終端虛擬化技術在加油站的應用

屈盛福

【摘要】本文結合中國石化銷售企業加油站的運行現狀，利用先進的虛擬化及云終端技術，將加油站PC機設備通過云終端設備進行替換，將原有的前臺運算模式轉變為后臺集中運算模式。目的是實現加油站終端簡化，一機多用，后臺虛擬，集中管理，解決加油站設備更新投資大、運維難度高等突出問題。

【關鍵詞】虛擬化；云終端；加油站

1.引言

目前，隨著銷售企業加油站經營管理水平不斷提高，加油站現場管理也出現了一系列亟待解決的問題，主要表現在：一是加油站空間有限，無法滿足越來越多的設備放置要求；二是諸多設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備種類繁多，設備運行環境較差，故障率高，運維難度和工作量很大，管理困難；四是設備日常運行用電量大，增加了加油站的運營成本；五是加油站設備可擴展性差，受環境影響，更新淘汰率高。因此，如何合理有效的整合加油站現有的設備資源，提高利用率，實現共享使用，節約投資，方便運維，提高用戶使用感受，提升經營管理水平，是必須面對和解決的問題。通過在加油站實施終端虛擬化，將加油站PC機設備通過云終端設備進行替換，真正實現油站信息設備應用變革。

2.技術路線

2.1 云終端技術

云終端是一種精巧別致的網絡計算機終端，既可以作為迷你版的個人電腦終端單獨運行，進行網頁瀏覽，又可以構架共享計算網絡，以創新的成本優勢開展業務、運營網絡。利用云終端和瘦客戶機設備可以方便的實現多個終端與一臺主機設備的資源共享。

云終端的價格低廉，節電省耗，小巧機身，無需風扇散熱，無噪音干擾，低輻射，綠色健康環保；硬件使用周期長，一次投資，長期使用，采用軟硬件一體化設計，即利于維護又方便管理，故障率極低。服務端統一管理終端，升級維護工作都在服務端進行，真正做到終端接近零維護。終端數據不在本機存儲，而是存儲在云端服務器上，數據存儲更安全可靠，同時云終端主機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

虛擬化技術是云計算不可或缺的技術，是實現云計算基礎架構的核心技術。虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。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。

2.3 技術分析

要實現有效資源的共享，僅通過終端虛擬化技術存在以下幾方面問題：云終端實現了在同一操作系統上，通過建立多個用戶賬號，使用RDP協議或其他遠程管理協議實現了不同用戶登錄同一操作系統帶來獨自使用這一系統的用戶感受。對于B/S架構的應用系統，這種方式不存在問題，因為用戶通過瀏覽器進行系統訪問，所有的數據處理是在遠端服務上進行的，不同用戶之間不存在沖突。但是對于C/S架構的應用系統，則可能存在不同軟件之間的不兼容，特別是在同時使用同一外設設備時，易發生端口沖突，無法為用戶提供單獨使用一臺PC機一樣的終端感受。而且，在同一操作系統上同時安裝不同的應用系統軟件，一旦發生操作系統故障，如中病毒、系統崩潰等，會造成所有應用系統無法正常時候，而且恢復時間長。基于以上問題，我們考慮研究使用虛擬化及云計算技術實現在單臺主機上的多操作系統應用及硬件資源的合理劃分。

3.方案設計

3.1 總體設計

加油站終端虛擬化設計有兩種應用模式：單站服務器模式和市公司服務器集中模式。兩種模式均采用單臺主機對應多個終端的模式，主機通過虛擬化技術，根據加油站規模和實際需要，為不同的應用虛擬出不同的操作系統平臺，終端通過RDP協議訪問主機相應的操作系統，通過云終端設備實現終端設備與主機的連接。兩種模式的區別在于，單站模式適用于網絡條件較差的加油站環境，配置一臺低端1U服務器即可，單臺可虛擬4-8個虛擬操作系統供加油站應用。服務器集中模式適用于網絡條件較好，實現了光纖接入的加油站環境，服務器集中放置于市分公司，服務器采用高端配置并實現集群管理，一臺服務器可支撐幾十個加油站，數百個虛擬機操作系統同時運行。同時多個服務器之間實現冗余備份和高可用性，確保系統安全。加油站僅放置云終端和輸入輸出設備，通過云終端遠程聯接到市公司虛擬機服務器實現正常業務。

3.2 終端設計

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際應用需要，一是功能、接口不足，二是終端安全性不足。我們計劃采用定制化終端的方式進行解決，通過定制安全云終端，能夠有效降低終端的采購成本、進一步降低中的功耗，大大增加終端的安全級別，增強終端的外設兼容性，最大限度的降低運維成本。

3.3 平臺設計

單站模式，只需在主機上安裝免費版本的虛擬化平臺軟件，在虛擬化平臺上根據實際需要，創建多個操作系統，并為每個操作系統分配合適的資源，在預劃分好的操作系統上分別安裝應用軟件，如建立3個windows XP操作系統。加油站員工使用云終端及鍵盤、鼠標、顯示器等相關輸入輸出設備通過加油站局域網對主機進行訪問，并進行日常業務操作。打印機、POS機等外部設備直接或間接與主機相連，并通過虛擬化平臺管理工具進行端口劃分，從而實現各個終端業務的正常進行。

服務器集中模式，因多個加油站的應用系統已全部集中到市公司，對市公司的數據環境要求較高，除了實現單站模式中的虛擬平臺的搭建外，還需要通過虛擬HA、冗余備份等技術實現多臺服務器之間的資源動態遷移和數據冗余備份，確保系統的可靠性和可用性。以上技術需要單獨采購，不同品牌的平臺價格有一定的差異。站級架構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PC機模式和使用終端虛擬化模式的投資對比。我們以銷售企業某地市公司具有200座加油站為例，進行測算。

4.1.1 終端虛擬化模式

項目投資共分為中心級設備、站級終端設備及虛擬化平臺軟件費用三部分。

（1）中心級設備

200站600臺終端，每臺服務器能夠支持60-80個終端，每臺服務器支持60個終端配置，共采購服務器10臺、磁盤陣列1臺、光纖交換機2臺，總價格約130.1萬元。

（2）加油站終端設備

加油站終端采用定制終端，200站600臺終端約9萬元。

（3）虛擬化平臺軟件費用

采用成熟國產虛擬化平臺軟件費用，每臺服務器采購價格已包含軟件許可價格。

4.1.2 傳統模式

PC機同終端虛擬化方式采用類似配置的（1C4G內存配置），單價為4800元，總價約390萬元。

總之，從一次性投資角度，終端虛擬化方式優于傳統PC機模式。

4.2 運行成本

運行成本主要通過兩種方式的運行功耗進行計算。

4.2.1 傳統PC方式

在傳統PC方式下，PC機電源設計功耗為300-350W，運行過程中實際功耗一般在150W左右，云終端電源設計功耗不超過30W，運行過程中實際功耗不超過10W。服務器設備電源設計功耗為400W，實際運行過程中功耗不超過200W，每臺服務器采用雙電源設計。200座加油站一年耗電量為561600度，以每度電0.85元計算，一年需電費約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。服務器端10臺服務器，加一臺存儲設備加兩臺光纖交換機，其功耗為：20*1000W+2*500W+4*120W=21480W，全天24小時不間斷運行，耗電量為3000*24/1000=515.52度，一年耗電為515.52*360=185587.2度。合計功耗為185587.2+37440=223027.2度，以每度電0.85元計算，一年需電費18.96萬元。

綜上，采用終端虛擬化方式，200座加油站每年能節省電費28.7萬元。

4.3 系統安全性

由表1中對比可以看出，終端虛擬化模式在安全性方面比現有模式更具優勢。

5.結論

加油站終端虛擬化項目先進的虛擬化及云終端技術，將加油站PC機設備通過云終端設備進行替換，將原有的前臺運算模式轉變為后臺集中運算模式，實現加油站終端簡化，一機多用，后臺虛擬，集中管理的目標。

參考文獻

[1]任永杰，單海濤.KVM虛擬化技術實戰與原理解析[M].北京：機械工業出版社，2013.

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