导语:或许我们更信任触手可及,更崇尚身体力行。虚拟化不同于实物化,类似感同身受的体验。2009年12月10日,卡梅隆12年的心血之作《AVATAR》在英国伦敦全球首映。从此世人皆知“阿凡达”,“虚拟世界”来了。同年,虚拟化挤进节能减排、低碳绿色的统一阵营,已成为信息化深融工业化的突破口。各种虚拟化,如“虚拟电力”以及“电力阿凡达”,或将成为“十二五”关键词之一?

广泛应用于电力生产领域的电气操作五防闭锁演示系统,可能是最早的虚拟化实践。本质上来讲,DAS、DCS、SCADA、AGC、无人变电站、巡线监控、视频会议等等统统可以归入虚拟化。无数只小脚巴丫,早就踏上了虚拟化之路,潜行于电力行业的各种角落。
生产虚拟化可能会节省更多的人力、物力跟时间,也更安全。比如风和太阳能这类受地域、气候、季节等自然条件限制较多的新能源,虚拟化用武之地理当更多一些。
然而仍须怀疑和审问。各种声音更加必须。理性的审慎通常有利于也有力于前行。且听他们说。
记者:电力生产、运营、管理是否需要阿凡达化?如果需要,为什么需要?如果不,又为什么?
胥晓山: 当然需要。摩尔定律已经令硬件强大到可以支持多个关键应用的地步,阿凡达可以使硬件利用率最大化。不仅如此,可以快速部署应用,无缝的故障切换,数据快照,信息安全,诸多功能都会简化应用系统的部署和运维管理。
郭森:虚拟化已是炙手可热的话题之一。面对虚拟化市场这块大蛋糕,各厂商你争我夺,纷纷标榜独到优势,一时间大有百家争鸣之势。虽然虚拟化定义说法众多,但其共同之处无非聚焦于资源的逻辑抽象、隔离、再分配、管理所涵盖的整个过程。因而虚拟化厂商们所宣传的各种功能特色,均可归结为逻辑抽象、隔离、再分配、管理四个过程当中。
在我看来,应用虚拟化技术优势体现在三个方面。一是由于应用程序和所访问的数据处于集中管理和维护之下,虚拟技术对数据的访问能够被轻易地监测和保护,从而避免窃取数据或其他形式的攻击。二是虚拟化技术能极大地限制应用程式可能受到某个终端用户设备特性、网络特性或远程接入的场所特点所带来的负面影响产生的风险。在无需对终端用户装置进行标准化的情况下,实现终端用户体验的标准化。第三,借助虚拟化,应用程序只需实际运行一次即可,集中化应用程式才可以轻易地进行规划,新用户上线只需几分钟或几个小时。而在其他情况下,这种情形可能需要花上几个星期或几个月。而信息安全、标准化管理、高效率的应用部署,对于电力行业的生产、运营和管理都是亟待解决的问题。在这一点上,虚拟化无疑是较好的技术支持手段。
厉青:没有哪一部电脑动画加三维虚拟技术制作的影视作品,再能带来《阿凡达》那样的震撼。在最新虚拟技术的应用上,它是一部划时代的作品。如果阿凡达化即虚拟化,电力虚拟化确实并不遥远。电力生产、运营、管理需要虚拟化。电力生产的虚拟化早已起步,只是没有或没有明确使用这个概念而已。
伴随着信息技术的发展,管理信息系统(MIS)、企业资产管理系统(EAM)、企业资源规划系统(ERP)等等理念和应用软件系统在电力生产、传输分配领域企业的应用,特别是电力体制改革以来形成的全国性电力企业运营、管理环境下,在一个跨区域的企业集团里工作时,MIS、EAM、ERP等系统借助网络技术抹去了物理空间距离的影响,业务流程流转得比在同一栋办公楼里的人员跑得还顺畅。这难道不是虚拟化在电力运营、管理上的应用吗?没有这些虚拟化技术应用,甚至无法想象今天的电力生产、运营、管理是什么样子。
刘宇:众所周知,信息化应用贯穿发、输、变、配、用、调度各环节,为智能电网提供全面支撑,除包括网络、数据中心、信息标准、信息集成和信息展现几个方面,同时还要建立完善的安全、管控与运维体系。为规避原有的信息孤岛风险,实现信息的全面共享,打造统一信息平台志在必行。在我看来,以应用交付平台为基础,虚拟化技术为依托,逐渐形成支撑智能电网的云计算平台,才能实现计算存储资源的动态调配,进行全面监控,才能实现7x24小时的无人值守大型数据中心。
记者:哪些电力业务可以实现虚拟化?效益点在哪里?实施难点有哪些?
郭森:利用虚拟化技术的优势,可以强化电力的生产、运营和管理。首先,虚拟化便于进行集中化的管理和控制。由于能够借助软件来处理和跟踪90%的上述业务流程,业务领导们会很愿意通过应用虚拟化来进行集中化的管理和控制。
其次,虚拟化的另外一个商业优势在于可以极大地限制和外包有关的风险。假如实现了对应用程式集中化的管理和控制,公司能够向第三方分派工作,同时又能够保留对其宝贵数据和知识产权的控制。由于接入访问能够被远程监控,所以进一步增强了数据的安全性。
第三,虚拟化应用得以推广的最大动力,在于企业对业务连续性的需求。由于面临恐怖主义和流行病的威胁,突发事故预警规划成为绝大多数企业领导们首要考虑的问题,各个企业正在考虑一旦在员工们无法赶到工作场所的情况下,他们的公司怎样才能保持运转。通过将集中式的应用程式复制到一台备份服务器上,不论员工们使用什么样的终端电脑、位于什么地方,公司都能够向每一位员工提供和他们在办公室办公时相同的桌面体验。假如发生灾难或是事故,全体员工能够很迅速地在任何地点恢复工作。
第四,虚拟化可以提供给企业更为灵活自由发展业务的空间。开办分支机构意味着经营成本的变化:通常企业会派驻到两个员工前往新的分支机构进行信息技术基础设施的建设。假如以虚拟化的方式向新的分支机构交付应用程式,公司就能够在初涉新市场时,承担较低的信息技术方面的开支。更为甚者,这些远程工作站能够从中央服务器进行管理、升级和控制,确保了关键业务应用程式的标准化,为新的分支机构的发展降低了总体成本。
虚拟化可以为一定办公的管理提供技术管理平台。就移动办公而言,同样能够从虚拟化当中看到类似的信息技术管理优势。通过应用虚拟化,IT经理能够牢牢地控制运行在移动设施上的软件;而在以前,由于用户进行了和公司办公环境不一致的个性化配置,使得这些移动设备难以被监控。对于远程办公的员工而言,集中对应用进行升级和更新,也极大地节约了从家中打电话来寻求日常技术支援所浪费的时间。
虚拟化还能为用户提供实时更新的应用程序。使用移动设备,通过硬盘在本地运行应用程式的用户们必须面对这样一个事实,假如已数月未能检查应用程式中的错误,一段时间以后,将可能导致性能下降。与此相反,通过虚拟化方式访问其商业应用程式的用户,知道他们所使用的应用程式会被定期在服务器中进行监测、升级和管理,而无需担心不及时检查而导致的性能下降。
如此之多的信息被传送到移动设备,虚拟化在保证数据安全方面,优势更为明显,角色十分关键。和终端设备本地运行程式不同的是,访问虚拟化应用的终端设备实际上并没有拥有数据,数据还保留在服务器上。正因为此,虚拟化带来了两个值得关注的安全优势:一是可以集中地、安全地保存这些数据,令数据始终位于防火墙的背后。其次,即使访问虚拟化应用的设备丢失或被窃取,由于没有实际存储数据,这些设备究竟落于谁手将变得无需介意。
胥晓山:好像不应该从业务角度去定义虚拟化的应用。实际上,业务系统中除了中心数据库不适宜部署在虚拟化系统中运行,应用服务器以及其他组件基本上都可以部署在虚拟化系统上。在电力行业,虚拟化已经拥有太多的成功案例。
应用虚拟化技术,可以省钱,节约服务器投资,节约电费,节省人员投入。但这还不是重点,毕竟虚拟化软件也需要大把花钱。虚拟化的重点在于,这项技术可以帮企业建立起完整、可靠的信息化基础架构、稳定的硬件体系、随时扩充并可集中监控的服务器平台。,连备份、快照也能一并考虑进来。随着技术进步,我相信虚拟化还会带给企业更多的好东西,为企业建立完整、安全、先进的信息化基础架构体系而做出贡献。至于虚拟化的实施,要求基于规范的技术架构进行业务系统的开发和构建,要求数据库和应用服务器分离等等。此外,寻找有丰富实施经验的实施商也是非常重要的环节。
厉青:除了物理的工艺原理、物质流、能量流不能虚拟化外,企业的其他方面或多或少都可以实现一定的虚拟化。虚拟化在作为虚拟化基础支撑的信息系统中的应用也有广阔的空间,提供了几乎无限的可能,如虚拟专网技术(IP安全虚拟专网IPsec VPN、多协议标签交换虚拟专网MPLS VPN、个人远程办公的安全套接字层虚拟专网SSL VPN等)可以使多个系统和网络共享一个数据链路通道,大大提高了网络带宽的利用率,可以使其利用率达到极限,同时,为个人低成本的远程办公提供了可能;服务器虚拟化在一台物理服务器上虚拟出几台、几十台甚至成百上千台虚拟的服务器,从应用的角度来看它们都是独立的,大大提高服务器的利用率、减少数据中心机房能耗、减少机房空间占用,同时,大大优化了服务器管理,减少人员配置,提高服务需求响应能力;存储的虚拟化大大提高了存储系统的组合灵活性等。所有这些虚拟化的效益点,不但能够增强人的控制能力,还能减少用人成本,提高工作效率,同等数量的人能完成更多该作好的工作,实现精益化管理,改进工作质量,提高效益。虚拟化技术还能提供更新的业务方式,或提高用户的满意度等。
虚拟化技术实施的难点在于人。在我看来,制约电力生产的客观因素要多一些,但也不是没有改变的空间,例如小容量分布式清洁能源在并网、计量、控制等方面的技术障碍已基本消除。但由于理念制约,电网企业目前尚不太积极和支持,国家能源政策也未对虚拟化进行较为准确的定位,推广应用力度欠强。从某种角度上讲,这些都将制约虚拟化技术在电力企业各领域的发展和提升。
刘宇:面对智能电网的快速膨胀和海量数据的爆炸式增长, 以应用交付为基础,以虚拟化技术为依托,打造新一代的基于云计算的虚拟化信息管理平台,或将成为一种趋势。例如第四代电网能量管理系统(EMS) 系统将以应用交付为基础, 虚拟化为依托,升级为弹性增长的动态信息技术平台。再如集信息流、资金流、物流(电流)于一体的电力营销系统,基于电力生产与销售的并行特点,倘若移植和管理工具足够成熟,实现虚拟化,其电子商务优势无疑将更为突显。
事实上,许多虚拟化技术用户单位已逐渐认识到虚拟数据中心的价值。他们在虚拟化实施过程中面临的较大困难在于迁移。因为数据、资料从物理环境到虚拟环境的迁移,其困难程度远远超过从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器,不但有可能“异性相斥”,而且还可能费时费钱,远程移植与管理功能等方面出现的问题可能更多。
记者:电力生产虚拟化对电力安全有哪些影响?是否会影响电力架构的改变?
胥晓山:在服务器虚拟化层面,实在想不出来虚拟化对电力安全能有什么影响。然而虚拟化后,从逻辑上讲,服务器还是服务器,网络还是网络,终端还是终端,和没有部署虚拟化没有什么区别。平台如筐,应用如鸡,信息化相当于把所有的鸡蛋放进一个筐里;一旦系统架构瘫痪,全部应用都应该会受到影响。而虚拟化的好处在于,它为这个筐提供了一个更结实的缓冲垫或安全气囊,令筐子不容易破坏,那么鸡蛋将会一直好好的。
但桌面虚拟化有些不同。桌面虚拟化相当于为客户提供了一个干净、安全的客户端,用户的计算机可以仅安装简单的操作系统和应用,所有重要数据和系统仅能通过特定客户端进行访问。如是,虚拟客户端必须完全与用户触摸到的设备相隔离。这种情形类似传统意义的银行柜台,虽然一样可以沟通交流,但中间隔着一层防弹玻璃。
厉青:随着大容量、高参数机组的增多,电网的日益复杂,事故带来的影响和损失都很大,因而对虚拟化方案和虚拟化的实现手段的要求日益严格;随着各项技术的发展,虚拟化方案日益完善,虚拟化的实现手段的质量日益提高,从实际应用的绝大部分案例来看,虚拟化都改善了电力生产的安全性。随着智能化控制、保护、计量等虚拟化技术的发展,真正形成健壮的智能电网,配合其他平衡方法使用,使得电网更安全、各种发电厂更安全。随着智能电网的发展,太阳能、风能、燃料电池等小容量分布式清洁能源的比例会逐渐上升,从这个角度上看,电力架构的改变或才有可能。
刘宇:就目前来看,虚拟化仍存在一些问题。硬件级虚拟化和软件级虚拟化要相互结合才能使系统使用率最大化。虚拟化也存在一定风险,把多个应用放到一台服务器上类似于多个鸡蛋放进一只篮子,一旦出现重大硬件故障可能会影响到所有应用,这种威胁很难消除。服务器合并和虚拟化,用户购买的硬件减少,服务器硬件厂商的销售量和收入有可能下降。虚拟化也许还会带来安全隐患。系统级虚拟化技术应用过程中,用户还有可能在完全不知情的情况下被黑客入侵。如果服务器虚拟化走向流行,从技术角度上讲,负载均衡是应用是一个重要问题,这一问题解决得好不好将直接影响系统的性能。
虚拟化的运作也存在相当风险,把太多鸡蛋放在一个篮子里,有可能“一荣皆荣,一损皆损”。虚拟化的缺点之一是,不能在一个硬件节点上混合使用不同的操作系统,一旦系统内核出现了问题,整个服务器就会产生连锁性故障:一台服务器上出现重大硬件故障,只会影响这台服务器的服务;但如果该服务器运行多台虚拟服务器,面临的问题、风险就会增多。
对用户来说,将一台服务器划分成若干个不同分区来跑不同的操作系统、不同的数据库、不同应用,心中总不免不安——如果这台服务器出问题了,所有的系统都可能宕机崩溃。如此风险非同小可。
再者,虚拟化还可能带来一些物理环境下没有的安全隐患。系统级虚拟化技术有可能让用户在完全不知情的情况下被黑客入侵,给权限管理和认证等环节增加许多新的挑战。即使物理服务器的管理工作相对减少,但将会有更多台虚拟服务器需要监控和管理,风险自然水涨船高。
居高不下的成本也令人望而却步,为虚拟化技术推广应用制造着阻力。价格、成本是建设和应用虚拟化必须考虑的重要因素。目前架构虚拟化环境的初期投入成本都在百万左右,甚至更多,只有大型高端用户才能承受,一般的中小企业无法享用。因此即使厂商向企业用户灌输虚拟化有多好,企业也必须谨慎考虑这项技术的费用。成本问题是非常重要的,要考虑当前成本,还要考虑长期成本,包括软件升级、维护和将来不断硬件的购入等不菲的费用。另外,SOA是开发虚拟化应用管理软件的最好方式,但由于需要投入大量成本对已有软件进行改造,因此,只有非常有实力的ISV才会做,从而导致ISV的热情不高,也制约其大规模的商业推广应用。
目前虚拟化技术只能做到硬件虚拟化,尚无法实现应用程序虚拟化,系统效能延迟在所难免。据专家分析,假设某家公司以前拥有10台物理设备,通过虚拟技术改革,10台可以减少到7台。但他们随后可能需要在这7台物理设备上运行24台虚拟设备。看起来需要管理的物理服务器数量减少了30%,但需要管理的操作系统数量却有可能增加150%左右。
记者:智能电力的动机之一是最大限度地利用信息技术,实现系统智能对人工的替代。在此前提下,虚拟化有什么样的应用前景与价值?
胥晓山:信息化是智能电力的基础,而虚拟化是信息系统理想的基础架构,会降低部署成本,提高系统可性,前途不可限量。
厉青:无人值守变电站、无人值守水电站、少人值守变电站、少人值守水电站大量出现,输电线路智能测冰系统、无人直升机智能巡线系统等输电线路管理智能系统均在逐步推广应用,厂级自动发电控制(厂级AGC)、自动电压控制(AVC)等的逐步推广应用,就是一定程度的系统智能对人工的替代的例证。可以肯定,随着人们思想的解放、虚拟化技术的进步与提升,虚拟化系统将逐步推广应用,人会从传统的工作岗位中解放出一部分来,开创新的业务领域,推动人力资源在社会中优化分配。
刘宇:虚拟化或许是节省硬件投资较为明显的好处。如果以应用交付平台为单元,在各省网内部创建和分配基础设施资源,一旦出现资源匮乏,便可以向周边省网申请资源共享,这便是虚拟技术的好处之一,即建立一个可支撑智能电网的统一的云计算平台。借助虚拟化技术,从发电到用电的整个电力产业链,整个环节可以实现更快速应用交付。
记者:您认为目前哪些虚拟化解决方案或者产品适合电力行业应用?
胥晓山:不同的虚拟化解决方案各有特点,各有用处。没有最好,只有更好。
厉青:在电力生产方面,用于火电厂的如DCS系统、各种可编程控制(PLC)系统、远动系统(RTU)、厂级AGC系统、AVC系统等,水电厂综合自动化系统、水情自动测报系统、流域梯级优化调度系统,变电站综合自动化系统如输电线路的智能测冰系统、无人直升机智能巡线系统,电网安全稳定控制系统如调度中心的能量管理系统(EMS),用于人员培训的仿真机,用于保护和安全自动装置测试的动态模拟实验系统等都是很好的虚拟化解决方案。作为虚拟化实现手段的信息系统基础中的虚拟局域网(VLAN)、虚拟专网(IP安全虚拟专网IPsec VPN、多协议标签交换虚拟专网MPLS VPN、个人远程办公的安全套接字层虚拟专网SSL VPN等)、服务器虚拟化、存储虚拟化等。在电力运营、管理方面,运行在跨地域广域网上的ERP系统、EAM系统、邮件系统、即时通讯系统、辅助决策系统等虚拟化解决方案也拥有不错的应用优势。
SAAS博士:虚拟化是一个成熟但又对大多数用户很模式的技术。随着网络的普及和服务器成本的降低,尤其是云计算概念的推出,虚拟化技术必须有新的创新或发展,否则面临淘汰的危险。
虚拟化顾名思义,就是要将一个目标对象咦非真实的状态产出出来。所以,虚拟化和网络化以及网络存储、云计算并不是一个含义,也不是解决同一类问题。
目前主流的虚拟化主要是虚拟这几样目标:
1、 将一台服务器硬件,虚拟成多个服务器硬件。目的是解决在同一个物理服务器上无法同时安装不同操作系统的问题。是为物理服务器不足的客户提供的虚拟化方案。
2、 虚拟操作系统,就是在一个物理服务器和同一个操作系统上,虚拟出多个操作系统的软件环节,解决用户应用程序间冲突的问题。
3、 应用程序虚拟化,其做法是将服务器作为终端设备的远程计算资源,解决用户终端计算能力不足或异地部署费事的问题。
前两种都是为用户节省服务器成本,其它方面与非虚拟化部署没有任何不同。这个意义随着硬件成本降低,虚拟化软件成本居高不下,管理复杂等缘由,用户采用多有犹豫。
第三种应用程序的虚拟化因为网络的普及和信息化需求的不断增加,体现出虚拟化的优势之一。
但是,应用程序的虚拟化是针对非WEB应用而言的,如果已经是WEB应用那完全不存在应用虚拟化的必要,因为浏览器已经解决了全部的问题。
基于单机或C/S结构的应用程序虚拟化,可以避免应用的重复开发和异地部署、升级、维护。但是,虚拟化并没有解放硬件的需求,因为用户的终端不但因为成本已经足够低,而且还要完成其它应用的计算,所以,无盘工作站和NC终端的需求越来越小。另外,应用虚拟化毕竟是在物理服务器内完成,大多数情况,只能同时应付25-50个用户的并发,这对于有大量用户的客户是一个不小的服务器增量成本。
所以,应用虚拟化开始出现借助网格计算的逻辑,将大部分计算任务交给用户终端,而服务器承担应用程序的部署、升级、维护、权限控制。
虚拟化可以帮助云计算服务商虚拟出更多的服务器,以便完成更多的碎片计算任务,每一个碎片计算无需占用整台物理服务器资源,但,这种需要只有在有规模用户的情况下才体现其优势,如果只是几台或几十台物理服务器购买成本,换取复杂的虚拟化管理和成本,未必值当。
基于网络的存储(或云存储)、基于VPN的虚拟网络都与虚拟化技术无关,只是使用了同一个描述性名词而已,他们完全是其它技术范畴。
电力阿凡达并不遥远。正如厉青在采访中所说,“电力阿凡达实际上早已渗透在电力生产、运营、管理的方方面面,只是对我们大部分人来说,没有这么去想而已。由于虚拟化所具有的超强的张力和适应性,其应用将会随着人们认识的提升不断扩展其应用广度和加深其应用深度。”