通過虛擬化應用，可以讓不同的操作系統在同一臺控制主機上同時運行，如UNIX LINUX WINDOWS等眾多操作系統，實現以往不可能實現的多宿主架構，在工控應用當中，可以滿足多種業務系統的需要。快照功能在虛擬化環境中支持每卷創建多個快照拷貝，并將這些時間點拷貝分配給其他虛擬機。這樣用戶只需創建生產數據的快照拷貝并分配給專門用作測試的虛擬機，就能夠創建出功能強大的測試環境了。一旦用戶建立了虛擬服務器環境，用戶就能夠快速創建虛擬測試服務器。測試人員不僅能夠在幾秒鐘內分配獲得真實的“實時”數據，還能在整個測試過程中進行數據快照。

   由于在虛擬環境中添加和刪除虛擬機及應用非常方便，因此，環境的動態性很強。換言之，虛擬機總在被創建、使用，然后進行再分配或刪除。這帶來了巨大的靈活性。不過，在這種高度動態化的環境中，必須確保以與虛擬服務器相同的簡化方式來提供和再分配存儲容量。存儲虛擬化有助于實現這種靈活性。

實現效果

   如果虛擬環境中有數百臺虛擬機，不僅可能增加備份成本，而且還會大幅提高復雜性。利用快照功能，我們不必在每個虛擬機上都安裝備份代理。我們可就每臺虛擬服務器創建快照拷貝，然后再將這些快照拷貝分配給專門用作備份服務器的虛擬機，以此進行備份。這樣 ，唯一需要安裝備份軟件的虛擬機就是備份服務器了。在處理數百個虛擬服務器時，這樣做有助于大幅降低備份許可證的成本，通過快照功能有效提高工控機的穩定性。