模拟机系统的运行环境构建方法及系统与流程

1.本发明涉及核电领域，尤其涉及一种模拟机系统的运行环境构建方法及系统。


背景技术：

2.为保障核电厂的正常运行或在故障时受控，需要对核电厂的相关人员进行定期培训、考试或演练。目前，常采用专用模拟机系统(核电厂培训用模拟机系统)来对核电操作员进行培训、考照，近年来也会采用该专用模拟机系统来对核电厂实际机组在建设及运行阶段的关键行动进行演练，因此，该专用模拟机系统是核电厂最重要的培训工具。
3.一套传统的模拟机系统的硬件结构包含多台计算机设备以及多个网络设备，例如，如图1所示，该模拟机系统的测试需要：7台服务器，包括：工艺模型服务器、ni(nuclear island，核岛)服务器、ci(conventional island，常规岛)服务器、控制逻辑虚拟服务器(l1)、计算服务器、历史服务器、安全服务器；两个操作站ops#1、ops#2；两个工程师站；3台网络交换机，等等。每个设备安装有不同的操作系统和模拟机应用软件，它们共同组成一套完整的模拟机系统，这是一个复杂的异构系统。所以，在模拟机系统的开发过程中需要大量计算机设备，搭建多套测试环境进行产品测试，因此，搭建这些测试环境面临以下问题：所需设备多，采购成本高；测试平台维护工作量大；测试平台安装工作量大，安装场地大；测试平台软、硬件安装工作量大；测试平台运行能耗大。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有模拟机系统的运行环境在构建时存在的成本高、工作量大、能耗高的缺陷，提供一种模拟机系统的更优的运行环境构建方法及系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种模拟机系统的运行环境构建方法，应用于物理服务器中，包括：
6.步骤s10.接收用户输入的模拟机系统的配置需求；
7.步骤s20.根据所述配置需求，利用计算虚拟化技术，创建至少一个虚拟网络交换机及多个不同规格的虚拟计算机，其中，所述虚拟计算机包括：虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器、控制逻辑虚拟服务器；
8.步骤s30.根据所述配置需求，使用所述虚拟网络交换机将相应的虚拟计算机进行网络连接以建立虚拟网络，并将所述虚拟网络与物理网络的连通；
9.步骤s40.在所述虚拟网络中，对模拟机系统的软件进行功能验证及性能测试，并根据功能验证结果及性能测试结果，对所创建的所述虚拟网络交换机及所述虚拟计算机进行优化。
10.优选地，所述配置需求包括资源配置需求，且所述资源配置需求包括计算需求、内存需求、外存需求、网络接口需求；
11.所述步骤s20还包括：
12.根据操作站、工艺模型服务器、控制逻辑服务器分别所对应的计算需求、内存需求、外存需求及网络接口需求，分别创建相应规格的虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器、控制逻辑虚拟服务器。
13.优选地，所述步骤s20还包括：
14.在创建虚拟操作站时，根据用户的第一设置信息，取消所述虚拟操作站的系统时间与所述物理服务器的系统时间的同步。
15.优选地，所述步骤s20还包括：
16.在创建控制逻辑虚拟服务器时，根据用户的第二设置信息，将所述物理服务器的相应usb端口映射到所述控制逻辑虚拟服务器中。
17.优选地，在所述步骤s20中，根据以下方式创建不同规格的虚拟计算机：
18.采用轻量虚拟化技术创建多个不同规格的虚拟计算机，以使得所述虚拟计算机中操作系统对运行资源的最小化占用。
19.优选地，所述配置需求包括网络配置需求；
20.所述步骤s30包括：
21.当对各个虚拟计算机进行操作系统及模拟机软件的安装之后，根据所述网络配置需求对各个虚拟计算机进行ip地址进行配置。
22.优选地，在所述步骤s10之前，还包括：
23.根据用户的第三设置信息，将所述物理服务器的电源配置属性调整为最高出力性能。
24.本发明还构造一种模拟机系统的测试运行环境构建系统，包括：
25.接收模块，用于接收用户输入的模拟机系统的配置需求；
26.创建模块，用于根据所述配置需求，利用计算虚拟化技术，创建至少一个虚拟网络交换机及多个不同规格的虚拟计算机，其中，所述虚拟计算机包括：虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器、控制逻辑虚拟服务器；
27.网络连接模块，用于根据所述配置需求，使用所述虚拟网络交换机将相应的虚拟计算机进行网络连接以建立虚拟网络，并将所述虚拟网络与物理网络的连通；
28.优化模块，用于在所述虚拟网络中，对模拟机系统的软件进行功能验证及性能测试，并根据功能验证结果及性能测试结果，对所创建的所述虚拟网络交换机及所述虚拟计算机进行优化。
29.优选地，所述创建模块，还用于在创建虚拟操作站时，根据用户的第一设置信息，取消所述虚拟操作站的系统时间与所述物理服务器的系统时间的同步；在创建控制逻辑虚拟服务器时，根据用户的第二设置信息，将所述物理服务器的相应usb端口映射到所述控制逻辑虚拟服务器中。
30.优选地，还包括：
31.属性设置模块，用于根据用户的第三设置信息，将所述物理服务器的电源配置属性调整为最高出力性能。
32.在本发明所提供的技术方案中，仅用一台物理服务器就可创建一套运行模拟机系统的硬件和网络环境，从而实现模拟机软件的部署、运行及测试。相比传统方式中需要十多台计算机才能搭建的模拟机测试环境，极大节省测试平台安装所需的设备数量，节省了安
装场地，节约了运行成本，提高了安装和维护效率，也节省了运行能耗。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
34.图1是使用传统方式构建的模拟机系统的示意图；
35.图2是本发明模拟机系统的运行环境构建方法实施例一的流程图；
36.图3是本发明模拟机系统的运行环境构建系统实施例一的逻辑结构图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.针对现有技术存在的技术问题，本发明将虚拟化技术应用于模拟机系统的测试，具体地，通过将一台物理服务器的计算、存储和网络等物理资源池化为对应类型的虚拟资源池，然后把这些虚拟资源根据应用需要装配成各种规格的虚拟计算机，并创建虚拟网络交换机，而且，使用虚拟网络交换机把这些虚拟计算机连接成模拟机系统，组装一套模拟机测试平台的虚拟网络系统，基于该虚拟网络系统，进行模拟机系统及应用软件的部署和运行。
39.图2是本发明模拟机系统的运行环境构建方法实施例一的流程图，该实施例的模拟机系统的运行环境构建方法应用于物理服务器中，而且，具体包括：
40.步骤s10.接收用户输入的模拟机系统的配置需求；
41.在该步骤中，需说明的是，在选择物理服务器时，应根据模拟机系统的总体硬件资源要求，选择合适配置的物理服务器，例如，从计算、存储及io性能等方面选择合适配置的物理服务器。而且，还需要在物理服务器上安装虚拟软件。然后，收集使用传统运行环境构建方法构建出的模拟机系统中各个计算机的硬件配置、资源占用情况，以及网络结构，并根据这些收集信息，向物理服务器输入配置需求。
42.步骤s20.根据所述配置需求，利用计算虚拟化技术，创建至少一个虚拟网络交换机及多个不同规格的虚拟计算机，其中，所述虚拟计算机包括：虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器(用于模拟核电厂的设备，例如，管道)、控制逻辑虚拟服务器，当然，还可以包括其它类型的虚拟服务器、虚拟工程师站，等等；
43.在该步骤中，根据传统的测试平台中各计算机的计算、内存、外存、网络接口等资源配置的需求，创建对应的虚拟计算机，并与对应的虚拟网络交换机连接。而且，可根据模拟机系统的网络数量，创建相应数量的虚拟交换机，例如，需要创建三个虚拟网络交换机。
44.步骤s30.根据所述配置需求，使用所述虚拟网络交换机将相应的虚拟计算机进行网络连接以建立虚拟网络，并将所述虚拟网络与物理网络的连通；
45.步骤s40.在虚拟网络中，对模拟机系统的软件进行功能验证及性能测试，并根据功能验证结果及性能测试结果，对所创建的所述虚拟网络交换机及所述虚拟计算机进行优化。
46.在该步骤中，可从物理硬件、虚拟机系统、应用资源配置及应用任务调度等多个层面，进行了模拟机系统运行性能的优化，实现了在虚拟化环境中的高性能计算。
47.在该实施例中，利用计算虚拟化技术，将一台物理服务器的硬件资源抽象成了多台虚拟计算机，而且，利用网络虚拟化技术，在物理服务器中虚拟出虚拟网络交换机，并实现虚拟计算机之间及其与外部物理计算机的网络连接。因此，仅用一台物理服务器就可创建一套模拟机系统运行的硬件和网络环境，从而实现模拟机软件的部署、运行及测试。相比传统方式中需要十多台计算机才能搭建的模拟机测试环境，极大节省测试平台安装所需的设备数量，节省了安装场地，节约了运行成本，提高了安装和维护效率。
48.进一步地，在一个可选实施例中，配置需求包括资源配置需求，且该资源配置需求包括计算需求、内存需求、外存需求、网络接口需求。而且，步骤s20还包括：根据操作站、工艺模型服务器、控制逻辑服务器分别所对应的计算需求、内存需求、外存需求及网络接口需求，分别创建相应规格的虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器、控制逻辑虚拟服务器。在该实施例中，针对每个虚拟计算机机，可根据其运行软件所需的计算、内存、外存和网络资源的要求，进行资源的合理分配，保证了物理服务器硬件资源的合理使用。
49.进一步地，在步骤s20中，在创建虚拟操作站时，根据用户的第一设置信息，取消所述虚拟操作站的系统时间与所述物理服务器的系统时间的同步。在此需说明的是，由于虚拟计算机的应用软件中的仿真时间会被物理服务器的系统时间自动修改，所以，针对虚拟操作站，需要取消虚拟计算机的系统时间与宿主系统时间同步的默认设置。
50.进一步地，在步骤s20中，在创建控制逻辑虚拟服务器时，根据用户的第二设置信息，将所述物理服务器的相应usb端口映射到所述控制逻辑虚拟服务器中。需说明的是，针对有版权保护的应用软件，例如，控制逻辑虚拟服务器中的应用软件在运行时，需要插入usb物理加密狗，所以，在创建控制逻辑虚拟服务器时，需要把物理服务器的usb端口映射到虚拟计算机(控制逻辑虚拟服务器)中，从而实现在虚拟机中对物理机中物理加密狗的访问。
51.进一步地，在一个可选实施例中，在步骤s20中，采用轻量虚拟化技术创建多个不同规格的虚拟计算机，以使得所述虚拟计算机中操作系统对运行资源的最小化占用。在该实施例中，通过服务器虚拟化的轻量化虚拟技术应用，可释放更多的硬件资源，以满足更多虚拟机的运行所需。另外，还可对应用软件的调度方案进行了优化，从而减少计算资源冲突和系统空闲等待时间，提高了应用软件的实时性。
52.进一步地，在一个可选实施例中，配置需求包括网络配置需求。而且，步骤s30包括：当对各个虚拟计算机进行操作系统及模拟机软件的安装之后，根据所述网络配置需求对各个虚拟计算机进行ip地址进行配置。
53.进一步地，在一个可选实施例中，在步骤s10之前，还包括：根据用户的第三设置信息，将所述物理服务器的电源配置属性调整为最高出力性能。在该实施例中，通过对物理服务器的最高出力性能配置，保证了物理服务器的最高计算性能得以充分发挥，从而满足应用软件的高性能计算需求。
54.图3是本发明模拟机系统的运行环境构建系统实施例一的流程图，该实施例的运行环境构建系统包括：接收模块10、创建模块20、网络连接模块30和优化模块40，其中，接收模块10用于接收用户输入的模拟机系统的配置需求；创建模块20用于根据所述配置需求，利用计算虚拟化技术，创建至少一个虚拟网络交换机及多个不同规格的虚拟计算机，其中，所述虚拟计算机包括：虚拟操作站、工艺模型虚拟服务器、控制逻辑虚拟服务器；网络连接模块30用于根据所述配置需求，使用所述虚拟网络交换机将相应的虚拟计算机进行网络连接以建立虚拟网络，并将所述虚拟网络与物理网络的连通；优化模块40用于在所述虚拟网络中，对模拟机系统的软件进行功能验证及性能测试，并根据功能验证结果及性能测试结果，对所创建的所述虚拟网络交换机及所述虚拟计算机进行优化。
55.进一步地，创建模块20还用于在创建虚拟操作站时，根据用户的第一设置信息，取消所述虚拟操作站的系统时间与所述物理服务器的系统时间的同步；在创建控制逻辑虚拟服务器时，根据用户的第二设置信息，将所述物理服务器的相应usb端口映射到所述控制逻辑虚拟服务器中。
56.进一步地，本发明模拟机系统的测试运行环境构建系统还包括属性设置模块，该属性设置模块用于根据用户的第三设置信息，将所述物理服务器的电源配置属性调整为最高出力性能。
57.本发明利用虚拟化技术，在一台物理服务器中通过软件定义方式来创建一套模拟机测试平台，它不仅包括虚拟计算及网络设备的创建及网络系统的构建，还包括基于物理服务器最大化性能输出配置、针对物理服务器虚拟化的轻量化虚拟技术应用、按需进行各虚拟计算机资源配置、以及对于模拟机仿真计算任务调度优化等方法的综合应用，来保证模拟机的实时性能。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。