一種基于軟件的冗余服務器組態方法研究

盧俊辰

摘 要 冗余服務器一直都是服務器管理中重要的技術之一。在系統發生故障，數據面臨丟失的情況下，仍能保障數據的安全以及系統的正常運行。文章采用組態軟件FactoryTalk View SE對服務器進行冗余組態，詳細敘述了組態的方法與步驟，不僅快捷高效而且出錯率低。

關鍵詞 組態軟件；服務器；冗余技術

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）235-0103-02

1 服務器冗余技術

在個人電腦出現系統崩潰或者硬件損壞的情況下，會造成一定程度的損失，但是這僅限于個人的損失，而對于服務器來說，如果出現這樣的情況，其造成的損失難以估計，很多重要的數據都將丟失，更壞的情況下可能會使整個網絡進入癱瘓。因此，服務器必須采取措施來保護數據的安全。

針對上述出現的情況，針對服務器的不同組件，使用不同的冗余技術。冗余服務器是對不同的部件進行重復的配置，如果某個部件發生了故障，冗余配置的部件就會介入工作，代替故障部件，避免了因故障帶來的損失[1]。下面介紹最常見的三種冗余技術：1）磁盤冗余。因為服務器存儲了大量重要的數據，因此在存儲方面必須要做好保護措施，RAID（磁盤陣列）技術即是保障數據安全的一種。磁盤陣列技術的原理很簡單，就是將同一份數據分開存儲到多個磁盤中，在一個磁盤出現損壞的情況下，數據仍然不會丟失。另外，RAID技術不僅能大幅提高傳輸速率并且還提供CRC（循環冗余校驗）功能。2）電源冗余。如果電源損壞服務器將出現停機，也會導致數據丟失。因此一般通過兩臺熱插拔電源來提供電源冗余。兩臺共同分擔系統的功率，當其中任何一個電源出現故障時，另一臺自動承擔工作，并發出告警，此時就可以在不關閉服務器的情況下進行處理解決。3）網卡冗余。與電源冗余類似，網卡冗余也是使用了兩塊具有自動控制技術的網卡，在正常工作時，兩塊網卡共同分擔網絡流量，當其中一個出現故障時，將會自動切換到另一張網卡。這種技術可以保證出現網卡故障時仍然可以正常運行系統，從而避免網絡癱瘓。

2 自動控制系統的冗余

自動控制系統的基本結構是由現場設備信號級、控制級和操作管理級3層構成的，根據生產規模和對生產及管理的需要，系統一般設幾臺操作管理站、幾臺控制站，通過控制網絡實現系統的通信。當控制級與現場設備信號級融合為一體時，即構成FCS控制系統。

操作管理站一般選用工業PC機或商用PC機，在自動化軟件平臺下通過編程實現系統的操作、監視、報警、記錄、存儲和報表生成等功能；控制站一般選用PLC或性能類同的其它產品，實現對現場設備信號的采集、處理和控制，如Rockwell公司的PLC-5，Siemens的57-400，Schneider的Modicon TSXQuantum等。控制網絡目前用的較多的是工業以太網，其它控制網的使用則根系統的硬件配置和系統對通信速率的要求而定，使用較多的有DH+網、Device Net網、MB+網、PROFIBUS現場總線等。

自動控制系統的冗余包括操作管理站的冗余和控制站冗余，自動控制系統冗余結構。控制器的冗余一般通過配置雙CPU的冗余控制器、配套的熱備模塊等從硬件結構上實現，有的產品需配合以相應的熱備驅動軟件。系統配置的冗余控制器可以保證在主控制器發生故障時系統的自動切換，熱備處理器切換時間為13-48ms；通訊速率是10M波特率。在冗余控制器基礎上采用雙纜結構，增強了系統冗余性能的可靠性。

3 FactoryTalk View SE軟件

FactoryTalk View Site Edition是羅克韋爾開發的集成軟件包[2]。需求決定市場，開發它的初衷是為了簡化人類與機器交互的方式，用于監視和控制分布式服務器/多用戶應用程序。它不僅可以用于開發人機接口HMI，還可以對網絡中分布的應用程序進行運行和開發。該軟件包有很多實用的工具，并且還提供一個非常詳細的使用指南，使得開發者能更加輕松地掌握并使用它。目前FactoryTalk View SE在上月末已經發布了最新的10.0版本，添加了許多新的功能。比如改進了信息訪問方式、增加了對移動設備的支持以及集成了ThinManager軟件，此外在新版本中，還引入了ASM（異常情況管理）的多監視器框架等。

4 組態方法及步驟

4.1 HMI服務器冗余

FactoryTalk View SE的服務器就是HMI服務器，主要對項目組件進行存儲，并使用它們來對客戶端提供服務。HMI服務器功能強大，提供對歷史數據進行管理、發現異常時報警并進行檢測等功能。當HMI服務器發生故障時，為了使損失達到最小，需要設置HMI冗余服務器。首先需要在HMI從服務器上安裝IIS和FactoryTalk View SE Server軟件，然后分別按如下步驟進行：

第一步，HMI服務器手動加入應用項目之后，就可以通過軟件設定該服務器。在FactoryTalk View Studio 和SE Administration Console（ FactoryTalk 管理控制臺）的 Application Explorer（應用項目瀏覽器）中，右鍵點擊HMI服務器，然后點擊屬性 Properties。打開管理控制臺SE Administration Console，其路徑是：programs＼Rockwell Software＼FactoryTalk View＼ Tools＼SE Administrator Console。在HMI服務器屬性的界面，將每一欄的信息都按照要求填好，完成后點擊“OK”退出。

第二步，在上述步驟中設置好常規屬性后，就可以對HMI服務器的冗余進行組態。打開“HMI Server Properties”界面，勾選提供冗余方框，單擊“Redundancy”，最后指定其計算機名稱即可。另外，也可以通過“Component”選項來選擇需要運行的組件。

第三步，設置好冗余之后，找到路徑programs＼Rockwell Software＼FactoryTalk View＼ Tools＼SE Service Manger，點擊打開面板后，可以選擇冗余服務器的啟動與結束。如果需要將冗余服務器進行移除，打開FactoryTalk View Studio即可對HMI服務器進行刪除。

4.2 OPC數據服務器冗余

數據服務器的冗余組態也非常重要，因為數據服務器可以通過應用軟件和數據庫進行數據交換。OPC技術[3]是一個先進的標準，尤其在工業領域解決了很多難以攻堅的問題。OPC數據服務器不僅提供數據采集、數據冗余、遠程數據訪問等技術，還會在服務器發生異常時進行報警和時間處理。以下對OPC數據服務器的冗余組態進行分析。

第一步，首先新建區域，命名為“data server”，然后在跳出的選項中選擇“OPC Data Server”（也可以選擇RSLinx Enterprise數據服務器，操作步驟相同）。然后點擊“General”面板設置屬性，分別對“名字”“計算機即將運行OPC服務器”以及“OPC server名字”進行設置。

第二步，設置冗余OPC數據服務器。在上述的屬性界面中，點擊“Redundancy”，勾選提供冗余功能的按鈕，并且設置冗余數據服務器名。如果主數據服務器在出現故障之后恢復了正常，勾選“切換回選項”按鈕之后，就會自動從服務器切換到主服務器。值得注意的是，在“Redundancy”旁邊的選項卡“Advanced”中，通過勾選同步按鈕，就可以自動同步緩存。

第三步，在對數據服務器進行了冗余組態之后，如果要移除它，只需要對數據服務器進行右鍵點擊，再選擇“Remove”即可以進行刪除。當刪除數據服務器之后，會連帶緩存文件一并刪除。

5 實際應用及優勢

目前服務器冗余技術被廣泛應用，除了硬件方面冗余外，利用軟件組態實現冗余技術也越來越普遍。基于軟件的組態方法不僅易于操作，而且周期短，能很大程度上節省資源的消耗。在分布式網絡架構中就常常應用了冗余服務器技術，尤其是大型的分布式網站對架構的要求很高，在可伸縮、高性能、可擴展等方面提出高標準，在安全方面更是苛刻。

在服務器發生故障無法運作期間，用戶不需要通過重新啟動FactoryTalk View SE Client 軟件，再打開繼續使用這樣的繁瑣操作。通過設置之后，系統可以自動切換到冗余的HMI服務器或者OPC數據服務器，以維持正常的運行。此時從服務器變成主服務器，一旦之前的故障服務器進行正常工作后，角色就進行互換，不需要手動設置，系統將自動切換回來。

6 結論

服務器冗余技術已經被應用于很多大型的網絡架構中，隨著技術的成熟，不僅提供了更為安全高效的保障，同時還大大節省了成本。本文主要詳細介紹了基于FactoryTalk View SE 的畫面服務器冗余和OPC數據服務器冗余，通過軟件對服務器項目進行冗余不僅易于操作，而且周期短，能很大程度上節省資源的消耗，可廣泛用于分布式網絡架構中，因此提高了服務器內存儲項目的安全性、可靠性。

參考文獻

[1]張曉東.電廠輻射監測系統服務器冗余方案研究[J].核電子學與探測技術，2016，36（6）：643-646.

[2]武海虹.基于Rockwell Automation 的7m裝煤車控制系統[J].機械工程與自動化，2016（4）：157-159.

[3]沈治國.OPC技術在多工業機器人聯動控制中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（2）：94.