什么是虛擬化

眾所周知，虛擬化是云技術的基礎，通過將計算機的各種實體資源予以抽象、轉換后體現為可分割、組合的多個計算機資源環境，從而脫離了架設形式、地理的限制和硬件資源的束縛，無論是IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）還是SaaS（軟件即服務），作為對于存儲、服務器和網絡等物理資源的管理，虛擬化技術不可或缺。

虛擬化的收益

虛擬化需要IT相關專業的技術背景，對于物理硬件和網絡環境的要求十分嚴苛，例如服務器級別的處理器、內存和硬盤存儲等和普通臺式機的配置存在較大差異，如果沒有較為充足的人才儲備和經濟預算，則很難實現和發揮虛擬化的優勢。

虛擬化技術的優點有：

01

降低管理成本

虛擬可通過以下途徑提高工作人員的效率：減少必須進行管理的物理資源的數量；隱藏物理資源的部分復雜性；通過實現自動化的中央管理來簡化公共管理任務；實現負載管理自動化。

02

 提高使用靈活性

通過虛擬可實現動態的資源部署和重配置，滿足不斷變化的業務需求。

03

提高安全性

虛擬可實現較簡單的共享機制無法實現的隔離和劃分，這些特性可實現對數據和服務進行可控和安全的訪問。

04

更高的可用性

虛擬可在不影響用戶的情況下對物理資源進行刪除、升級或改變。

05

更高的可擴展性

根據不同的產品，資源分區和匯聚可支持實現比個體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著您可以在不改變物理資源配置的情況下進行規模調整。

06

互操作性和投資保護

虛擬資源可提供底層物理資源無法提供的與各種接口和協議的兼容性。

07

改進資源供應

與個體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在硬件和操作系統方面的問題而能夠在出現崩潰后更快地恢復。

很多客戶一直在糾結于WinCC的虛擬化相比較傳統方案是否能夠節省費用以謀求利益Zui大化，這其實是個仁者見仁、智者見智的問題。僅僅關注整體費用不利于虛擬化技術的發展，虛擬化帶來的運營、管理和維護的革新與便捷才是Zui重要的。

虛擬化在自動化領域的兩種應用場景

自動化領域的兩種常用的虛擬化技術為寄居架構或者宿主型虛擬化（計算機在操作系統上安裝虛擬軟件）和裸金屬架構（虛擬化軟件直接安裝在硬件上）。

分別舉例如下：

1.

寄居架構下的示例：

在自動化項目開發中，常遇到這樣的問題：現場實際部署的WinCC項目從V7.0到V7.5，涉及多個版本，工程師可能都要維護修改。重復安裝和卸載，再加上WinCC版本跨度太大的話，搞不好還得重裝系統，耗時耗力。

工程師常用的辦法是在PC硬件上安裝Windows操作系統，再安裝VMware Workstation Player/Pro這樣的虛擬機軟件，在虛擬機軟件里運行所需的虛擬機文件（如：Windows 10 + WinCC V7.5開發版軟件）。這種方式經常受限于PC的硬件資源，無法同時啟動多個虛擬機。

2

裸金屬架構的示例

簡而言之，服務器虛擬化就是將以前多臺硬件服務器要干的事情全部整合到一臺超強的硬件服務器中，常用于數據中心。

服務器虛擬化帶來的收益顯而易見：

這種應用，在計算機服務器硬件上不需要Windows這樣的宿主操作系統，只需要一個虛擬化管理軟件（如：VMware的ESXi和微軟的Hyper-V；這等同于替換了場景A中的Windows操作系統 + VMware Workstation Player/Pro），直接管理硬件資源。在此基礎上同時部署和運行多個虛擬機文件（包括Windows Server系統+ WinCC運行版軟件）。

對一個如下圖所示的較為復雜的WinCC項目的網絡架構，在終端總線上包括了冗余服務器、中央歸檔服務器、客戶機以及連通站等多個組件。

可以在上述場景中采用虛擬化方式，即使用一臺或少數幾臺高性能服務器實現上述終端總線上多個WinCC計算機的功能。

WinCC的常規應用可能涉及到硬件加密狗（WinCC亞洲版）和西門子的通信卡（WinCC與S7-400H通信），這就要求虛擬機系統能有硬件直通能力（也稱硬件透傳，指PassThrough或DirectPath IO，即虛擬機可以直接控制和操作物理服務器的I/O設備，一個I/O設備僅用于一個虛擬機），在VMware ESXi環境下，能顧更好地支持上述功能。

虛擬化部署的三個步驟

虛擬化部署的過程分為服務器安裝、管理機配置和客戶機連接三個步驟：

在物理硬件服務器上安裝VMware ESXi

在管理機上通過ESXi或vSphere的Web客戶端遠程創建和配置服務器上的虛擬機, 如：為虛擬機分配存儲空間，新建或導入虛擬機，安裝操作系統，安裝WinCC軟件，配置硬件直通。

在客戶機上遠程控制和操作服務器上的虛擬機。建議在工作站操作系統上使用RDP，在服務器操作系統上使用VNC

在ESXi上部署虛擬機有多種方法，除了參考在VMware Workstation Player/Pro中新建虛擬機，還可以將現有的虛擬機直接上載或作為模板上載到ESXi，也可以通過工具將現有的物理機轉換為虛擬機上載到ESXi，這樣可以提高虛擬機的部署效率。

如果使用WinCC的自動安裝模式，可以實現無人值守的批量安裝操作，加快WinCC的部署效率，主要流程是：

記錄安裝過程，記錄過程與實際安裝過程相同，但并不真正執行安裝，而只是將選擇的安裝數據包及用戶配置記錄保存到 ini 配置文件當中。

通過命令行方式執行安裝，整個過程完全按照記錄文件中記錄的需求自動完成安裝，在該過程當中無需人為參與。

另外，如果有多個ESXi物理服務器，可用vCenter Server進行統一管理。

對于數量龐大或是部署在不同區域的ESXi主機，需要使用多個vCenter Server協作管理，實現劃分VLAN、設置vMotion、定義HA(High Availability)和FT(Fault Tolerance)等gaoji功能。