Ru | En
 
menu
 
 
 
 
Статьи
 

Обзор тестирования гипервизора Stratus everRun Enterprise по обеспечению отказоустойчивости компонентов программной платформы ИндаСофт

24.10.2017

Предпосылки обеспечения доступности производственных данных

На сегодняшний день невозможно представить себе современное, успешно функционирующее предприятие без систем автоматизации на всех уровнях производственных процессов.

При непрерывном развитии и росте значимости автоматизированных систем для производства происходит масштабное проникновение автоматизации в бизнес-процессы предприятия в целом, что еще больше увеличивает их ценность для бизнеса. Производственные информационные системы, соединяясь с другими информационными комплексами предприятия, со временем становятся наиболее достоверным (а иногда и единственным) источником производственной информации для принятия управленческих решений.

Ключевыми и оправданными требованиями бизнеса к любому подразделению предприятия и производству в целом являются: снижение издержек и обеспечение непрерывности бизнеса. Другими словами, должны обеспечиваться эффективность и отказоустойчивость.

Таким образом, при создании автоматизированных систем оперативного управления производством (АСОУП) перед поставщиком решений стоят следующие противоречивые задачи:
  • обеспечение высокой работоспособности и отказоустойчивости производственной системы;
  • минимизация совокупной стоимости владения без снижения производительности и отказоустойчивости.
Комплексная АСОУП на базе программной платформы ИндаСофт в сочетании с системным программным обеспечением Stratus everRun позволяют удовлетворить ключевые требования бизнеса посредством решения поставленных задач.

АСОУП состоит из следующих программных модулей: 

  • диспетчерский контроль (I-DS):
   – технологический мониторинг;
   – анализ технологических параметров;
   – контроль норм технологического режима;
   – сменный журнал оперативного персонала;
   – визуализация КПЭ;

  • расчет материального баланса (I-DRMS);
  • управление качеством (I-LDS);
  • управление энергоресурсами (I-EMS).
Системное программное обеспечение гипервизор Stratus everRun обеспечивает отказоустойчивое функционирование комплексной АСОУП и ее отдельных модулей.


Описание программной платформы ИндаСофт

Программная платформа ИндаСофт является базовым структурным элементом для создания комплексной АСОУП, интегрирующим данные по технологическим процессам, энергоресурсам, качеству, согласованным материальным балансам, производственным событиям и заданиям.

Комплексная АСОУП на базе программной платформы ИндаСофт покрывает основные блоки производственных процессов предприятия соответствующими программными модулями:

1. Диспетчерский контроль (I-DS)


Автоматизация диспетчерского контроля позволяет создать оперативную систему мониторинга состояния производства, оповещения профильных служб предприятия, контролировать исполнение диспетчерских указаний, формировать верифицированные сводки о состоянии производства как отдельной производственной единицы (заводу, промплощадке, удаленному технологическому объекту), так и компании в целом по всем территориально-распределенным производственным объектам. 

Специализированный программный продукт I-DS (Indusoft Dispatch System) представляет собой комплексное решение по автоматизации всех составляющих процесса диспетчерского контроля и управления включая:
  • технологический мониторинг;
  • анализ технологических параметров;
  • управление производственными событиями (контроль норм технологического режима);
  • сменный журнал оперативного персонала;
  • визуализация КПЭ.

Технологический мониторинг


Главной задачей автоматизации процессов технологического мониторинга является обеспечение всех служб предприятия оперативной информацией о состоянии производства, получаемой из систем АСУ ТП в автоматическом режиме. Для решения этой задачи автоматизируются процессы сбора, обработки, хранения данных, представления текущей, исторической и агрегированной информации о ходе технологических процессов. Пользовательский интерфейс настраивается под нужды каждого специалиста и позволяет осуществлять доступ как к типовым утвержденным формам отображения производственной информации, так и к динамически формируемым пользователем таблицам, трендам, мнемосхемам и диаграммам. Пример интерфейса пользователя представлен на Рисунке 1.

Рисунок 1. Мнемосхема-технологического-процесса
Рисунок 1. Мнемосхема технологического процесса

Анализ технологических параметров

Ключевые возможности:
  • формирование пользовательских наборов данных для анализа;
  • анализ данных на графике (Рисунок 2);
  • анализ данных в табличном представлении;
  • анализ статистических выборок по параметрам;
  • анализ графика относительной зависимости параметров.

Рисунок 2. Анализ технологических параметров в виде трендов
Рисунок 2. Анализ технологических параметров в виде трендов

Управление производственными событиями

Процессы управления производством во многом носят событийный характер. Диспетчеры и операторы различных уровней регистрируют события: пуска/останова оборудования, изменения режима, начала/окончания операций перемещения материалов, происшествий, нештатных ситуаций, превышения удельного потребления энергоресурсов, перерасхода сырья или реагентов и т.д. Для управления производственными событиями автоматизируются основные функции по выявлению событий, классификации и реакции на них в соответствии с производственными инструкциями. 

При этом обеспечиваются:
  • автоматическая идентификация событий (превышение границ параметров, скорости изменения параметров) по заранее описанным алгоритмам (например, динамически рассчитываемым границам параметров и др.);
  • автоматизированное формирование диспетчерских команд с вышестоящего уровня управления нижестоящему и контроль их исполнения;
  • регистрация специалистами предприятия событий, нештатных и аварийных ситуаций и при необходимости оповещение смежных и вышестоящих подразделений в соответствии с утвержденными регламентами и инструкциями;
  • хранение в единой базе всех классов и видов событий по предприятию;
  • квитирование, назначение и ведение генеалогии событий.
Инструменты оповещения (SMS, e-mail, звуковые тревоги), визуализации на мнемосхемах, аналитики по истории событий позволяют специалистам предприятия быть уверенными, что они не пропустят ни одного события и смогут оперативно принять решение о том, как реагировать на ту или иную ситуацию.

Контроль норм технологического режима


Ключевые возможности:
  • автоматизация процесса контроля технологического режима производственных объектов;
  • регистрация события отклонения параметров от нормативных значений (Рисунок 3);
  • информирование оперативного персонала о наступлении событий;
  • предоставление вариантов корректирующих действий и сопутствующих данных;
  • контроль действий и оперативности реакции персонала;
  • накопление информации об обнаруженных производственных событиях и действиях операторов в архиве;
  • статистика событий по категориям;
  • выдача рекомендаций;
  • просмотр связанных документов;
  • цветовая индикация событий;
  • ведение комментариев по событию;
  • статистика по действию персонала;
  • просмотр истории событий.

Рисунок 3. Журнал событий
Рисунок 3. Журнал событий

Сменный журнал оперативного персонала


Сменный журнал (Рисунок 4) предназначен для автоматизации в рамках процесса диспетчеризации существующих на производственных объектах бумажных сменных (вахтовых) журналов оперативного персонала в части: 
  • ведения записей приема/сдачи смены; 
  • регистрации производственных событий, происходящих в течение смены; 
  • обмена сообщениями; 
  • выдачи команд и контроля их исполнения; 
  • контроля развития нештатных и аварийных ситуаций.

Рисунок 4. Сменный журнал оперативного персонала
Рисунок 4. Сменный журнал оперативного персонала

Ключевые возможности сменного журнала:
  • ведение записей различных типов:
  – передача смены;
  – команда;
  – сообщение;
  – нештатная ситуации; 
  – заказ автотранспорта;
  – изменение режима агрегата;
  – заявка;
  – оповещение;

  • возможность расширения перечня типов записей с гибкой конфигурацией логики жизненного цикла на основе рабочих процессов;
  • контроль работы персонала смены.

Визуализация КПЭ

Информативность и достаточность существующей на предприятии системы оценки финансовых и производственных показателей напрямую влияют на качество управленческих решений. Для анализа результативности и эффективности работы производственных мощностей предприятия (технологических установок, производств) и организационных единиц, задействованных в производстве отдельных подразделений, активно используются ключевые показатели эффективности (КПЭ).

Возможности визуализации КПЭ:
  • настройка отображения индивидуальных КПЭ с помощью виджетов для встраивания в мнемосхемы;
  • библиотека расчетных показателей;
  • поддержка стандартного бизнес-процесса верификации отклонений КПЭ, влияющих на оценку эффективности работы персонала;
  • факторный анализ потенциала оптимизации показателя.
Расширенная информация по I-DS представлена здесь.

2. Расчет материального баланса (I-DRMS)


Система I-DRMS (InduSoft Data Reconciliation Management System) предназначена для автоматизации расчета согласованных материальных балансов, выявления грубых ошибок в измерениях и определения мест возникновения потерь. Развитые инструменты моделирования, расчета и формирования отчетности делают систему I-DRMS незаменимой частью общей системы производственного учета предприятия.

Расширенная информация по I-DRMS представлена здесь.

3. Управление качеством (I-LDS)


Система I-LDS (Лабораторно-информационная система InduSoft Laboratory Data System) предназначена для автоматизации управления, обработки и хранения информации о работе лаборатории на предприятии.

Расширенная информация по I-LDS представлена здесь.

4. Управление энергоресурсами (I-EMS)


Система I-EMS (InduSoft Energy Management System) предназначена для эффективного контроля и учета процессов генерации, распределения и потребления электрической, тепловой энергии и других видов энергоресурсов, а также своевременного формирования необходимой информации для решения экономических и технологических задач.

Расширенная информация по I-EMS представлена здесь.


Описание гипервизора Stratus everRun

Stratus everRun является программным гипервизором без промежуточной операционной системы (bare metal) на базе продукта KVM. 

Гипервизор (англ. Hypervisor) – программа, обеспечивающая или позволяющая одновременное, параллельное выполнение нескольких операционных систем на одном и том же хост-компьютере. Гипервизор также обеспечивает изоляцию операционных систем друг от друга, защиту и безопасность, разделение ресурсов между различными запущенными операционными системами и управление ресурсами.

KVM (Kernel-based Virtual Machine) – программное решение, обеспечивающее виртуализацию в среде Linux на платформе x86, которая поддерживает аппаратную виртуализацию на базе Intel VT (Virtualization Technology) либо AMD SVM (Secure Virtual Machine).

Программное решение Stratus everRun позволяет объединить два идентичных сервера любого производителя платформой виртуализации, которая автоматически реплицирует создаваемые в ней виртуальные машины для обеспечения непрерывной доступности операционной среды и приложений. Отказ одного физического сервера не приводит к прерыванию работы приложений или потере данных.

Ключевая информация:

  Защита готовности приложений
  • Автоматическое зеркалирование состояния среды приложений, включая данные в памяти, для обеспечения выполнения приложений без прерывания и потери данных.
  • Автоматический перезапуск приложений после сбоя посредством модуля everRun® Monitor на базе Sightline Assure® (решение Sightline отслеживает состояние и работоспособность каждого внешнего устройства, помогая поддерживать бесперебойную работу всей среды).
  • Синхронная репликация данных между двумя серверами средствами everRun SplitSite таким образом, что если в одном из них произойдет авария, актуальные и полностью работоспособные приложения и данные будут мгновенно доступны в другом.
  • Автоматическая синхронизация дисков и памяти виртуальных машин без задействования ИТ-персонала после восстановления работы отказавшего сервера средствами модуля everRun SplitSite.
  Универсальность
  • Поддержка любых производителей серверов и их компонентов.
  • Обеспечение постоянной готовности без внесения изменений в приложения, управления подключениями между серверами и настройки общего хранилища.
  • Поддержка виртуальных машин, созданных в других виртуальных средах.
  • Поддержка внутренних и внешних хранилищ для обеспечения требуемых производительности приложений и объемов обрабатываемых данных.


Обзор тестирования Stratus everRun по обеспечению отказоустойчивости компонентов программной платформы ИндаСофт

Stratus everRun был успешно протестирован на обеспечение отказоустойчивости компонентов платформы ИндаСофт. При проведении тестирования было использовано программное и аппаратное обеспечение в составе:

  • гипервизора Stratus everRun v.7.4.1 (лицензия – Enterprise), установленного на оба сервера;
  • платформы ИндаСофт (I-DS/P v.1.4.9.9), ее компонентов и инфраструктурного программного обеспечения:
   – базы данных временных рядов (I-DS/TSDB v.2.8.1.0);
   – универсального портального решения для веб-доступа к прикладным функциям платформы ИндаСофт (I-DS/RO v.2.2.2.1);
   – реляционной базы данных для хранения конфигураций платформы ИндаСофт (SQL Server 2014 v.12.0.5000.0 и SQL Server Compact 4.0 SP1 x64 RUS v.4.0.8876.1);
   – рабочей станциии управления (WEB-консоль, Firefox/Java RE8);

  • двух серверов Aquarius Server T50 D27 (две Node отказоустойчивого кластера everRun) со следующими характеристиками одного сервера: Intel® 2x CPU Xeon E5-2690v4, 256GB, 3x400GB SSD SAS (RAID5/VMs), 1x SSD SATA 200GB (System/ everRun), 2x ports 10/40Gb NIC x710-QDA2/40 (Private/A-Link), 2x 1Gbit NIC (Management/Business Link);
  • сетевого коммутатора.

Объект тестирования

В качестве тестируемого объекта был использован двухузловой отказоустойчивый кластер под управлением гипервизора Stratus everRun Enterprise, на котором размещены пять виртуальных машин (компонентов программной платформы ИндаСофт и инфраструктурного программного обеспечения) с архитектурой, представленной на Рисунке 5.

Рисунок 5. Архитектура тестируемого объекта
Рисунок 5. Архитектура тестируемого объекта


Этапы тестирования


1. Проверка готовности объекта тестирования


Тестирование началось после проверки соответствия режима Stratus everRun избыточному режиму и отсутствия каких-либо предупредительных сообщений. Проверка готовности была проведена в модуле удаленного управления Stratus everRun (Рисунок 6.)

Рисунок 6. Интерфейс модуля удаленного управления Stratus everRun
Рисунок 6. Интерфейс модуля удаленного управления Stratus everRun


Работоспособность компонентов платформы ИндаСофт идентифицировалась мониторингом изменения значений на тестовых элементах, отображаемых средствами тонкого веб-клиента ИндаСофт I-DS/RO (Рисунок 7).

Рисунок 7. Интерфейс тонкого веб-клиента ИндаСофт I-DS/RO
Рисунок 7. Интерфейс тонкого веб-клиента ИндаСофт I-DS/RO

   Выполненные действия подтвердили готовность объекта к тестированию.

2. Отключение Node0

Этап тестирования предполагает имитацию внезапного отказа (отключение питания) одного из серверов, идентифицируемого Stratus everRun как Node0, с диагностикой общей доступности тестируемого объекта посредством постоянного отклика на команду ping.

Была запущена команда ping для проверки общей доступности кластера Stratus everRun и виртуальных машин. 

Средствами модуля удаленного управления (RMM) в меню управления питанием (Remote Control-Server Power Control) был выбран пункт Power OFF Server (Рисунок 8) и выполнено отключение питания Node0 (Perform Action).

Рисунок 8. Интерфейс меню управления питанием Remote Control-Server Power Control
Рисунок 8. Интерфейс меню управления питанием Remote Control-Server Power Control


В веб-консоли управления Stratus everRun появилось предупреждение о выходе из строя узла Node0 и потере связи между узлами (Рисунок 9) и получено автоматическое оповещение на e-mail о статусе узлов.

Рисунок 9. Идентификация отключения Node0
Рисунок 9. Идентификация отключения Node0

При этом наблюдаем, что виртуальные машины переходят в статус running/WARNING и по-прежнему непрерывно функционируют (Рисунок 10 и Рисунок 11).

Рисунок 10. Идентификация функционирования виртуальных машин при отключенной Node0
Рисунок 10. Идентификация функционирования виртуальных машин при отключенной Node0

Рисунок 11. Идентификация функционирования виртуальных машин и платформы ИндаСофт при отключенной Node0
Рисунок 11. Идентификация функционирования виртуальных машин и платформы ИндаСофт при отключенной Node0


   Полученные результаты свидетельствуют о:

  • бесперебойном взаимодействии и наличии непрерывной связи между компонентами платформы ИндаСофт (базы данных реального времени I-DS/TSDB с веб-порталом I-DS/RO и I-DS/TSDB с платформой I-DS/P, I-DS/P с I-DS/RO);
  • возможности вносить изменения средствами администрирования компонентов платформы ИндаСофт (добавление, удаление, изменение тегов и атрибутов в платформе ИндаСофт I-DS/P и базе данных реального времени I-DS/TSDB; корректировка модели I-DS/RO, добавление, удаление мнемосхем, а также выгрузка мнемосхем на портал I-DS/RO в платформе I-DS/P). 

Подтверждающие скриншоты приведены на рисунках 12 и 13. Связь с сервером I-DS/TSDB присутствует, отображаются архивные значения (Рисунок 12).

Рисунок 12. Платформа I-DS/P, вкладка Администрирование I-DS/TSDB, просмотр значений
Рисунок 12. Платформа I-DS/P, вкладка Администрирование I-DS/TSDB, просмотр значений


   Созданы 3 атрибута в I-DS/P, в модели I-DS/RO созданы 3 элемента (Рисунок 13).

Рисунок 13. Администрирование платформы I-DS/P
Рисунок 13. Администрирование платформы I-DS/P

3. Подключение Node0

После включения питания Node0 была автоматически запущена синхронизация узлов. Загрузка Node0 происходила ориентировочно 5 минут. Мониторинг осуществлялся с использованием удаленной VNC консоли RMM – Console Redirection. После загрузки веб-консоли everRun некоторое время выполнялась синхронизация дисков (ориентировочно 5 минут). Прогресс синхронизации прозрачен и отображается в веб-консоли everRun (Рисунок 14).

Рисунок 14. Веб-консоль everRun
Рисунок 14. Веб-консоль everRun

Рисунок 15. Веб-консоль everRun
Рисунок 15. Веб-консоль everRun


   Полученные данные на этом этапе подтверждают:

  • бесперебойное взаимодействие и наличие непрерывной связи между компонентами платформы ИндаСофт (базы данных реального времени I-DS/TSDB с веб-порталом I-DS/RO; I-DS/TSDB с платформой I-DS/P, I-DS/P с I-DS/RO); 
  • возможность вносить изменения средствами администрирования компонентов платформы ИндаСофт (добавление, удаление, изменение тегов и атрибутов в платформе ИндаСофт I-DS/P и базе данных реального времени I-DS/TSDB; корректировка модели I-DS/RO, добавление, удаление мнемосхем, а также выгрузка мнемосхем на портал I-DS/RO в платформе I-DS/P).

После завершения процесса синхронизации тестируемый объект переходит в состояние работы с избыточностью. 

4. Отключение/подключение Node1

Процесс отключения и подключения Node1 абсолютно идентичен отключению и подключению Node0.

Вывод

Результаты тестирования подтверждают высокий уровень работоспособности и отказоустойчивости программной платформы ИндаСофт на базе гипервизора Stratus everRun Enterprise, что, в свою очередь, при создании комплексной АСОУП удовлетворяет ключевому требованию бизнеса по обеспечению непрерывности поступления необходимой для принятия решений производственной информации.


Обзор сравнительного технического и коммерческого анализа решений Stratus everRun Enterprise и VMware vSphere доступен здесь.

Обзор кластеризации с FT (Fault Tolerance) – everRun от Stratus Technologies представлен здесь.

Информацию о коммерческой привлекательности владения программной платформой ИндаСофт и ее компонентами, а также актуальную оценку стоимости Stratus everRun Enterprise можно получить, обратившись с запросом по электронной почте info@indusoft.ru.

Автор:  Дмитрий ГОРДЕЕВ, менеджер по продажам ООО «ИндаСофт»

Возврат к списку