終端虛擬化技術(shù)在加油站的應(yīng)用

屈盛福

【摘要】本文結(jié)合中國石化銷售企業(yè)加油站的運(yùn)行現(xiàn)狀，利用先進(jìn)的虛擬化及云終端技術(shù)，將加油站PC機(jī)設(shè)備通過云終端設(shè)備進(jìn)行替換，將原有的前臺(tái)運(yùn)算模式轉(zhuǎn)變?yōu)楹笈_(tái)集中運(yùn)算模式。目的是實(shí)現(xiàn)加油站終端簡化，一機(jī)多用，后臺(tái)虛擬，集中管理，解決加油站設(shè)備更新投資大、運(yùn)維難度高等突出問題。

【關(guān)鍵詞】虛擬化；云終端；加油站

1.引言

目前，隨著銷售企業(yè)加油站經(jīng)營管理水平不斷提高，加油站現(xiàn)場管理也出現(xiàn)了一系列亟待解決的問題，主要表現(xiàn)在：一是加油站空間有限，無法滿足越來越多的設(shè)備放置要求；二是諸多設(shè)備擺放雜亂連線外露，安全性差，員工使用不便，更影響了加油站整體形象；三是加油站使用的設(shè)備種類繁多，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較差，故障率高，運(yùn)維難度和工作量很大，管理困難；四是設(shè)備日常運(yùn)行用電量大，增加了加油站的運(yùn)營成本；五是加油站設(shè)備可擴(kuò)展性差，受環(huán)境影響，更新淘汰率高。因此，如何合理有效的整合加油站現(xiàn)有的設(shè)備資源，提高利用率，實(shí)現(xiàn)共享使用，節(jié)約投資，方便運(yùn)維，提高用戶使用感受，提升經(jīng)營管理水平，是必須面對(duì)和解決的問題。通過在加油站實(shí)施終端虛擬化，將加油站PC機(jī)設(shè)備通過云終端設(shè)備進(jìn)行替換，真正實(shí)現(xiàn)油站信息設(shè)備應(yīng)用變革。

2.技術(shù)路線

2.1 云終端技術(shù)

云終端是一種精巧別致的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)終端，既可以作為迷你版的個(gè)人電腦終端單獨(dú)運(yùn)行，進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽，又可以構(gòu)架共享計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，以創(chuàng)新的成本優(yōu)勢開展業(yè)務(wù)、運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。利用云終端和瘦客戶機(jī)設(shè)備可以方便的實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端與一臺(tái)主機(jī)設(shè)備的資源共享。

云終端的價(jià)格低廉，節(jié)電省耗，小巧機(jī)身，無需風(fēng)扇散熱，無噪音干擾，低輻射，綠色健康環(huán)保；硬件使用周期長，一次投資，長期使用，采用軟硬件一體化設(shè)計(jì)，即利于維護(hù)又方便管理，故障率極低。服務(wù)端統(tǒng)一管理終端，升級(jí)維護(hù)工作都在服務(wù)端進(jìn)行，真正做到終端接近零維護(hù)。終端數(shù)據(jù)不在本機(jī)存儲(chǔ)，而是存儲(chǔ)在云端服務(wù)器上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更安全可靠，同時(shí)云終端主機(jī)無病毒感染的可能性，具備完美的防病毒特性。

2.2 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算不可或缺的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的核心技術(shù)。虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

2.3 技術(shù)分析

要實(shí)現(xiàn)有效資源的共享，僅通過終端虛擬化技術(shù)存在以下幾方面問題：云終端實(shí)現(xiàn)了在同一操作系統(tǒng)上，通過建立多個(gè)用戶賬號(hào)，使用RDP協(xié)議或其他遠(yuǎn)程管理協(xié)議實(shí)現(xiàn)了不同用戶登錄同一操作系統(tǒng)帶來獨(dú)自使用這一系統(tǒng)的用戶感受。對(duì)于B/S架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，這種方式不存在問題，因?yàn)橛脩敉ㄟ^瀏覽器進(jìn)行系統(tǒng)訪問，所有的數(shù)據(jù)處理是在遠(yuǎn)端服務(wù)上進(jìn)行的，不同用戶之間不存在沖突。但是對(duì)于C/S架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，則可能存在不同軟件之間的不兼容，特別是在同時(shí)使用同一外設(shè)設(shè)備時(shí)，易發(fā)生端口沖突，無法為用戶提供單獨(dú)使用一臺(tái)PC機(jī)一樣的終端感受。而且，在同一操作系統(tǒng)上同時(shí)安裝不同的應(yīng)用系統(tǒng)軟件，一旦發(fā)生操作系統(tǒng)故障，如中病毒、系統(tǒng)崩潰等，會(huì)造成所有應(yīng)用系統(tǒng)無法正常時(shí)候，而且恢復(fù)時(shí)間長?；谝陨蠁栴}，我們考慮研究使用虛擬化及云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)主機(jī)上的多操作系統(tǒng)應(yīng)用及硬件資源的合理劃分。

3.方案設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

加油站終端虛擬化設(shè)計(jì)有兩種應(yīng)用模式：單站服務(wù)器模式和市公司服務(wù)器集中模式。兩種模式均采用單臺(tái)主機(jī)對(duì)應(yīng)多個(gè)終端的模式，主機(jī)通過虛擬化技術(shù)，根據(jù)加油站規(guī)模和實(shí)際需要，為不同的應(yīng)用虛擬出不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)，終端通過RDP協(xié)議訪問主機(jī)相應(yīng)的操作系統(tǒng)，通過云終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與主機(jī)的連接。兩種模式的區(qū)別在于，單站模式適用于網(wǎng)絡(luò)條件較差的加油站環(huán)境，配置一臺(tái)低端1U服務(wù)器即可，單臺(tái)可虛擬4-8個(gè)虛擬操作系統(tǒng)供加油站應(yīng)用。服務(wù)器集中模式適用于網(wǎng)絡(luò)條件較好，實(shí)現(xiàn)了光纖接入的加油站環(huán)境，服務(wù)器集中放置于市分公司，服務(wù)器采用高端配置并實(shí)現(xiàn)集群管理，一臺(tái)服務(wù)器可支撐幾十個(gè)加油站，數(shù)百個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。同時(shí)多個(gè)服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)冗余備份和高可用性，確保系統(tǒng)安全。加油站僅放置云終端和輸入輸出設(shè)備，通過云終端遠(yuǎn)程聯(lián)接到市公司虛擬機(jī)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)正常業(yè)務(wù)。

3.2 終端設(shè)計(jì)

目前市場上眾多品牌的終端，并沒有一款能夠完全滿足加油站的實(shí)際應(yīng)用需要，一是功能、接口不足，二是終端安全性不足。我們計(jì)劃采用定制化終端的方式進(jìn)行解決，通過定制安全云終端，能夠有效降低終端的采購成本、進(jìn)一步降低中的功耗，大大增加終端的安全級(jí)別，增強(qiáng)終端的外設(shè)兼容性，最大限度的降低運(yùn)維成本。

3.3 平臺(tái)設(shè)計(jì)

單站模式，只需在主機(jī)上安裝免費(fèi)版本的虛擬化平臺(tái)軟件，在虛擬化平臺(tái)上根據(jù)實(shí)際需要，創(chuàng)建多個(gè)操作系統(tǒng)，并為每個(gè)操作系統(tǒng)分配合適的資源，在預(yù)劃分好的操作系統(tǒng)上分別安裝應(yīng)用軟件，如建立3個(gè)windows XP操作系統(tǒng)。加油站員工使用云終端及鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等相關(guān)輸入輸出設(shè)備通過加油站局域網(wǎng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行訪問，并進(jìn)行日常業(yè)務(wù)操作。打印機(jī)、POS機(jī)等外部設(shè)備直接或間接與主機(jī)相連，并通過虛擬化平臺(tái)管理工具進(jìn)行端口劃分，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)終端業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。

服務(wù)器集中模式，因多個(gè)加油站的應(yīng)用系統(tǒng)已全部集中到市公司，對(duì)市公司的數(shù)據(jù)環(huán)境要求較高，除了實(shí)現(xiàn)單站模式中的虛擬平臺(tái)的搭建外，還需要通過虛擬HA、冗余備份等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器之間的資源動(dòng)態(tài)遷移和數(shù)據(jù)冗余備份，確保系統(tǒng)的可靠性和可用性。以上技術(shù)需要單獨(dú)采購，不同品牌的平臺(tái)價(jià)格有一定的差異。站級(jí)架構(gòu)模式則同單站模式相同。

4.改善效果

4.1 投資成本

投資成本主要分析采用傳統(tǒng)PC機(jī)模式和使用終端虛擬化模式的投資對(duì)比。我們以銷售企業(yè)某地市公司具有200座加油站為例，進(jìn)行測算。

4.1.1 終端虛擬化模式

項(xiàng)目投資共分為中心級(jí)設(shè)備、站級(jí)終端設(shè)備及虛擬化平臺(tái)軟件費(fèi)用三部分。

（1）中心級(jí)設(shè)備

200站600臺(tái)終端，每臺(tái)服務(wù)器能夠支持60-80個(gè)終端，每臺(tái)服務(wù)器支持60個(gè)終端配置，共采購服務(wù)器10臺(tái)、磁盤陣列1臺(tái)、光纖交換機(jī)2臺(tái)，總價(jià)格約130.1萬元。

（2）加油站終端設(shè)備

加油站終端采用定制終端，200站600臺(tái)終端約9萬元。

（3）虛擬化平臺(tái)軟件費(fèi)用

采用成熟國產(chǎn)虛擬化平臺(tái)軟件費(fèi)用，每臺(tái)服務(wù)器采購價(jià)格已包含軟件許可價(jià)格。

4.1.2 傳統(tǒng)模式

PC機(jī)同終端虛擬化方式采用類似配置的（1C4G內(nèi)存配置），單價(jià)為4800元，總價(jià)約390萬元。

總之，從一次性投資角度，終端虛擬化方式優(yōu)于傳統(tǒng)PC機(jī)模式。

4.2 運(yùn)行成本

運(yùn)行成本主要通過兩種方式的運(yùn)行功耗進(jìn)行計(jì)算。

4.2.1 傳統(tǒng)PC方式

在傳統(tǒng)PC方式下，PC機(jī)電源設(shè)計(jì)功耗為300-350W，運(yùn)行過程中實(shí)際功耗一般在150W左右，云終端電源設(shè)計(jì)功耗不超過30W，運(yùn)行過程中實(shí)際功耗不超過10W。服務(wù)器設(shè)備電源設(shè)計(jì)功耗為400W，實(shí)際運(yùn)行過程中功耗不超過200W，每臺(tái)服務(wù)器采用雙電源設(shè)計(jì)。200座加油站一年耗電量為561600度，以每度電0.85元計(jì)算，一年需電費(fèi)約47.7萬元。

4.2.2 終端虛擬化方式

終端耗電量為PC模式的1/15，即一年耗電量為561600/15，約37440度。服務(wù)器端10臺(tái)服務(wù)器，加一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備加兩臺(tái)光纖交換機(jī)，其功耗為：20*1000W+2*500W+4*120W=21480W，全天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，耗電量為3000*24/1000=515.52度，一年耗電為515.52*360=185587.2度。合計(jì)功耗為185587.2+37440=223027.2度，以每度電0.85元計(jì)算，一年需電費(fèi)18.96萬元。

綜上，采用終端虛擬化方式，200座加油站每年能節(jié)省電費(fèi)28.7萬元。

4.3 系統(tǒng)安全性

由表1中對(duì)比可以看出，終端虛擬化模式在安全性方面比現(xiàn)有模式更具優(yōu)勢。

5.結(jié)論

加油站終端虛擬化項(xiàng)目先進(jìn)的虛擬化及云終端技術(shù)，將加油站PC機(jī)設(shè)備通過云終端設(shè)備進(jìn)行替換，將原有的前臺(tái)運(yùn)算模式轉(zhuǎn)變?yōu)楹笈_(tái)集中運(yùn)算模式，實(shí)現(xiàn)加油站終端簡化，一機(jī)多用，后臺(tái)虛擬，集中管理的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]任永杰，單海濤.KVM虛擬化技術(shù)實(shí)戰(zhàn)與原理解析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]《虛擬化與云計(jì)算》小組.虛擬化與云計(jì)算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.