终端虚拟化技术在加油站的应用

屈盛福

【摘要】本文结合中国石化销售企业加油站的运行现状，利用先进的虚拟化及云终端技术，将加油站PC机设备通过云终端设备进行替换，将原有的前台运算模式转变为后台集中运算模式。目的是实现加油站终端简化，一机多用，后台虚拟，集中管理，解决加油站设备更新投资大、运维难度高等突出问题。

【关键词】虚拟化；云终端；加油站

1.引言

目前，随着销售企业加油站经营管理水平不断提高，加油站现场管理也出现了一系列亟待解决的问题，主要表现在：一是加油站空间有限，无法满足越来越多的设备放置要求；二是诸多设备摆放杂乱连线外露，安全性差，员工使用不便，更影响了加油站整体形象；三是加油站使用的设备种类繁多，设备运行环境较差，故障率高，运维难度和工作量很大，管理困难；四是设备日常运行用电量大，增加了加油站的运营成本；五是加油站设备可扩展性差，受环境影响，更新淘汰率高。因此，如何合理有效的整合加油站现有的设备资源，提高利用率，实现共享使用，节约投资，方便运维，提高用户使用感受，提升经营管理水平，是必须面对和解决的问题。通过在加油站实施终端虚拟化，将加油站PC机设备通过云终端设备进行替换，真正实现油站信息设备应用变革。

2.技术路线

2.1 云终端技术

云终端是一种精巧别致的网络计算机终端，既可以作为迷你版的个人电脑终端单独运行，进行网页浏览，又可以构架共享计算网络，以创新的成本优势开展业务、运营网络。利用云终端和瘦客户机设备可以方便的实现多个终端与一台主机设备的资源共享。

云终端的价格低廉，节电省耗，小巧机身，无需风扇散热，无噪音干扰，低辐射，绿色健康环保；硬件使用周期长，一次投资，长期使用，采用软硬件一体化设计，即利于维护又方便管理，故障率极低。服务端统一管理终端，升级维护工作都在服务端进行，真正做到终端接近零维护。终端数据不在本机存储，而是存储在云端服务器上，数据存储更安全可靠，同时云终端主机无病毒感染的可能性，具备完美的防病毒特性。

2.2 虚拟化技术

虚拟化技术是云计算不可或缺的技术，是实现云计算基础架构的核心技術。虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

2.3 技术分析

要实现有效资源的共享，仅通过终端虚拟化技术存在以下几方面问题：云终端实现了在同一操作系统上，通过建立多个用户账号，使用RDP协议或其他远程管理协议实现了不同用户登录同一操作系统带来独自使用这一系统的用户感受。对于B/S架构的应用系统，这种方式不存在问题，因为用户通过浏览器进行系统访问，所有的数据处理是在远端服务上进行的，不同用户之间不存在冲突。但是对于C/S架构的应用系统，则可能存在不同软件之间的不兼容，特别是在同时使用同一外设设备时，易发生端口冲突，无法为用户提供单独使用一台PC机一样的终端感受。而且，在同一操作系统上同时安装不同的应用系统软件，一旦发生操作系统故障，如中病毒、系统崩溃等，会造成所有应用系统无法正常时候，而且恢复时间长。基于以上问题，我们考虑研究使用虚拟化及云计算技术实现在单台主机上的多操作系统应用及硬件资源的合理划分。

3.方案设计

3.1 总体设计

加油站终端虚拟化设计有两种应用模式：单站服务器模式和市公司服务器集中模式。两种模式均采用单台主机对应多个终端的模式，主机通过虚拟化技术，根据加油站规模和实际需要，为不同的应用虚拟出不同的操作系统平台，终端通过RDP协议访问主机相应的操作系统，通过云终端设备实现终端设备与主机的连接。两种模式的区别在于，单站模式适用于网络条件较差的加油站环境，配置一台低端1U服务器即可，单台可虚拟4-8个虚拟操作系统供加油站应用。服务器集中模式适用于网络条件较好，实现了光纤接入的加油站环境，服务器集中放置于市分公司，服务器采用高端配置并实现集群管理，一台服务器可支撑几十个加油站，数百个虚拟机操作系统同时运行。同时多个服务器之间实现冗余备份和高可用性，确保系统安全。加油站仅放置云终端和输入输出设备，通过云终端远程联接到市公司虚拟机服务器实现正常业务。

3.2 终端设计

目前市场上众多品牌的终端，并没有一款能够完全满足加油站的实际应用需要，一是功能、接口不足，二是终端安全性不足。我们计划采用定制化终端的方式进行解决，通过定制安全云终端，能够有效降低终端的采购成本、进一步降低中的功耗，大大增加终端的安全级别，增强终端的外设兼容性，最大限度的降低运维成本。

3.3 平台设计

单站模式，只需在主机上安装免费版本的虚拟化平台软件，在虚拟化平台上根据实际需要，创建多个操作系统，并为每个操作系统分配合适的资源，在预划分好的操作系统上分别安装应用软件，如建立3个windows XP操作系统。加油站员工使用云终端及键盘、鼠标、显示器等相关输入输出设备通过加油站局域网对主机进行访问，并进行日常业务操作。打印机、POS机等外部设备直接或间接与主机相连，并通过虚拟化平台管理工具进行端口划分，从而实现各个终端业务的正常进行。

服务器集中模式，因多个加油站的应用系统已全部集中到市公司，对市公司的数据环境要求较高，除了实现单站模式中的虚拟平台的搭建外，还需要通过虚拟HA、冗余备份等技术实现多台服务器之间的资源动态迁移和数据冗余备份，确保系统的可靠性和可用性。以上技术需要单独采购，不同品牌的平台价格有一定的差异。站级架构模式则同单站模式相同。

4.改善效果

4.1 投资成本

投资成本主要分析采用传统PC机模式和使用终端虚拟化模式的投资对比。我们以销售企业某地市公司具有200座加油站为例，进行测算。

4.1.1 终端虚拟化模式

项目投资共分为中心级设备、站级终端设备及虚拟化平台软件费用三部分。

（1）中心级设备

200站600台终端，每台服务器能够支持60-80个终端，每台服务器支持60个终端配置，共采购服务器10台、磁盘阵列1台、光纤交换机2台，总价格约130.1万元。

（2）加油站终端设备

加油站终端采用定制终端，200站600台终端约9万元。

（3）虚拟化平台软件费用

采用成熟国产虚拟化平台软件费用，每台服务器采购价格已包含软件许可价格。

4.1.2 传统模式

PC机同终端虚拟化方式采用类似配置的（1C4G内存配置），单价为4800元，总价约390万元。

总之，从一次性投资角度，终端虚拟化方式优于传统PC机模式。

4.2 运行成本

運行成本主要通过两种方式的运行功耗进行计算。

4.2.1 传统PC方式

在传统PC方式下，PC机电源设计功耗为300-350W，运行过程中实际功耗一般在150W左右，云终端电源设计功耗不超过30W，运行过程中实际功耗不超过10W。服务器设备电源设计功耗为400W，实际运行过程中功耗不超过200W，每台服务器采用双电源设计。200座加油站一年耗电量为561600度，以每度电0.85元计算，一年需电费约47.7万元。

4.2.2 终端虚拟化方式

终端耗电量为PC模式的1/15，即一年耗电量为561600/15，约37440度。服务器端10台服务器，加一台存储设备加两台光纤交换机，其功耗为：20*1000W+2*500W+4*120W=21480W，全天24小时不间断运行，耗电量为3000*24/1000=515.52度，一年耗电为515.52*360=185587.2度。合计功耗为185587.2+37440=223027.2度，以每度电0.85元计算，一年需电费18.96万元。

综上，采用终端虚拟化方式，200座加油站每年能节省电费28.7万元。

4.3 系统安全性

由表1中对比可以看出，终端虚拟化模式在安全性方面比现有模式更具优势。

5.结论

加油站终端虚拟化项目先进的虚拟化及云终端技术，将加油站PC机设备通过云终端设备进行替换，将原有的前台运算模式转变为后台集中运算模式，实现加油站终端简化，一机多用，后台虚拟，集中管理的目标。

参考文献

[1]任永杰，单海涛.KVM虚拟化技术实战与原理解析[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]《虚拟化与云计算》小组.虚拟化与云计算[M].北京：电子工业出版社，2009.