Virtualisierung. von. Prozessleitund. Bediensystemen

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1 Virtualisierung von Prozessleitund Bediensystemen Stand: Industrie- System- und Rechnertechnik Postfach Recklinghausen Tel: Fax: Seite 1 von 8

2 Virtualisierung gilt schon länger als der Schlüsseltrend in der geschäftlichen Informationstechnologie. Denn es ist offensichtlich: Der Einsatz von virtualisierten Systemen, (Server- und andere Formen der Virtualisierung) bietet unübersehbare Vorteile. Zu den wichtigsten zählen bessere Auslastung der Hardware, Einbringen neuer Leistungsmerkmale, schnelle und flexible Bereitstellung von Ressourcen, wesentlich geringerer Service- und Administrationsaufwand Auflösung der Abhängigkeit von Betriebssystem und Hardware. In der Industrie sind virtuelle Systeme noch eher die Ausnahme, weil meist ein durchgängiges Konzept fehlt. Und bei dem Wunsch nach einer hohen Verfügbarkeit, lassen sich die Kosten einer HA-Lösung (High Availability) oftmals nicht mit dem knappen Budget in Einklang bringen. Ein durchaus lösbares Problem. Das Konzept Ein System besteht aus bis zu drei Servern. Auf jedem Server laufen mehrere virtuelle Systeme gleichzeitig. Die Anzahl der virtuellen Systeme je Server ist nur begrenzt, durch die zur Verfügung stehende Performance und die kundenspezifischen Anforderungen an die Ausfallsicherheit. Die Einrichtung, Konfiguration, Verwaltung und Überwachung der Server und virt. Maschinen erfolgt zentral. Alle für den Anwender wesentlichen Betriebsparameter sowie die umfangreiche Sensorik der Server, sind in das erweiterbare Alarmsystem integriert und können für eine automatische Benachrichtigung/Alarmierung ( ) parametriert und genutzt werden. Für die Realisierung der Desktops wird erprobte Technik eingesetzt. ThinClients neuester Bauart ermöglichen den Zugriff auf die virtuellen Systeme über standardisierte Protokolle. Diese unterstützen den Einsatz der meisten am Markt erhältlichen Touchscreens ohne zusätzliche Treiber-/Softwareinstallation. Seite 2 von 8

3 Die Server Die Server sind vollständig redundant aufgebaut. Beginnend bei der Spannungsversorgung, über die Netzwerkschnittstellen, den Festplatten - die grundsätzlich nur im RAID-Verbund (i.d.r. 1 oder 5) zur Verfügung gestellt werden, bis hin zu den CPU s. Die Server besitzen eine IPMI-konforme Schnittstelle zur Erfassung und Überwachung des Systemzustandes. Mit zum Teil über 200 Sensoren werden z.b. Temperaturen, Spannungen, allg. Funktion von Komponenten, etc. - kontinuierlich erfasst und überwacht. Die virtuellen Maschinen Die Systeme werden von uns virtualisiert oder wenn notwendig als virtuelle Appliance neu aufgesetzt. Sie laufen dann direkt unter dem vmware-betriebssystem vsphere ESXi. Keine Zwischenschichten, keine zusätzlichen Software! vsphere ESXi VMware-Betriebssystem virt. Sys virtuelle Maschinen virt. Sys virt. Sys Für Visualisierungs- und Bediensysteme (z.bsp. GE ALSPA/P80-HMI), die in der Regel in größerer Anzahl benötigt werden, liefern wir Vorlagen, die die notwendigen systemtechnischen Änderungen und Erweiterungen, für ein einfacheres, komfortableres Handling bereits enthalten. Mit Hilfe dieser Templates können weitere virtuelle Maschinen vom Anwender schnell und einfach erstellt werden. Dabei wurden notwendige Anpassungen und Eingriffe auf ein Minimum reduziert und resultieren im Wesentlichen aus der Nutzung der Leistungserweiterungen, die dieses Design mit sich bringt. Möglich werden das einfache Handling und die einfache Nutzung der Leistungserweiterungen durch ein Set von virtuellen Maschinen - den System-Maschinen. Seite 3 von 8

4 Die Systemmaschinen Zum Lieferumfang jedes Systems gehört ein Set von vier virtuellen System-Maschinen. Alle System-Maschinen sind gleich aufgebaut. Sie basieren wie auch das vsphere ESXi selbst - auf dem SuSE-Linux-Enterprise-Server 11. Systemmaschinen Jede dieser Maschinen hat eine genau spezifizierte Aufgabe und wird entsprechend vorkonfiguriert ausgeliefert. vdata- Protection vcenter-server vmanagement- Assistant vsystem- Server vcenter Server Der vcenter Server erlaubt die zentrale Verwaltung und Kontrolle des Systems. In der Embedded Database des vcenter Servers wird die gesamte Konfiguration erstellt, abgelegt und verwaltet. Seite 4 von 8

5 Über eine graphische Benutzeroberfläche (vsphere Client/vSphere Web Client) kann über den vcenter Server der Systemzustand jederzeit - z.b. vom Büro-PC betrachtet, analysiert und/oder bearbeitet werden. Der vcenter Server hat uneingeschränkten Zugriff auf das gesamte System (Hardware und VMs) und ist das zentrale Instrument für die Systembetreuung. Über die Definition von Usern und Gruppen mit z.t. eingeschränkten Rechten und Möglichkeiten, kann - bei Bedarf - eine geordnete Verwaltungshierarchie aufgebaut werden. Wichtige Alarme und Meldungen z.bsp. von den IPMI-Sensoren der Hardwareüberwachung - können per - quasi in Echtzeit weitergeleitet werden. Dabei kann jede Meldung/ jeder Alarm einzeln parametriert werden. Der vsphere-client/web Client kann auf jedem Büro-Arbeitsplatz (Windows) installiert werden. Seite 5 von 8

6 vmanagement Agent Der Management Agent ist die Schnittstelle zu den auf den phys. Servern installierten Betriebssystemen (vsphere ESXi). Er gehört zur Standard- Installation und wird hier für die Anbindung an vorhandene USV-Systeme verwendet. So ist es möglich, mit nur einer RCCMD-Lizenz und nur einer Installation, alle Systeme (virtuell und auch physisch) bei einem Spannungsausfall runterzufahren. Es besteht keine Notwendigkeit weiterer Eingriffe oder Installationen bei den installierten virtuellen Maschinen oder Servern. vsystem Server Basierend auf einem SuSE Linux Enterprise Server 11 bietet der Systemserver eine Vielzahl von benötigten Diensten und Leistungen innerhalb des Systems. Dies sind Zeitserver Fontserver DHCP-/DNS-Server Standard-Gateway mit Firewall (u.a. für und Internet-Zugang) Backup und Synchronisation Er hat zwei IP-Adressen und Zugang zu zwei Netzen, was ihn in die Lage versetzt die o.a. Dienste realisieren zu können. Zeitserver Der Systemserver kann im Anlagennetz für alle phys. und virtuellen Systeme die Zeit vorgeben. Diese bezieht er dabei über sein zweites Netzwerkinterface von einem qualifizierten Zeitserver z. Bsp. aus dem Werksnetz oder dem Internet. Seite 6 von 8

7 Fontserver In der Regel verfügen die eingesetzten ThinClients nicht über die von den virtuellen Desktops benötigten Fonts zur korrekten Bild-/Textdarstellung. Der Systemserver schafft hier Abhilfe, in dem er bei Bedarf, jedem System (ALSPA 8000ics/P80 HMI) die benötigten Fonts zur Verfügung stellt. DHCP-/DNS-Server Diese Funktionalität erlaubt eine stark vereinfachte Konfiguration der ThinClients. Diese können so beim Einschalten automatisch nicht nur ihren Hostnamen und ihre IP-Adresse, sondern auch Informationen zu Zeitserver, Fontserver und ThinClient-Management System beziehen. Des Weiteren ermöglicht der DHCP-/DNS-Server den Einsatz der vdata Protection. Die aktuelle Konfiguration der DHCP-/DNS-Server, wird im Betrieb über Zonen-Transfers automatisch und kontinuierlich erweitert/aktualisiert. Standard Gateway Für die Weiterleitung von Alarmen per wird ein Zugang zu einem SMTP-Server benötigt, der im Normalfall nicht im Anlagennetz vorhanden ist. Der Systemserver kann dann die Weiterleitung übernehmen. Das gleiche gilt für ein evtl. notwendiges Update der ThinClient-Firmware oder - Protokolle. Diese können über den Systemserver - direkt von der Support-Seite des Herstellers - aus dem Internet bezogen und installiert werden. Zum Schutz dieser Funktion und des gesamten Systems, läuft auf diesem System eine Firewall. Seite 7 von 8

8 Backup und Synchronisation Das System ist vom grundsätzlichen Konzept her völlig redundant. Bei dem unwahrscheinlichen Ausfall eines Servers, können die dadurch ausfallenden virtuellen Systeme, jederzeit auf den anderen Servern gestartet werden. Da der Zugriff auf das System zentral erfolgt, ist eine solche Aktion innerhalb weniger Minuten abgeschlossen und die Auswirkungen dieser Störung beseitigt. Damit die neu gestarteten Maschinen aber mit der aktuellen Konfiguration hochlaufen, kann beim Boot eine automatische Synchronisierung über den Systemserver erfolgen. Sowohl die regelmäßige Hinterlegung /Backup einer Konfiguration auf dem Systemserver, als auch das Abrufen/Synchronisieren vom Systemserver beim Neustart, erfolgt automatisch. Die für das Backup und die Synchronisation eingesetzte Technik arbeitet hocheffizient mit der geringstmöglichen Belastung für System und Netz. vdata Protection Mit der Backup- und Synchronisations-Technik des Systemservers, können nur Teile eines Systems gesichert und aktualisiert werden. Diese Technik ist nicht dafür ausgelegt, vollständige und/oder bootfähige Backups zu erstellen, wie sie für eine vollständige Wiederherstellung benötigt würden. Die Erstellung solcher Backups, übernimmt die vdata Protection. Sie ist vollständig konfigurierbar und führt die Backups automatisch durch ohne zusätzliche Bedieneingriffe. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die zu sichernden Maschinen dafür runter zu fahren. Das Backup erfolgt während des lfd. Betriebs mit Hilfe der Volume Shadow Copy -Technology. Diese Backuplösung arbeitet hocheffizient, sowohl bei der Backup-Durchführung als auch beim Platzbedarf. Die Speicherung der Daten kann entweder auf den Datastores der Server (zusätzlich installierte Festplatten) oder auf externen Storages erfolgen. Seite 8 von 8