超融合技术在门克庆选煤厂智能平台上的应用_王利勋.pdf

超融合技术在门克庆选煤厂智能平台上的应用王利勋(中天合创煤炭分公司煤炭洗选中心，内蒙古 鄂尔多斯017000)摘要:超融合技术在门克庆选煤厂智能平台上的应用，解决了传统技术的时效长、登录端口繁琐等问题，提出了计算虚拟化、存储虚拟化等核心技术的优势，验证了超融合技术在智能平台上应用效果的优越性。关键词:选煤厂;超融合技术;智能平台;应用中图分类号:TD948.9文献标识码:A文章编号:1005-8397(2023)02-0039-04The application of hyperfusion technology in the intelligent platform ofMenkeqing Coal Preparation PlantWANG Lixun(Coal Washing Center of Zhongtian Hechuang Coal Branch，Ordos，Inner Mongolia017000，China)Abstract:The application of hyperfusion technology in the intelligent platform of Menkeqing Coal Preparation Plant has solved theproblems of long limitation and tedious login port of traditional technology，puts forward the advantages of core technologies such ascomputing virtualization technology and storage virtualization，and verifies the superiority of the application effect of superfusiontechnology in intelligent platformKeywords:coal preparation plant;hyperfusion technology;intelligent platform;application收稿日期:2022-12-09DOI:10.16200/ki.112627/td.2023.02.011作者简介:王利勋(1978)，男，山西朔州人，2012 年毕业于太原理工大学矿业工程专业，工程硕士，中天合创煤炭分公司煤炭洗选中心副主任，高级工程师。引用格式:王利勋 超融合技术在门克庆选煤厂智能平台上的应用 J 煤炭加工与综合利用，2023(2):39421概述如今，计算机技术以及信息化技术快速发展，并且被广泛运用在金融、电信、能源等各个行业领域当中，未来我国信息产业市场的增长空间巨大1，2。在智能制造 2025 和 DT 数据智能的今天，互联、集成、海量数据、创新和转型是能源行业走向智能化的重要要素，这就要求能源企业更多从数据出发，利用数据将企业里面的一切有效信息进行采集和处理，并且将这些数据进行充分的开发利用，是能源企业的数据智能之路3，4。煤炭行业作为能源行业重要的分支，最终实现生产智能化是其必经之路，而生产数据的采集和存储极为重要，目前选煤厂的生产控制仍然采用传统的 PLC 集控系统，无法长期保存生产数据，现有的集控系统信息数据只可保存 7 15d5，6，大量生产数据被覆盖，无法利用人工智能和大数据技术优化成生产模型，造成了数据资产的极大浪费7;选煤厂缺乏统一的数据与资产管理平台，严重影响了选煤厂智能化发展。因此，目前建设的智能化选煤厂开始采用虚拟化与云计算技术来构建统一的智能管控一体化平台8，9，以此来提高选煤生产数据的利用率。但仍面临很多挑战。数据平台的部署和管理复杂，运维费用高居不下;安装部署复杂，硬件产品来源于多个厂家，维修保养协调工作量大;设计、部署、优化需要丰富的经验支撑。因此建设以高弹性、高效率、高可靠、高度智能化为基本特征的智能型数据中心，融合计算、存储、网络、安全架构数据中心是未来的发展方向10。93煤炭加工与综合利用No.2，2023COAL POCESSING COMPEHENSIVE UTILIZATION2超融合数据中心的组成数据中心的发展由传统的大型机房到计算机机房再到互联网数据中心、云数据中心，已经经历了四代变革，目前正向未来的智能数据中心发展。超融合技术做为重要的一环在其中扮演着十分重要的作用。超融合技术是指在同一套单元设备(x86 服务器)中不仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素，而多节点可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展(scaleout)，形成统一的资源池11。超融合数据中心以互联网思维重新定义企业 IT 数据中心，以更敏捷的效率将 IT 架构延伸到互联网先进的全栈软件定义架构，同时，结合网络技术、安全技术和虚拟化技术经验积累，实现云计算、网络、安全三维无缝融合，提 供 了 包 括 Overlay 网 络、DX(Dynamicesource eXtension，动态资源扩展)、云彩虹、分布式虚拟双栈防火墙、电信级高性能虚拟网络交换机等创新技术与方案，提供安全、稳定、易用、高性能和开放的超融合管理产品与解决方案。超融合架构按照基础设施层、资源层、平台层、应用层进行纵向分层设计，辅以云平台标准规范、安全管理、运维管理、运营管理与容灾备份，然后向各个体系提供支撑12，13(图 1)。图 1超融合架构数据中心3核心技术3.1计算虚拟化技术设计计算虚拟化是将服务器通过虚拟化软件实现包括对 CPU、内存、I/O 设备等进行的虚拟化，最终实现多个虚拟机能独立地运行于 1 台服务器之上。其中的每台虚拟机都具有真实服务器的硬件设备，比如处理器、运行内存、网络设备和存储设备，操作系统和应用程序在虚拟机中的运行模式与其在物理服务器上的运行方式完全相同(图 2)。图 2虚拟机服务示意虚拟架构使操作系统摆脱了和底层硬件之间的紧密联系，操作系统和上层应用可在计算虚拟池内平滑迁移，可以为应用系统提供具有可靠、安全、稳定、灵活的硬件平台。涉及的计算虚拟化技术包括:KVM、VMWare、PowerVM，在云项目均需要给予良好的支持。本次门克庆建设主要提供 KVM 虚拟化，未来根据业务发展情况，有选择性的增加 VMWare 或 PowerVM 虚拟化模块，并由云平台进行纳管。3.2存储虚拟化存储虚拟化是指云平台将按照软件定义存储的架构建设，其核心理念为存储控制层与数据层的分离，实现对异构存储资源抽象化处理，以支持存储在逻辑上的池化、复制和按需分发，实现基于策略的自动化14。门克庆选煤厂超融合技术采用集中式存储和分布式存储 2 种架构。集中式存储通过对物理硬件的块级存储访问，解决数据无法共享、本地扩容出现瓶颈等问题。分布式存储采用对称式、分布式集群扩展架构的数据存储系统。分布式存储支持在不停止云平台服务的情况下，动态加入新的存储节点，实现系统容量平滑扩展，并同步提升读写及网络性能。4超融合技术在门克庆选煤厂应用门克庆选煤厂办公区域有办公系统，厂区内04煤炭加工与综合利用2023 年第 2 期有集控系统，暂无数据中心，产生的集控数据仅做短期储存，生产数据无法长期保存，大量生产数据被覆盖，没有形成数据资产，造成了数据的极大浪费;智能化应用缺少基础支撑，智能化应用软件是建立在一体化管控平台的基础上，没有相应的计算能力、存储能力、开发能力支撑，无法实现真正的全面感知、自适应、自学习、自执行的智能化选煤厂。门克庆选煤厂智能平台经过两期智能化建设实现部署，将超融合技术应用到边缘数据中心的构建上，建立与选煤厂规模及智能化水平相适应的安全、开放、数据易于获取与高效处理的智能化选煤厂数据中心，逐步建成处理能力强、存储容量大、安全可靠、适度分散、适应不同应用服务、布局合理的云计算环境，最终形成支撑智能化四大中心的云计算基础设施服务能力(图 3)。通过建立分级部署模式，实现覆盖选煤厂设备、应用、业务等统一的运行维护、运行质量分析、维护优化管理模式。图 3数据中心架构4.1硬件配置(1)服务器。门克庆选煤厂服务器采用超融合一体机，支持快速热插拔，服务器性能可扩展，从而对内存、存储、处理能力和 GPU 的组员实现整合，并具有丰富扩展接口，方便快捷连接。门克庆选煤厂智能平台应用服务器、数据采集服务器、历史数据库服务器采用超融合一体机虚拟化的方式进行部署，各项生产智能化系统服务均在虚拟化系统中运行，此种设计可以减少硬件的采购数量，提高服务器资源的利用率，提高可用性，带来高可靠服务环境。服务器虚拟化可实现在主机集群内迁移虚拟机、减少服务器或应用系统的停机时间15。提高服务器资源的利用率，更加合理的规划硬件资源。(2)交换机。门克庆选煤厂交换机采用万兆以太网交换机，支持多种网络标准、具有堆叠功能，VLAN、QOS、组播管理、网络管理、安全管理具有较高的功能特性。(3)防火墙。门克庆选煤厂防火墙应采用企业级防火墙，具备一体化防护，支持云管理模式，可对企业云应用进行精细化和差异化控制，支持链路负载均衡，支持基于业务的策略路由，支持丰富高可靠性的 VPN 特性，并支持动态智能 VPN。可自动识别应用并进行管控，可基于用户对访问内容进行审计、溯源。(4)网闸。根据门克庆选煤厂的生产需求，布置网闸，实现工控网的安全监控及链路层安全隔离。在通信过程中，当存储介质与安全的网络连通时，断开与非安全网络连接;当与非安全网络连通时，断开与安全网络的连接;通过分时使用 2 套系统中的数据通路进行数据交换，以达到隔离与交换的目的。此外，在数据交换过程中，需同时进行防病毒、防恶意代码等信息过滤，以保证信息的安全15，从而满足选煤厂的生产安全要求。(5)UPS 不间断电源。门克庆选煤厂 UPS 不间断电源采用在线式，电池类型为阀控式铅酸电池，满足机房设备 2 h 备用能力。(6)机柜。根据门克庆选煤厂硬件设备数量选择机柜，选用网络机柜，容量 42 U。4.2应用分析门克庆选煤厂的云平台解决方案采用高性能超融合架构，有效支持多样化的企业需求。超融合构架的广泛运用具备繁杂性特征，一方面保证选煤生产信息的真实性以及客观性，另一方面有效提升整体服务器集群实际运用的质量与可靠性。(1)超大规模。依托优化后的 KVM 技术与计算虚拟化集群技术的深度融合，支持海量服务器，已在生产环境进行落地实践。具备无限水平扩展能力，基于统一架构支持从极小规模到超大规模的全场景应用，降低投资风险。(2)高性能。基于硬件 VXLAN 线速卸载，提升 VPC 虚拟网络性能;全网通过高性能物理路由器的 VF 实现路由层面的租户隔离，提供142023 年第 2 期王利勋:超融合技术在门克庆选煤厂智能平台上的应用物理隔离的 VPC 专有云以满足更高的安全要求;支持基于裸金属部署的大数据服务，满足了大数据分析资源独享的极致性能需求。(3)硬件解耦。融合的私有云解决方案，实现本地资源高度池化管理与资源调度高度自动化。(4)统一融合架构。支持虚拟化、SDN 控制器、NFV 虚拟网元、SDS 存储、云管理平台的全容器化统一融合架构，支持一站式部署。(5)全栈式云服务能力。云平台解决方案提供全栈的云服务能力，包括全栈式异构资源池化、全栈式云服务目录、全栈式应用场景和全栈式业务承载能力。使门克庆选煤厂完成稳态应用的云化与敏态业务的微服务化创新，并做为单一的云服务入口实现选煤厂数据整合与价值发现。5结语超融合技术在门克庆选煤厂智能化建设中的应用，实现了生产、管理一体化平台的建设，用于智能化的视频画面、设备运行状态、报警联动等大量的数据得以实时展示，保障了网络、数据和业务的安全性，将管理者从繁杂的工作中解放出来，更多的参与生产决策，提高了生产效率。参考文献 1盛琦鑫 超融合平台技术研究和建设实践 J 广播电视网络，2022，29(4):5355 2王毅 浅议“互联网+”下用户数据的获