制造和物联网的虚拟化 - Harting Mica.PDF

制造和物联网的虚拟化 Karsten Walther 博士和Jan Regtmeier 博士 集成化工业为车间带来了更多的信息技术和软件。虚拟化能够实现很大的经济和技术效益，因此过去十 年中已经成为了服务器群组和云的标准。另一方面，虚拟机显著增加了间接成本，这一因素阻碍了虚拟 机在生产环境常用的嵌入式系统中的应用。在新研发中，Linux 容器能够提供在小型计算机和嵌入式系 统上使用的虚拟化方法。与完全虚拟机不同的是，容器不模拟硬件，并且与使用标准 Linux 技术的基础 系统共享单一内核。此外，容器将应用封装在沙盒内。这种方法可以让所有应用乃至所有传感器或执行 器在容器内实现虚拟化，并获得自身的IP 地址。 虚拟化 应用A 应用B 应用C 二进制文件/库文件 二进制文件/库文件 二进制文件/库文件 虚拟化已成为服务器和云基础架构中的一部分。其可 实现的诸多技术与经济优势，包括： 最大限度减少所需采购和维护的服务器数量。 客机操作系统 客机操作系统 客机操作系统 可扩展性良好 资源共享简单方便 系统管理程序 系统和应用可实现具有更高可靠性和安全性的 主操作系统 沙盒化 基础架构 在大多数情况下，通过在基础操作系统上运行管理各 图1：利用虚拟机（VMs ）实现的传统虚拟化 个虚拟机的管理程序来实现整个操作系统的虚拟化（参 见图 1）。每个虚拟机内均包含可用于运行单个应用程 物联网-集成化工业 序的完整操作系统。 集成化工业的目标是将 IT 世界与生产整合在一起。但 迄今为止虚拟化尚未被纳入生产的考虑因素。物联网 和集成化工业正在将越来越多的软件引入生产环境。 将虚拟化引入小型计算机和嵌入式系统，以获得和其 这种方法也存在某些缺点，其中包括： 他 IT 系相同的优势，如：简化管理、提高硬件资源使 用效率、以及通过生产系统沙盒化提高安全性，这将 每个虚拟机内均包含必须进行管理、补丁和维 是一个自然的过程。 护的操作系统。 遗憾的是，传统虚拟化所增加的间接成本对于制造环 操作系统的CPU 间接成本和内存使用较大。 境所使用的嵌入式系统而言是不可接受的。 这些缺点至今一直阻碍了嵌入式系统对虚拟化的广泛 采纳。 浩亭（珠海）贸易有限公司 上海市虹桥路1 号港汇中心一座3501 室 电话：021 may.li@HARTING.com | www.HARTING. 制造和物联网的虚拟化 Karsten Walther 博士和Jan Regtmeier 博士 利用Linux 容器实现轻量级虚拟化 就最基本的层面而言，容器就是一个包含应用程序、库以 及运行所需文件的文件系统。 Linux 容器（LXC）不使用虚拟机，但使用所谓的容器。 每个容器并不包含完整的操作系统，而是仅包含运行特定 虚拟环境所需的内容：代码、运行引擎、库、系统工具、