Virtualização de Servidores Aplicação na Automação Industrial

Transcrição

Marcelo Araújo, PA IT, 12/09/2012
Virtualização de Servidores
Aplicação na Automação Industrial
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8 de outubro de 2012 | Slide 1
Agenda
O que é Virtualização?
- História, relevância e tipos de virtualização
- Porque Virtualizar, caracteristicas e vantagens de negócio
Topologia 800xA Tradicional x Virtualizada
- Homologação
- Configurações suportadas
Procedimento de Setup
- Planejando, Instalando e Configurando
Casos reais de implementação
- Billerud AB Gruvön Mill (Grums, Suécia)
- Plasinco (São Paulo, Brasil)
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O que é Virtualização ?
É a criação de uma versão virtual (ao invés de real) de
algo, como um sistema operacional, um servidor, um
dispositivo de armazenamento ou um recurso de rede
É a representação lógica e simplificada de recursos físicos
para usuários e aplicações
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Background
A virtualização não é uma nova tecnologia, mas na área de
automação ainda é
Virtualização homologada para 800xA
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História
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Relevância
Gartner:
- Virtualização será a tendência de maior impacto no
mercado de infra-estrutura e operações até 2012
IDC:
- Mercado de serviços de virtualização chegará a US$ 11,1
bilhões em 2011
Forrester:
- Virtualization é mainstream, Clouds estão subindo
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Background
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O que é uma Maquina Virtual?
Aplicações
Aplicações
Windows Server 2008
Windows 2003
virtual virtual virtual virtual virtual
CPU RAM HDD
NIC
NIC
Maquina Virtual
virtual
CPU
virtual
RAM
virtual
HDD
virtual
NIC
Maquina Virtual
Ambiente Virtual
Hardware Fisico
Uma maquina virtual (VM) emula um computador fisíco
Uma ou várias VM´s executadas em um computador normal
Hardware virtual de cada VM pode ser diferente, por exemplo, 2 placas
de rede, quantidade de memória RAM, etc
Executar diferentes sistemas operacionais no mesmo computador físico
- Desde os mais antigos até os mais atuais
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Tipos de virtualização
Computador
Rede
Storage
Software
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Porque Virtualizar?
Para maximizar utilização de recursos
Evitando ociosidade
Para aumentar flexibilidade
Mais fácil adequação de hardware virtual a requisitos físicos
Para aumentar disponibilidade (HA – High Availability)
Para diminuir custo de gerenciamento
Ambientes consolidados
Instalações simplificadas
Redução do downtime
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Principais caracteristicas
Escalabilidade e capacidade sob
demanda
Tolerância a falha
Compatibilidade total com as
aplicações
Balanceamento de carga e suporte a
gestão de energia
Compartilhamento de processadores
Suporte a snapshot
Compartilhamento de memória
Suporte e manutenção simplificados
Dedicação/compartilhamento de
periféricos
Facilidade para a execução de backups
Suporte a diferentes sistemas
operacionais
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Maior disponibilidade e mais fácil
recuperação em caso de desastres
Vantagens de Negócio com Virtualização
Menor custo de hardware
Menos hardware de servidor necessário
Menos hardware para comunicação
Migração de servidores para novo hardware de
forma transparente
Independência de Hardware
Disponibilização de novos servidores fica reduzida
para alguns minutos
Menor cabeamento e menor custo de instalação
Economia de energia, menos refrigeração
Economia de racks e espaço
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Agenda
- História, relevancia e tipos de virtualização
- Homologação
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Servidores rodando
Rede Corporativa
em ambiente Virtualizado
Servidor
Aspecto e
Dominio
Firewall
Rede Cliente/Servidor
Rede de Controle
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Servidor
Servidor
Conectividade
Conectividade
Homologação do Sistema 800xA
O sistema 800xA foi homologado para executar em ambiente virtual a
partir da versão 5.0 SP2
Iniciando com o VMware ESX 3.5, passando pelo 4.1 e hoje com o
vSphere 5.0
Desempenho em igualdade com as configurações tradicionais
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Sistema 800xA Server usando Virtualização
Exemplo convencional de uma arquitetura 800xA
Estações de
Operação
Estação de
Engenharia
PriDC
SecDC
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PriCS
AC 800M
PriAS
SecAS
SecCS
AC 800M
PriCS
AC 450
PriCS
FF
SecCS
FF
PriCS
PLC
SecCS
AC 450
IM
SecCS
PLC
AO
Sistema 800xA Server usando Virtualização
A mesma configuração em ambiente virtual
Estações de
Operação
Estação de
Engenharia
Com VI Client
2 Servidores físicos ao invés de 14
Estações de Operação e
engenharia continuam usando
workstations regulares
ESX Server
Primário
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PriCS
FF/AO
SecCS
FF/AO
PriCS
AC450
SecCS
AC450
PriCS
PLC
SecCS
PLC
ESX Server
Secundário
Configuração 800xA suportada
Servidores 800xA com VMWare ESX
Tipos de Servidores
Servidores de Aspecto (AS)
Servidor de Conectividade AC 800M (CS)
Servidor de Conectividade AC 450 (CS)
Servidor de Conectividade IEC 61850
Servidor de Conectividade PLC
Servidor de Conectividade para
Foundation Fieldbus (FF)
Servidor de Information Manager (IM)
Servidor de Asset Optimization (AO)
Controladores de Dominio (DC)
Servidores Redundantes
1oo2 AS, CS, Dual IM
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Estações de Operação e
Engenharia não são virtualizadas
Instaladas de maneira
convencional
Tamanho máximo de sistema suportado
Tag count: 120 000
Conectivity Servers: 12 (24 redundantes)
Controladores AC800M por sistema: 75
Clientes: 55
Estações de Engenharia: 20
Hardwares Homologados
Dell PowerEdge R710
HP DL380 G6
IBM xseries3650 M2
Hardware flexível dependendo da configuração do sistema
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Calculo de memória RAM:
Some todas as memórias que serão utilizadas pelo sistema.
Reservar pelo menos 4 GB por VM
Calculo de HD´s:
Deve ser utilizado 1 HD físico (SAS ou SATA) para cada maquina virtual
Maquinas com até 16 discos homologadas hoje, pode ser utilizado RAID 1
Calculo de CPU´s:
Recomendado utilizar 2 vCPU´s por VM
Ex: 2 Quad Core é possível se criar 8 VM´s
Calculo de interfaces de rede:
As interfaces de rede dependem da configuração do sistema
Recomenda-se uma conexão Gigabit para cada conexão externa além de
uma conexão Gigabit para Console de Gerenciamento
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Exemplo de Sistema 800xA típico
Máximo de 8 VMs por host físico
Cada um com mínimo de 4Gb de RAM e duas vCPU
Host com pelo menos 16 núcleos (2 processadores 8 core)
8 VM´s * 4 Gb RAM + 2Gb RAM para VMKernel = 34 Gb RAM
Adaptadores de Rede de acordo com a necessidade
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800xA Server - Consolidação da economia
Menos servidores com maior capacidade de expansão
Redução em média de 20% nos custos iniciais de
hardware apenas com servidores
Ganho no tempo de manutenção em caso de troca de
servidores: 80%
Redução com switches, utilizando menos portas
Upgrades mais simples e rápidos com menor tempo de
parada de produção
Excelente alternativa para planejamento de um DRP –
Disaster Recovery Protection
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800xA Server - Consolidação da economia
Comparação de custos para um sistema com 8 nós:
- Economia de hardware inicial de 33%
- Economia em custos de energia em todo o ciclo de vida dos servidores de
mais de 43%
- O total de economia de energia durante os 5 anos de ciclo de vida do
servidor é de 10,49 kWatts e emissões totais de carbono cortadas por
120.054lbs (54,4 toneladas).
Máximo de economia para 16 nós:
- Economia de hardware inicial de 59%
- Economia de operação e custos de energia em todo o ciclo de vida dos
servidores de mais de 66%.
- O total de economia de energia durante os 5 anos de ciclo de vida do
servidor é de 24,87 kWatts e as emissões totais de carbono é cortado por
284,580 libras (129,1 toneladas).
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Documentação
Contém
Configuração suportada
Planejamento
Instalação
Set-up
Gerenciamento do Sistema
Lista de partes
Referências
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Licenciamento
Licença do sistema 800xA via Dongle
Vmware antes do 4.1 não suporta USB. Precisa
de um acessório para conexão chamado
AnywhereUSB. A versão 4.1 já suporta conexão
USB direta ao ESX Server.
MAC address não recomendado devido a
facilidade de troca dos mesmos quando
virtualizado
Licenciamento do ESX é feito por CPU
Versao Free do ESX 5.0 suporta até 32Gb
RAM
Cada maquina virtual requer uma licença de Windows!
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Considerações de Segurança
As mesmas regras são aplicadas para Virtualização
Aplicar updates de segurança
Configurar anti-virus
Segurança do sistema com firewall/gateway
Acesso seguro ao hardware
Adicionais
Não optimizar muito o hardware – esgotamento de recursos
Atente para a configuração da maquina virtual.
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Caso comum requisitado
Ambiente Virtual apenas para Dominios
Clientes
Estação de
Engenharia
Estação de
Engenharia
PriDC
PriAS
PriDC
PriAS
SecDC
PriCS
AC 800M
SecAS
SecDC
SecCS
AC 800M
Pri VM
host
SecAS
Baixo risco na redução (6 servidores -> 4 servidores)
Hardware de acordo com as recomendações
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PriCS
AC 800M
Sec VM
host
SecCS
AC 800M
Agenda
- Homologação
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Procedimento de Setup Básico
Planeje a topologia
ESX com 800xA a
ser utilizada
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Instale e configure
os servidores
VMware ESX e os
VI Clients
Configure o servidor
800xA como
máquina virtual
1) Planeje a topologia ESX com 800xA a ser utilizada
Planeje as
funções do
sistema e
tamanho
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Determine os
hardwares necessários
de acordo com as
homologações
2) Instale e configure VMWare ESX Server e VI Client
DC
AS
CS1
CS2
VMware ESX Server
Usando ESX Boot Menu
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IM
3) Configure o servidor 800xA como maquina virtual
DC
AS
CS1
CS2
IM
Usando o 800xA
System Installer
VMware ESX Server
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Conectando no servidor ESX (usando o VI Client)
para gerenciar as VMs
O VI Client é o console de
gerenciamento do ESX. Pode ser
executado em qualquer cliente
com Windows preferencialmente
em uma estação de engenharia.
Acesso encriptado e
protegido por senha
Primary ESX Server
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EngClient
(with VI Client)
Clients
PriDC
SecDC
PriAS
SecAS
PriCS
AC 800M
SecCS
AC 800M
PriCS
AC 800M
PH OPC, AO
SecCS
AC 800M
PH OPC
PriCS
AC 800M
PH OPC, AO
SecCS
AC 800M
PH OPC
PriCS
FF, AO
SecCS
FF
IM
IM
Secondary ESX Server
Conectando no servidor ESX
O Logon no ESX server é
encriptado e protegido por senha.
Dependendo de qual usuário
logar os acessos podem ser
restritos.
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ESX Server Overview
Execute diversos
nós 800xA como
VMs em um ESX
server
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Rede Virtual
Bridge de um switch
virtual para uma
placa fisica
VMs conectadas em
um switch virtual
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Adicionando uma nova maquina virtual
Adicionando outro
nó 800xA em
poucos clicks!
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Configurando um hardware virtual em uma VM
Mude o hardware
de um nó 800xA
apenas em poucos
clicks
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Operando uma Maquina Virtual
Maquina Virtual
executando 800xA
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Observando a performance do ESX
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Dicas de Performance
Aumente a memória da VM se estiver em 90% de utilização
Use discos locais diferentes para cada VM
Desfragmente os discos dos servidores das VM´s regularmente
Use 1GBit para switches físicos
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Exemplo de configuração de Segurança
Habilite/Disabilite ações
específicas de usuários
Ex: Aqui usuários não
podem dar shutdown em
VM´s
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Agenda
- Homologação
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Caso real Billerud AB Gruvön Mill (Grums, Suécia)
Instalação existente:
- 9 servidores físicos que controlam caldeira de celulose da fábrica de papel com
Sistema 800xA 4.1.
- Três diferentes tipos de servidores.
Engenharia
- A ABB obteve backups do sistema 800xA do site e criou em sistema virtual em dois
servidores físicos na própria ABB.
- Realizado o TAF e aprovado.
Site
- Os dois servidores foram entregues no local e colocados para executar offline antes
da parada.
-
O cliente realizou personalizações adicionais
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Caso real Billerud AB Gruvön Mill (Grums, Suécia)
Parada:
- Os cabos de rede foram transferidos para o sistema virtual e os clientes e controladores
atualizados.
- Os servidores antigos foram removidos.
-O cliente
estava confiante sabendo que o sistema estava bem provado antes da
execução online.
Economia:
- A ABB foi capaz de realizar a engenharia fora do site minimizando os custos.
- O trabalho no local foi minimizada reduzindo custos on-site.
- O cliente foi capaz de rever e modificar o sistema antes de ir online o que reduziu os
custos de manutenção e carga de trabalho durante o desligamento.
- O cliente reduziu custos de energia, redução dos requisitos de peças de reposição
aumentando o desempenho e durabilidade.
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Caso real Plasinco (SãoPaulo, Brasil)
Problema enfrentado
-
Sistema PPA 2.1/2 com hardware ultrapassado
-
Não foi possível recuperar imagens do sistema em hardware mais atual do cliente
Reinstalação não estava sendo possível pois o restore do sistema não estava
funcionando
-
-
Sistema não mais suportado pela ABB devido a seu ciclo de vida já ter se esgotado
Solução oferecida
-Virtualização dos
servidores físicos e restauração dos mesmos como maquinas virtuais
Utilização dos hardwares mais atuais sem dificuldades com o sistema operacional
antigo e o sistema PPA 2.1/2 da ABB
-
Resultado
Realizado toda a migração para o ambiente virtual com sucesso onde até hoje a planta
opera com este sistema.
-
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Virtualização de Servidores Aplicação na Automação Industrial

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