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Whitepaper 05/2015

WinCC in virtuellen Umgebungen WinCC V7.2, WinCC V7.3 und WinCC Runtime Professional V13

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Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen (www.siemens.com/nutzungsbedingungen).

Security-hinweise

Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren.

Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter http://support.automation.siemens.com.

WinCC Virtualisierung Beitrags-ID: 49368181, V2.02, 05/2015 2

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Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort ............................................................................................................... 5

1.1 Ziel des Dokumentes ............................................................................ 5 1.2 Kerninhalte ........................................................................................... 5 1.3 Gültigkeit............................................................................................... 5

2 Allgemeines ........................................................................................................ 6

2.1 Was ist Virtualisierung .......................................................................... 6 2.1.1 Definition............................................................................................... 6 2.1.2 Virtualisierung im Detail ........................................................................ 7 2.2 Unterschied zwischen Client Based und Server Based

Virtualisierung ....................................................................................... 7 2.2.1 Client Based Virtualisierung (Typ 2 Hosted) ........................................ 8 2.2.2 Server Based Virtualisierung (Typ 1 Nativ) .......................................... 8 2.3 Warum Virtualisierung .......................................................................... 9 2.4 Was man über Virtualisierung wissen sollte ....................................... 10

3 Voraussetzungen ............................................................................................. 11

3.1.1 Software für den Einsatz von Virtualisierung ..................................... 11 3.1.2 ESX(i)-Server (vSphere HyperVisor) ................................................. 12 3.1.3 Gastsysteme ...................................................................................... 12 3.1.4 Weiterführende Informationen ............................................................ 13 3.2 Vorgehen zur Virtualisierung .............................................................. 15 3.2.1 Virtuellen Maschine erstellen und auf den Server übertragen ........... 15 3.2.2 Virtuelles Netzwerk einrichten ............................................................ 17 3.2.3 Virtuellen Switch erstellen .................................................................. 18 3.2.4 Virtuelle Maschine konfigurieren. ....................................................... 20

4 Einsatzmöglichkeiten ...................................................................................... 22

4.1 Testszenarien und Leistungseckdaten ............................................... 22 4.2 Möglichkeiten von WinCC in virtueller Umgebung ............................. 23 4.2.1 WinCC Einzelplatz .............................................................................. 24 4.2.2 WinCC Server und zwei Standard Clients ......................................... 27 4.2.3 Zwei HyperVisor mit zwei WinCC Clients und je einem

redundanten WinCC- Server .............................................................. 30 4.2.4 Zusammenfassung ............................................................................. 36 4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server) ...................... 37 4.3.1 VMware Funktionalitäten im Detail ..................................................... 37 4.4 Möglichkeiten von Microsoft ............................................................... 41

5 Optionale Zusatzmöglichkeiten ..................................................................... 43

5.1 Pass-Through (VMDirectPath IO) ...................................................... 43 5.2 Managed USB HUB ........................................................................... 44

6 Abhängigkeiten & Alternativen ...................................................................... 46

6.1 Wie kann man remote auf WinCC Stationen zugreifen? ................... 46 6.2 ASIA Dongle Verwendung bei ESX(i) oder HyperV. .......................... 46

7 Diagnosemöglichkeiten .................................................................................. 47

7.1 Diagnose mit VMware vSphere-Client ............................................... 47 7.2 Diagnose im virtuellen System ........................................................... 49

8 Lizensierung ..................................................................................................... 51

8.1 Lizensierung von SIMATIC Produkten ............................................... 51 8.1.1 Lizensierung mit Single License ......................................................... 51 8.1.2 Lizensierung mit Floating Lizenzen .................................................... 51

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9 Glossar.............................................................................................................. 52

10 Literaturhinweis ............................................................................................... 55

11 Historie.............................................................................................................. 55

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1 Vorwort 1.1 Ziel des Dokumentes

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1 Vorwort 1.1 Ziel des Dokumentes

Das Dokument soll einen Überblick über die WinCC-Virtualisierung geben. Ziel ist es entsprechende Möglichkeiten trotz allgemeiner Abhängigkeiten darzustellen. Mit entsprechenden Empfehlung und Erklärungen in diesem Dokument soll dieses als Leitfaden dienen. Durch die Virtualisierungs -Software und -Technologien ist eine Vielzahl an Konfigurationen möglich, jedoch beschränkt sich dieses Dokument auf die sinnvollsten.

1.2 Kerninhalte

• Voraussetzungen um WinCC in virtuellen Umgebungen betreiben zu können • Einsatzmöglichkeiten von WinCC in virtuellen Umgebungen • Konfigurationen von Virtualisierungsservern • Erklärung von VMware Funktionen und die Bedeutung im industriellen Umfeld

(SCADA) • Diagnose von virtuellen Maschinen und Virtualisierungsservern

1.3 Gültigkeit

Dieses Dokument ist gültig für: • WinCC V7.2 • WinCC V7.3 • WinCC Runtime Professional V13

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2 Allgemeines 2.1 Was ist Virtualisierung

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2 Allgemeines 2.1 Was ist Virtualisierung

2.1.1 Definition

In der Informatik wird der Begriff Virtualisierung für die Erzeugung und Betrieb von virtuellen (d.h. nicht physikalischen) Dingen bezeichnet, wie z.B. emulierte Hardware, Betriebssysteme, Datenspeicher, oder Netzwerkressourcen. Virtualisierung ist also die Entkopplung der Software von der Hardware. Abbildung 2-1; physikalischer & virtueller Aufbau

Operating System

Application

Operating System

Application

Operating System

Application

Operating System

Application

Operating System

Application

Operating System

Application

PROFINET IE

Iypervisor

OS

Appl.

OS

Appl.

OS

Appl.

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2 Allgemeines 2.2 Unterschied zwischen Client Based und Server Based Virtualisierung

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2.1.2 Virtualisierung im Detail

Virtuelle Maschinen werden als virtuelle Instanz bezeichnet mit einer bestimmten Hardwarezusammenstellung und unter Nutzung eines dafür nutzbaren Betriebssystems verwendet.

Allgemein Folgende Grafik zeigt den Unterschied zwischen einer herkömmlichen (physischen) PC-Station (links) und einem Virtualisierungsserver mit virtuellen Sessions (rechts). Abbildung 2-2

Hardware (Physikalisch) Iardware (Physikalischen wessourcen)

wAa Processors IDD …Network

Virtual Sessions

Virtual aachine

Application

Guest OS

Virtual aachine

Application

Guest OS

Iost OS

Applications

IyperVisor (Bereitstellung virtueller wessourcen)

Virtual

aachine

Virtual

aachine

wAa Processors HDD …Network

wAa -

Sharing

Processors Load

SharingHDD

2.2 Unterschied zwischen Client Based und Server Based Virtualisierung

Allgemein Grundlegend gibt es zwei verschiedene Varianten der Virtualisierung, welche sich im Aufbau und Struktur unterscheiden.

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2 Allgemeines 2.2 Unterschied zwischen Client Based und Server Based Virtualisierung

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2.2.1 Client Based Virtualisierung (Typ 2 Hosted)

Allgemein Unter Client Based Virtualisierung versteht man, dass auf physikalischer Plattform ein „Client Betriebssystem“ installiert ist, auf diesem eine Applikation läuft mit welcher eine oder mehrere virtuelle Clients ablaufen. Abbildung 2-3

App.Va-aonitor(Iypervisor)

Betriebssystem

Iardware

Va Va

ApplikationPrinzip Typ 2 Beispiel

Betriebsystem

VMwareWorkstation

Bedienung direktam PC möglich

2.2.2 Server Based Virtualisierung (Typ 1 Nativ)

Allgemein Unter Server Based Virtualisierung versteht man, dass auf physikalischer Plattform ein „Server Betriebssystem“ installiert ist, auf dem keine Client Applikation lauffähig ist. Das Betriebssystem welches in Fachkreisen als HyperVisor bezeichnet wird, benötigt weniger Ressourcen (da nur die physikalische Hardware als virtuelle Ressource der VM zur Verfügung gestellt wird), muss aber mindestens über die Treiber der physikalischen Hardware verfügen. Abbildung 2-4

Iypervisor

Iardware

Va VaESXi / Hyper-V

Applikation

VaKeine Direkteingabe möglich,

Bedienung über RDP oder VNC Clients.

BeispielPrinzip Typ 1

Betriebsystem

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2 Allgemeines 2.3 Warum Virtualisierung

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2.3 Warum Virtualisierung

Reduzierung der Hardwarekosten

• Auf der Client Seite ist kostengünstige Hardware möglich. • Erweiterte Anwendungsgebiete: SIMATIC Thin Client Lösungen (PC, Panel,

Smart Mobile Devices). • Reduzierte HW-Kosten durch Konsolidierung mehrerer physikalischer

Rechner. (Die Kosteneinsparung ergibt sich durch eine bessere Auslastung der Hardware.)

Reduzierung des Zeitaufwands für Wartung und Pflege • Kürzere Zeiten für Updates und Backups, da diese zentral ausgeführt werden

können. • Reduzierte Wartungskosten und Wartungszeiten durch zentrale Administration. • Server Konfiguration mittels Remote Management Tools.

Erhöhung der Sicherheit • Erhöhte Sicherheit durch Remote Zugang und zentralisiertes Rechte-

Management. • Praktisch keine Angriffsmöglichkeit bei Thin Clients, zentraler Schutz am

virtuellen Server.

Erhöhung der Verfügbarkeit Der Austausch der Hardware am virtuellen Server ist während des Betriebs möglich.1

Erhöhte Flexibilität • Zusätzliche Clients können einfach durch das Starten einer weiteren VMware

Session bei Bedarf zugeschaltet werden. • Zusätzliche Clients für „besondere Aufgaben“ können einfach im Hintergrund

mitlaufen: – RDP2/VNC3-Lösungen für entfernte oder mobile Zugriffe – Vorhalten von „Ersatzrechnern“ als virtuelle Systeme, z. B. bei Wartung

eines Systems kann auf ein anderes ausgewichen werden.

1 Bei Verwendung entsprechender Virtualisierungs-Hardware. 2 Windows Remote Desktop Protokoll: Dazu gibt es eine Vielzahl möglicher Clients für verschiedene Betriebssysteme oder für mobile Geräte. (Der „Server“ befindet sich im Windows Betriebssystem.) 3 Virtual Network Computing: Alternative Möglichkeit, um Betriebssysteme fernzusteuern. (Auf dem Betriebssystem wird ein Server benötigt. Zum Betrachten ist ein Client notwendig, auch diese gibt es für verschiedene Betriebssysteme oder für mobile Geräte.

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2 Allgemeines 2.4 Was man über Virtualisierung wissen sollte

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2.4 Was man über Virtualisierung wissen sollte

Allgemein Um eine Virtualisierungs-Struktur, gleich welcher Größe, zu installieren, zu konfigurieren und zu verwalten, ist ein fundamentiertes Wissen über Virtualisierungs-Systeme nötig.

Bedeutung Bei der Planung einer Virtualisierungs-Struktur sind viele Faktoren zu berücksichtigen, welche ausschlaggebend seien können.

Kosten Gleich ob neue oder bestehende Strukturen, es sind immer Lizenzkosten, Hardwarekosten, Verwaltungskosten in Summe zu berücksichtigen. Vor allem Lizenzgebühren in Verbindung mit einem Supportvertrag des Herstellers sind nicht unerheblich und müssen in eine langfristige Planung mit einfließen. Je größer die Struktur geplant ist, oder je mehr virtuelle Maschinen in einer Struktur zum Einsatz kommen, steigen auch gleich die Kosten für die dafür notwendige Hardware. Z.B.: je mehr virtuelle Maschinen zum Einsatz kommen, desto höher ist die Anforderung an die Storage-Systeme und deren Anbindung.

Kleine Virtualisierungs-Systeme sinnvoll einsetzen Im industriellen Umfeld ist es nicht immer notwendig große Virtualisierungs-Strukturen aufzubauen. Die Anforderungen im industriellen Umfeld liegen meist auf Verfügbarkeit und Bedienbarkeit von SCADA Systemen, stabile und unterbrechungsfreie Kommunikation und stabile Archivierung von Meldungen und Prozesswerten. Kleine Virtualisierungsserver und ein geringer Funktionsumfang der Softwarehersteller von Virtualisierungs-Systemen, reichen meist aus um dies zu erreichen.

Sicherheit Bedingt durch aktuelle Anforderungen an die Sicherheit, nicht nur in der Office Umgebung, sondern auch im industriellen Umfeld, muss eine virtuelle Infrastruktur ebenfalls geschützt werden. Eine erhöhte Sicherheit ist nur zu erreichen wenn diverse Eigenschaften der Virtualisierung und Notwendigkeiten der SCADA Stationen gemäß der „Dephense in Depth“ Strategie berücksichtigt werden.

Hinweis Weiterführende Informationen und Hilfestellungen über Sicherheitsstrategien Unter: http://www.siemens.com/industrialsecurity

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3 Voraussetzungen 3.1.1 Software für den Einsatz von Virtualisierung

Virtualisierungs-Software

• VMware Player oder VMware Workstation und VMware Converter • VMware vSphere Client • VMware vSphere Server ESX(i) • Microsoft HyperV

Hinweis Für HyperV gelten die Abhängigkeiten gleichermaßen wie von VMware. (Siehe Kapitel 4.3)

SIMATIC Software und Betriebssystem • WinCC (Version je nach Einsatz und Freigabe) • Windows Betriebssystem (je nach Einsatz)

– Windows 2008 Server oder Windows 2012 Server – Windows 7 oder Windows 8.1

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3.1.2 ESX(i)-Server (vSphere HyperVisor)

ACHTUNG Anwender und Administrator sind verpflichtet für ausreichende System-Ressourcen auf dem Virtualisierungs-Server und den virtuellen Systemen zu sorgen und diese sicher zu stellen.

Mehr Informationen unter:

http://kb.vmware.com/selfservice/microsites/search.do?language=en_US&cmd=displayKC&externalId=1003661

und

http://kb.vmware.com/selfservice/microsites/search.do?language=en_US&cmd=displayKC&externalId=2052329

Tabelle 3-1

Eigenschaften Anforderungen

Anzahl CPU-Kerne Für den ESX(i)-Server werden mindestens zwei reale CPU-Kerne benötigt.

Trennung von Netzwerken Terminal-Bus und Anlagennetzwerk sind mit separaten realen Netzwerkkarten zu trennen.

CPU-Last Das CPU-Lastsystem sollte eine Auslastung von >75% nicht dauerhaft überschreiten.

Arbeitsspeicher Für einen sicheren Betrieb muss Arbeitsspeicher von 2 GB für den ESX(i)-Server reserviert werden. (Für Kom-munikation/Netzwerk Aktivitäten und Management des ESX(i).)

3.1.3 Gastsysteme

Tabelle 3-2

Eigenschaften Anforderungen

Anzahl CPU-Kerne WinCC Server: Für ein WinCC Server Gastsystem werden mindestens zwei logische CPU-Kerne benötigt. WinCC Client: Für ein WinCC Client Gastsystem wird mindestens ein logischer CPU-Kern benötigt. Es gelten die Hardware Vorrausetzungen der jeweiligen WinCC Software, welche als Grundlage der Berechnung für die Anzahl der physikalischen Prozessorkerne benötigt werden. Die Anforderungen an die virtuelle Hardware sind dieselben wie die Anforderungen an eine physikalische Hardware.

Ethernet Ports Es werden mindestens 2 physikalische Ethernet Ports benötigt. Einer davon exklusiv für den SPS-Bus.

Trennung von Netzwerken Es wird empfohlen eine Trennung von Terminal-, SPS- und Windows-Netzwerken vorzunehmen.

CPU-Last Die CPU-Last der zugeordneten logischen CPU-Kerne darf höchstens zwischen 70%-80% liegen.

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Eigenschaften Anforderungen Hinweis Bei der Archivierung von großen Datenmengen wird eine entsprechende Reserve im Storage-System benötigt (hohe IO-Last).

VMware Tools VMware Tools müssen auf den Gastrechnern installiert sein. (Dadurch ergibt sich eine bessere Performance.)

Betriebszustände Das Pausieren der Gastsysteme mit WinCC-Installation ist nicht freigegeben. Die Gassysteme müssen wie reale WinCC Server/Clients behandelt werden.

Festplatten-Speicherverwaltung

Verwenden Sie keine dynamische Speicherverwaltung (Die Größe der Festplattendatei passt sich dynamisch der verwendeten Kapazität an.).

ACHTUNG Beachten Sie die Standard-Voraussetzungen für WinCC Installationen. Sie finden Sie in den Release Notes zu WinCC oder unter folgendem Link.

WinCC 7.2: Installation / Release Notes

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/37437018

WinCC 7.3: Allgemeine Informationen und Installation

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/102777629

TIA Portal V13 Professional: Lieferfreigabe SIMATIC WinCC V13

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/88360672

WinCC in virtueller Umgebung produktiv einsetzen WinCC wurde für den produktiven Einsatz mit einem HyperVisor verträglichkeitsgetestet und freigegeben (Server basierender Virtualisierung). Zu Test und Inbetriebnahme Zwecke kann auch VMware Player oder VMware Workstation verwendet werden, jedoch nicht produktiv.

3.1.4 Weiterführende Informationen

Optimaler Betrieb von ESX(i)-Server und VMware Weiterführenden Informationen zum optimalen Betrieb finden Sie auf den Support-Internetseiten von VMware unter folgendem Link. http://www.vmware.com/support

Freigegebene Hardware für VMware Eine Zusammenstellung der von VMware validierten und freigegebenen Hardware finden Sie auf den Support-Internetseiten von VMware unter folgendem Link. http://www.vmware.com/resources/compatibility/search.php

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Freigegebene Hardware für Microsoft Hyper V Für Microsoft HyperV gibt es mehre Technische Beschreibungen welche zu berücksichtigen sind jedoch keine exakte Zertifizierungsliste wie bei VMware. Sie finden unter folgenden Links Informationen zu den „Technical Ressources“. http://www.microsoft.com/en-us/server-cloud/solutions/virtualization.aspx https://technet.microsoft.com/en-us/virtualization/dd565807.aspx

Zeitsynchronisierung ESX(i)-Server Grundlegend sollte jeder ESX(i)-Server (einzeln oder mehrere in einem Cluster) durch einen Zeitserver synchronisiert sein.

ACHTUNG Die Uhrzeit einer virtuellen Maschine kann u.a. mit VMware Tools auf die Uhrzeit des ESX(i)-Servers synchronisiert werden.

Der ESX(i)-Server muss die gleiche Zeitquelle haben, wie die Gastsysteme, denn beim Hochfahren der Gastsysteme wird immer zuerst die Zeit des Hosts (ESXi) auf dem Gastsystem gesetzt.

Es kann zu Problemen kommen, wenn im Gastbetriebssystem schon eine alternative (zweite) Zeitquelle genutzt wird.

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3.2 Vorgehen zur Virtualisierung

Inhalt In diesem Kapitel wird der Weg aufgezeigt, wie virtuelle WinCC Systeme erstellt werden.

3.2.1 Virtuellen Maschine erstellen und auf den Server übertragen

Allgemein Um eine virtuelle Maschine auf einem VMware vSphere Server (ESX) zu betreiben, müssen dafür einige Vorbereitungen getroffen werden. Das beinhaltet zum einen das Installieren und Einrichten des VMware vSphere Servers (ESXi) und das Erstellen und Übertragen der virtuellen Maschine(n).

Zusätzlich sollte eine Management Station/PC eingerichtet werden, worauf die zu verwendende Virtualisierungs-Software installiert ist. Diese Software benötigen Sie zum Erstellen, zum Übertragen und zum Verwalten der Virtualisierungsstruktur.

Hinweis Zum Erstellen eines virtuellen Systems wird die Software VMware Workstation empfohlen.

Es ist darauf zu achten, nicht verwendete Hardware (z.B.: Floppy-Laufwerk, HD-Audio, freigegebene Ordner, etc.) bei der Erstellung einer virtuellen Maschine nicht hinzuzufügen bzw. zu entfernen.

Alternativ kann eine virtuelle Maschine auch direkt mit Hilfe des vSphere Clients auf dem ESX(i)-Host erstellt werden.

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Vorgehen im Detail

Nr. Schritt Bemerkung

1. Erstellen Sie mit dem „VMware Player“ oder mit „VMware Workstation“ eine virtuelle Maschine.

https://www.vmware.com/support/ws55/doc/newguest_ws.html

2. Installieren Sie „VMware vSphere Server“ (ESXi).

http://kb.vmware.com/kb/2052439

3. Konfigurieren Sie „VMware vSphere Server“ (ESXi).

IP Adresse zuweisen; Administrator Kennwort festlegen

4. Übertragen Sie Ihre (in Punkt 1) erstellte virtuelle Maschine mit dem „VMware Standalone Converter“ auf den Server.

Quelle: virtuelle Maschine (lokal) Ziel: VMware Infrastruktur (Server) (Handbuch: http://www.vmware.com/products/conve

rter )

Hinweis Je nach Anzahl der internen Festplatten oder Raids, sollten die virtuellen Maschinen auf verschiedene Datastorages aufgeteilt werden, um die Schreib/Lese-Belastung entsprechend aufzuteilen (Überwachung der IOPs/Datastore/HDD).

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3.2.2 Virtuelles Netzwerk einrichten

Allgemein Folgende Grafik zeigt ein Beispiel wie ein Virtualisierungs-Server mit den umgebenen Netzwerken verbunden ist. Je nach Anforderung ist eine entsprechende Mindestanzahl an notwendigen Netzwerkkarten vorzusehen. Abbildung 3-1

Hinweis Teilen Sie Terminal-Bus und Prozess-Bus auf zwei physikalische Netzwerkkarten auf.

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3.2.3 Virtuellen Switch erstellen

Folgende Abbildung zeigt eine Beispielkonfiguration mit einem einzelnen „VMware vSphere Server“ (ESX). Zu erkennen sind drei verschiedene virtuelle Standard Switches (VSS), zu je einem physikalischen Netzwerkadapter. Abbildung 3-2, Konfiguration des virtuellen Netzwerkes

Hinweis Netztrennung: Der vSphere Server (ESXi) ist in diesem Beispiel vom Terminal-Bus und Prozess-Bus getrennt. Der ESX(i) Server lässt sich nur über die Netzwerkkarte des virtuellen Switches „Management Network“ und die dazugehörige IP-Adresse erreichen.

Vorgehen im Detail Hinzufügen eines virtuellen Switches.

Nr. Schritt Bemerkung

1. Melden Sie sich mit dem Benutzer „root“ auf Ihrem „VMware vSphere Server“ (ESXi)an. Navigieren Sie zu „Inventar“, Registerkarte „Konfiguration“ und Unterpunkt Netzwerk.

Hier ist die Übersicht der virtuellen Switches und physikalischen Netzwerkadapter ersichtlich

2. Rufen Sie den Assistenten „Netzwerk Hinzufügen“ auf.

3. Wählen Sie den Verbindungstyp „Virtuelle Maschine“ und klicken Sie auf „Weiter“.

4. Wählen Sie den physikalischen Netzwerkadapter, der für Ihren jeweiligen Bus-Typ verwendet werden soll.

5 Wiederholen Sie die Schritte 1-4 bis Sie allen Bus-Typen eine Netzwerkkarte zugewiesen haben.

• Terminal-Bus • Prozess-Bus • Redundanz-Bus

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3.2.3.1 Prozess Kommunikation

Für die Prozess Kommunikation wurden folgende virtuelle Adapter Verträglichkeitsgetestet: - Virtueller Adapter E1000

Hinweis Kommunikation über : • VDS (Virtual Distributed Switch, Cluster)

Der VDS wurde für die Prozesskommunikation nicht verträglichkeitsgetestet und wird somit nicht empfohlen. Siehe Dazu Kapitel 5.1 (Hinweise/Freigaben von Simatic Net).

• VSS (Virtual Standard Switch, Siehe auch Kapitel 3.2.3) Der VSS wurde für die Kommunikation verträglichkeitsgetestet.

Mehr Information finden Sie in der SIMATIC NET Liesmich-Datei Oder im Kapitel 5.1 (Hinweis).

3.2.3.2 Terminal-Bus und Redundanz-Bus

Für den Terminal-Bus und Redundanz-Bus wurden folgende virtuelle Adapter Verträglichkeitsgetestet: • Virtueller Adapter E1000 • Virtueller Adapter VMXNET3

WinCC Virtualisierung Beitrags-ID: 49368181, V2.02, 05/2015 19

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3 Voraussetzungen 3.2 Vorgehen zur Virtualisierung

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3.2.4 Virtuelle Maschine konfigurieren.

Allgemein Am Beispiel einer virtuellen Maschine (z.B.: WinCC Server), hat diese VM zwei virtuelle Netzwerkkarten, welche am virtuellen Switch „Terminal-Bus“ und am virtuellen Switch „Prozess-Bus“ angebunden werden. Abbildung 3-3

Vorgehen im Detail

Nr. Schritt Bemerkung

1. Melden Sie sich mit dem Benutzer „root“ auf Ihrem „VMware vSphere Server“ (ESXi) an. Navigieren Sie zu „Inventar“, Registerkarte „Übersicht“ und Unterpunkt Netzwerk.

Hier ist die Übersicht des vSphere ESX(i) Servers ersichtlich.

2. Wählen Sie hier die virtuelle Maschine, die Sie konfigurierten möchten.

3. Rufen Sie unter „Übersicht > Einstellungen bearbeiten“ die Einstellungen der virtuellen Maschine auf.

4. Wählen Sie den virtuellen Netzwerkadapter, der für den jeweiligen Bus-Typ verwendet werden soll. Hinweis Ist kein virtueller Netzwerkadapter vorhanden, fügen Sie über „Hinzufügen“ einen neuen hinzu.

SIMATIC NET Freigabe beachten welcher Typ des Adapters freigegeben ist.

5. Wählen Sie unter „Netzwerkverbindung“ den jeweiligen virtuellen Standard Switch (VSS) aus.

6 Wiederholen Sie die Schritte 1-5 für jeden virtuellen Netzwerkadapter.

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3 Voraussetzungen 3.2 Vorgehen zur Virtualisierung

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Hinweis Entfernen Sie unnötige virtuelle Hardware, wie z. B.: • HD Audio • Diskettenlaufwerk • o. ä.

Diese können unter Umständen zu Problemen führen.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.1 Testszenarien und Leistungseckdaten

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4 Einsatzmöglichkeiten Allgemein

Durch den Einsatz von Virtualisierungsservern (HyperVisor) entstehen vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Im folgenden Kapitel werden verschiedene Konstellationen von HyperVisor und WinCC Stationen aufgezeigt, welche auch auf Funktionalität, Performance und Plausibilität getestet wurden. Die Anforderung an virtueller Hardware einer virtuellen Maschine unterscheidet sich nicht mit den Anforderungen eines physikalischen Systems. Es gelten die gleichen Anforderungen von WinCC in virtueller Umgebung, wie an einem physikalischen System. Eine virtuelle WinCC Station sollte nicht mit weniger Hardware ausgestattet sein als sie es mit demselben Projekt in einer physikalischen Umgebung wäre.

Beispiel

PC Virtuelle Maschine

Stationsname WinCC Server Betriebssystem Server 2012 R2 CPU (2,4Ghz je Core) 4 Cores 4 vCores Arbeitsspeicher Min. 4 GB Festplattenspeicher Min. 10 GB

- für die Installation von WinCC 4) - für die Arbeit mit WinCC 5) 6)

Hinweis Weiterführende Informationen über die Installationsvorrausetzungen von WinCC und Hardware Anforderungen sind in der jeweiligen Online-Hilfe oder Handbuch ersichtlich.

4.1 Testszenarien und Leistungseckdaten

Erklärung Jedes Projekt welches in WinCC eingesetzt wird ist unterschiedlich und hat unterschiedliche Mengengerüste. Folgendes Projektmengengerüst wurde in den aufgezeigten Möglichkeiten mit WinCC verwendet. Dies gilt als Anhaltspunkt und zur Orientierung zwischen verwendeter Hardware, Anzahl der virtuellen Maschinen und Konfiguration der virtuellen Maschine

4 Das Laufwerk, auf dem das Betriebssystem installiert ist, benötigt bei der Installation mindestens 100 MByte freien Speicherplatz für zusätzliche Systemdateien. Meist liegt das Betriebssystem auf Laufwerk "C:". 5 Abhängig von der Projektgröße sowie der Größe der Archive und Packages. Beim Aktivieren eines Projekts müssen zusätzlich mindestens 100 MByte freier Speicher vorhanden sein. 6 WinCC-Projekte dürfen nicht auf komprimierte Laufwerke oder Verzeichnisse abgelegt werden.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.2 Möglichkeiten von WinCC in virtueller Umgebung

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WinCC Mengengerüst/Projekt

Kriterium Eigenschaften

Anzahl Verbindungen zu CPUs 2 Anzahl externe S7-Variablen 128000 Kurvenarchivierung 4000 Werte/Sekunde Meldearchivierung 10 Meldungen/Sekunde UserAchiv 12 Datensätze mit je 4 Elementen in 5

Sekunden, schreibend. Bilder 40 Bilder mit: Kurvenanzeigen,

Meldeanzeige, Userarchiv Control, Bildfenster, animierte Objekte, VBS, C-Skripte,

Bildwechsel und Bildwechsel zu Bildern mit 12 Bildfenstern (zu erkennen an den temporären Peaks)

Im 20 Sekundentakt; Oder wie in den folgenden Test abweichend genannt wird.

Ermittlung der Leistungseckdaten des ESX(i)-Servers Bei der Überwachung des ESX(i)-Servers wurden in den Testszenarien folgende Aufzeichnungen gemacht: • CPU-Last in % (MHZ variiert je nach automatischer Taktung der CPU oder

nach eingestelltem Energiesparplan) • Aktiver Arbeitsspeicher

4.2 Möglichkeiten von WinCC in virtueller Umgebung

Folgende Kapitel zeigen Möglichkeiten in welchen Konstellationen WinCC in virtuellen Umgebungen eingesetzt werden könnte. Diverse Darstellungen und Auflistungen sollen neben den gezeigten Möglichkeiten Orientierung und Empfehlung sein: • Verwendete Hardware des vSphere Server (ESXi) • Verwendete Konfiguration der virtuellen Maschine • Verwendete Netzwerkkarten • Grafische Darstellung der Auslastung des Servers und der virtuellen

Maschinen

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4.2.1 WinCC Einzelplatz

Abbildung 4-1

4.2.1.1 Verwendete Hardware

Komponente ESX(i)-Server 1 – IPC 847D

Prozessor Xeon E3-1268L v3 4Cores/8Threads 2,3GHz / 3,3 GHz Taktfrequenz mit Intel Turbo Boost 8MB Cache TB, VT-x, VT-d und AMT als erweiterte Befehlssätze

Arbeitsspeicher 16 GB DDR3 SDRAM (2x 8 GB), Dual Channel, ECC; Festplatten RAID5, 2 TB (3x 1 TB HDD, Stripping mit Parität) im

Wechselrahmen, Hot-Swap, frontseitig; Netzwerkkarten 1x Onboard 82574L

nur diese wird von VMware akzeptiert. 2x Intel PRO/1000GT (1000Base-T PCI), zusätzlich gesteckt.

4.2.1.2 Konfiguration virtueller Maschinen

Komponente VM – WinCC Server

Prozessor 4 vCores (1 vSocket)

Arbeitsspeicher 4 GB RAM

Festplatten 250 GB Netzwerkkarten 2x E1000

Die Netzwerkkarten wurden wie folgt genutzt: Tabelle 4-1

Netzwerkkarte Nutzung

Onboard 82574L Management-Netzwerk z. B. für Zugriff vSphere Client auf ESX(i)-Server

Intel PRO/1000GT Terminal-Bus Intel PRO/1000GT Prozess-Bus

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4.2.1.3 Netzwerkkonfiguration virtueller Maschinen

Abbildung 4-2, Übersicht Netzwerkkonfiguration vSphere Client bei Einzelplatzkonfiguration

4.2.1.4 Leistungseckdaten

Auslastung Server Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 4 Cores 33,5 % 62 %

Arbeitsspeicher 16 GB 34 % 34 %

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4.2.1.5 Leistungseckdaten grafisch

Abbildung 4-3, grafische Darstellung der CPU Auslastung des Servers

Übersicht der verwendeten Hardware Abbildung 4-4, grafische Übersicht der Leistungseckdaten

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4.2.2 WinCC Server und zwei Standard Clients

Abbildung 4-5

4.2.2.1 Verwendete Hardware

Komponente ESX(i)-Server 1 - IPC847D

Prozessor Xeon E3-1268L v3 4Cores/8Threads 2,3GHz / 3,3 GHz Taktfrequenz mit Intel Turbo Boost 8MB Cache TB, VT-x, VT-d und AMT als erweiterte Befehlssätze

Arbeitsspeicher 32 GB DDR3 1600 SD-RAM Festplatten Adaptec Raid Controller (RAID 5 mit Hotspare) Netzwerkkarten • 1x Onboard 82574L

nur diese wird von VMware akzeptiert. • 2x Intel PRO/1000GT

(1000Base-T PCI), zusätzlich gesteckt.

4.2.2.2 Konfiguration virtueller Maschinen

Komponente WinCC Server WinCC Client 1 WinCC Client 2

Virtueller Prozessor 4 vCores 2 vCores 2 vCores

Virtueller Arbeitsspeicher 4096 MB 2048 MB 2048 MB

Virtuelle Festplatten 250 GB 100 GB 100 GB Virtuelle Netzwerkkarte 2x E1000 1x E1000 1x E1000

Die Netzwerkkarten wurden wie folgt genutzt: Tabelle 4-2

Netzwerkkarte Nutzung

Onboard 82574L Management-Netzwerk z. B. für Zugriff VSphere Client auf ESX(i)-Server

Intel PRO/1000GT Terminal-Bus Intel PRO/1000GT PLC Bus

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4.2.2.3 Netzwerkkonfiguration virtueller Maschinen

Abbildung 4-6, Übersicht Netzwerkkonfiguration vSphere Client im Server- Client Betrieb

4.2.2.4 Leistungseckdaten tabellarisch

Auslastung Server Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 8 vCPU 55 % 100 % Arbeitsspeicher 32 GB 31 % 31 %

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4.2.2.5 Leistungseckdaten grafisch

Abbildung 4-7, Leistungseckdaten Server - Client Betrieb

Übersicht der verwendeten Hardware Abbildung 4-8

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4.2.3 Zwei HyperVisor mit zwei WinCC Clients und je einem redundanten WinCC- Server

Abbildung 4-9

Die Abbildung zeigt zwei ESX(i)-Server, welche im Test verwendet wurden. Auf dem zweiten ESX(i)-Server könnten weitere WinCC Client Station laufen, jedoch wurde in diesem Test darauf verzichtet. Da sich dieser Test auf Redundanzumschaltung konzentriert, wurden im Testprojekt keine automatischen Bildwechsel ausgeführt, um die Performance bei einer Umschaltung deutlicher zu erkennen.

4.2.3.1 Verwendete Hardware

Komponente ESX(i)-Server 1 - IPC 847D ESX(i)-Server 2 – IPC 847D

Prozessor Intel Xeon E3-1268L v3 • 4 Cores • 2,3GHz / 3,3 GHz • 8 MB Cache • VT-d und EM64T als

erweiterte Befehlssätze

Intel Xeon E3-1268L v3 • 4 Cores • 2,3GHz / 3,3 GHz • 8 MB Cache • VT-d und EM64T als

erweiterte Befehlssätze

Arbeitsspeicher 32 GB DDR3 1066 SD- RAM 16 GB DDR3 1066 SD-RAM Festplatten 960 GB 930 GB Netzwerkkarten • 1x Onboard 82574L

nur diese wird von VMware akzeptiert.

• 2x Intel PRO/1000GT (1000Base-T PCI), zusätzlich gesteckt.

• 1x Onboard 82574L nur diese wird von VMware akzeptiert.

• 2x Intel PRO/1000GT (1000Base-T PCI), zusätzlich gesteckt.

4.2.3.2 Konfiguration virtueller Maschinen

Komponente Server VM Client VM 1&2

Prozessor(vCPU) 4 2 Arbeitsspeicher 4096 MB 2096 MB Festplatten 90 GB 64 GB Netzwerkkarten 3x E1000 Je 1 x E1000

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Die Netzwerkkarten wurden wie folgt genutzt: Tabelle 4-3

Netzwerkkarte Nutzung Nutzung

Onboard 82574L Management-Netzwerk z. B. für Zugriff vSpere Client auf ESX(i)-Server.

Management-Netzwerk z. B. für Zugriff vSpereClient auf ESX(i)-Server.

Intel PRO/1000GT

Terminal-Bus Terminal-Bus

Intel PRO/1000GT

PLC Bus PLC Bus

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4.2.3.3 Netzwerkkonfiguration virtueller Maschinen

Abbildung 4-10, Netzwerkkonfiguration von ESX(i)-Server1 und ESX(i)-Server 2

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4.2.3.4 Leistungseckdaten tabellarisch

Auslastung Master - Normalbetrieb

Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 4 vCPU 56 % 60 %

Arbeitsspeicher 32 GB 31 % 31 %

Auslastung Redundanzpartner -

Normalbetrieb

Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 4 vCPU 52 % 55 % Arbeitsspeicher 16 GB 34 % 18 %

4.2.3.5 Leistungseckdaten grafisch Normalbetrieb

Abbildung 4-11, Auslastung des Masters

Abbildung 4-12, Auslastung des Redundanzpartners

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Übersicht der verwendeten Hardware

Abbildung 4-13, ESX(i) Server 1

Abbildung 4-14, ESX(i) Server 2

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4.2.3.6 Leistungseckdaten tabellarisch bei Redundanzumschaltung

Auslastung Master - Redundanzfall

Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 4 vCPU 73 % 78 %

Arbeitsspeicher 32GB 31 % 31 %

Auslastung Slave - Redundanzfall

Konfiguration Durchschnitt in %

Maximal in %

CPU 4 vCPU 37 % 42 %

Arbeitsspeicher 16 GB 34 % 18 %

4.2.3.7 Leistungseckdaten grafisch bei Redundanzumschaltung

Abbildung 4-15, Auslastung des Masters nach der Redundanzumschaltung

Abbildung 4-16, Auslastung des Redundanzpartners nach der Redundanzumschaltung

Redundanzfall

Redundanzfall

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4.2.4 Zusammenfassung

Wie in den gezeigten Leistungsdiagrammen der vorhergehenden Möglichkeiten ersichtlich, ist bei dem Redundanzfall oder Bildwechsel zu Bildern mit sehr viel Animation, Bildfenstern, Bildbausteinen etc. eine temporär erhöhte Kapazität der CPU und des Arbeitsspeichers erforderlich. Das bedeutet bei der Planung der Hardware eines HyperVisors, eine entsprechende Reserve (ca.25% CPU, RAM, Speicher) mit zusätzlich einkalkuliert werden muss, um ungewollte Systemverhalten durch Leistungsengpässe zu vermeiden.

Hinweis Zu berücksichtigen ist das gemäß der WinCC Hardware Anforderung, die virtuellen Maschinen mindestens genauso viel Hardware zugewiesen bekommen wie in physikalischen Systemen. Sollte mehr virtuelle Hardware (z.B. virtuelle CPUs, vCPU) den virtuellen Maschinen zugewiesen sein als physikalisch im Host vorhanden, kann es bei Volllast jeder VM, zu einer Überbelastung des Hypervisors kommen, welche sich negativ auf alle virtuellen Systeme äußern kann.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server)

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4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server)

Allgemein Die im Kapitel 4.2 gezeigten Möglichkeiten können mit der HyperVisor Server Software von VMware vSphere betrieben werden.

Hinweis Zu berücksichtigen ist die Kompatibilität der VMware vSphere Server (ESXi) Versionen, welche für die zu verwendende WinCC Version empfohlen und verträglichkeitsgetestet wurde. Kompatibilitätsinformation www.siemens.de/kompatool

Der Betrieb eines oder mehrere vSphere Server (ESXi), einzeln oder in einem Cluster, kann verschiedene Funktionalitäten beinhalten, abhängig von der Struktur und Lizensierung des vSphere vCenter Servers. Ein einzelner vSphere Server (ESXi) hat nur wenige Möglichkeiten im Vergleich zu einem Cluster mit mehreren vSphere Servern (ESXi) Grundlegend wird in diesem Dokument von der kleinst möglichen Lizensierung und den entsprechenden möglichen Funktionen ausgegangen. Jedoch, kann es sein das eine Implementierung von mehreren WinCC Station in eine neue oder eine bestehende Cluster Lösung vorgesehen ist. WinCC im Umfeld eines VMware vSphere vCenter Server Clusters bedingt einiger Abhängigkeiten die im Automatisierungsumfeld gesondert berücksichtig werden müssen. Zum Beispiel haben Office Anwendungen meist andere Prioritäten als Anwendungen im Automatisierungsumfeld. Es sind die folgenden aufgelisteten Hinweise zu beachten und einzuhalten, um ungewünschte Systemerhalten in WinCC zu vermeiden.

4.3.1 VMware Funktionalitäten im Detail

Allgemein VMware vSphere Funktionalitäten bieten zahlreiche Möglichkeiten um den administrativen Aufwand zu reduzieren. Jedoch sind diese Funktionalitäten stark für Office Umgebungen ausgelegt, was unter Umständen im Automatisierungsbereich zu Schwierigkeiten führen kann. Bitte berücksichtigen Sie die geltenden Hinweise für Ihre virtuelle Infrastruktur.

4.3.1.1 Virtuelles Netzwerk

Ein ESX(i)-Host kann eine beliebige Anzahl an Netzwerkkarten haben, welche der Virtuellen Netzwerkstruktur zur Verfügung stehen.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server)

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Wenn mehrere ESX(i)-Hosts in einem Cluster7 zum Einsatz kommen, muss darauf geachtet werden, dass die Netzwerkkonfiguration je Host, identisch zueinander ist. Falls ein virtueller Distributed Switch eingesetzt wird, vereinfacht dieser die Konfiguration, indem es nur noch einen zentralen Switch gibt mit dem alle ESX(i)-Hosts zugleich konfiguriert werden können.

Hinweis Bei der Verwendung eines Distributed Switches welche für die AS-Kommunikation von WinCC genutzt wird, ist die jeweilige SIMATIC NET Freigabe zu beachten. Siehe Dazu Kapitel 5.1 (Hinweise/Freigaben von SIMATIC NET).

7 vSphere vCenter Server zum Erstellen, Konfigurieren Verwalten eines ESX(i) Host Cluster notwendig

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server)

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4.3.1.2 vMotion

vMotion bietet beim Betrieb eines Host-Clusters die Möglichkeit, eine Migration von virtuellen Maschinen im laufenden Betrieb von einem physischen Server (ESXi-Host) auf einen anderen, ohne Ausfallzeiten.

Hinweis Grundlegend ist eine Migration virtueller Maschinen mit installiertem WinCC nicht freigegeben.

Folgende Risiken sind im Verträglichkeitstest aufgetreten:

• Es kann bei einer Migration von virtuellen Maschinen zwischen zwei ESX(i)-Hosts, zu kurzzeitigen Unterbrechung kommen. Dies kann sich negativ auswirken, z.B. bei der Meldearchivierung o.ä.

• Ein WinCC Server mit einer AS OS Verbindung über einen PN CP kann keine Hostmigration durchführen, da auf dem zweit Host, der verwendete CP entweder nicht vorhanden ist oder der CP eine andere PCI Kennung besitzt als der VM ursprünglich zugewiesen wurde.

• Virtuelle Maschine wird langsam • vMotion Vorgang wird unterbrochen, virtuelle Maschine muss neugestartet werden.

4.3.1.3 HA – High Availability

Überwachung der Gastbetriebssystemausfälle und Reduzierung der Ausfallzeit durch automatischen Neustart bei Betriebssystemausfall. Der automatische Neustart wird nur ausgeführt wenn das Gastbetriebssystem oder der ESX(i) Host auf dem die virtuelle Maschine läuft einen Ausfall hatte.

Hinweis Diese Funktionalität würde nur dann zum Einsatz kommen wenn die VM selber schon ausgefallen (ausgeschaltet) ist und keinen Einfluss auf WinCC hat bzw. WinCC ebenfalls ungewollt beendet wurde.8

4.3.1.4 FT– Fault Tolerance

Bietet eine unterbrechungsfreie Verfügbarkeit einer VM, im Fall eines Server Fehlers.

Hinweis Diese Funktionalität wird von WinCC nicht unterstützt und wurde nicht verträglichkeitsgetestet.

8 Siemens testet nur Funktionen die einen Einfluss auf WinCC haben könnten. Es wurde hier kein Verträglichkeitstest durchgeführt.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.3 Möglichkeiten von VMware (vSphere vCenter Server)

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4.3.1.5 vSphere Distributed Resource Scheduler (DRS)

Diese Funktionalität ist in den vSphere Enterprise und Enterprise Plus Editions enthalten. Sie bietet einen automatisierten Lastenausgleich zwischen allen ESX(i)Hosts die sich in einem vSphere Center Server Cluster befinden. Mit automatisiertem Migrieren (verschieben) von virtuellen Maschinen, zwischen Datenspeichern und zwischen ESX(i) Hosts, ergibt sich daraus eine optimierte Performance für ESX(i)Hosts, Datenspeicher und virtuellen Maschinen. Diese Funktionalität nutzt u.a. vMotion um virtuelle Maschinen neu zu platzieren.

Hinweis Es wird empfohlen, nur den teilautomatisierten-Betrieb der VM zu zulassen. (vMotion ist während des Betriebes von WinCC nicht freigegeben)

4.3.1.6 vSphere Storage vMotion

Diese Funktionalität ermöglicht das automatische migrieren von Dateien oder virtuellen Maschinen zwischen Storage Arrays ohne Serviceunterbrechung. Dies dient der effektiveren Nutzung der Storage Kapazität.

Hinweis Es wird empfohlen, nur den teilautomatisierten-Betrieb der VM zu zulassen. (vMotion ist während des Betriebes von WinCC nicht freigegeben)

4.3.1.7 Virtuelle Maschine klonen und Erstellen von Snapshots

Das Klonen und Erstellen von Snapshots einer virtuellen Maschine ist nicht verträglichkeitsgetestet und nicht freigegeben.

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.4 Möglichkeiten von Microsoft

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4.4 Möglichkeiten von Microsoft

Allgemein Die im Kapitel 4.2 gezeigten Möglichkeiten können mit Microsoft HyperV betrieben werden.

Hinweis Berücksichtigen Sie die Kompatibilitäten der Microsoft HyperV Versionen. Kompatibilitätsinformation www.siemens.de/kompatool

Mögliche Microsoft HyperV Konstellation im kurz-Überblick:

• Hyper-V Server 2012 Core Server (Server based Virtualization)

Abbildung 4-17 Einzelner HyperV host (Core Installation) und externem HyperV Manager

PROFINET IE

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4 Einsatzmöglichkeiten 4.4 Möglichkeiten von Microsoft

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• Server 2012 + HyperV Manager Rolle Client based Virtualization9

Abbildung 4-18

• System Center 2012 - Virtual Machine Manager Virtualisierungsserver

Cluster Management Diese Softwareumgebung bietet die Möglichkeit mehrere HyperV Hosts zentral zu verwalten und in ein Cluster zusammen zu fassen.

Hinweis Wie auch bei VMware gilt für Microsoft HyperV die Cluster Funktionalität. „Livemigration“ unter HyperV und „Klonen virtueller Maschinen“ und „Erstellen von Snapshots“ sind nicht freigegeben!

Unterschied von Microsoft HyperV zu VMware vSphere Der größte Unterschied zwischen Microsoft HyperV und VMware besteht in der Verwaltung und Bereitstellung von virtuellen Maschinen eines HyperV Systems. Zur Verwaltung und Bereitstellung von virtuellen Maschinen wird ein Server min. 2012 R2 Betriebssystem benötigt (ähnlich wie im Kapitel 3.2 erläutert). Auf der Server 2012 Installation muss die Rolle „Microsoft HyperV“ oder die Software „System Center 2012“ installiert sein, welche zur Verwaltung eines Microsoft HyperV Host oder eines Clusters dient.

Hinweis Mehr Informationen zu Microsoft HyperV http://www.microsoft.com/de-de/server-cloud/products/windows-server-2012-r2/default.aspx

9 Nicht zulässig ist der Betrieb von WinCC auf Netzwerk-Servern direkt zu installieren (z.B. Domänencontrollern, File- und Namensdienst-Servern, Routern, Software-Firewalls, Media-Servern, Exchange-Servern, HyperV usw.).

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5 Optionale Zusatzmöglichkeiten 5.1 Pass-Through (VMDirectPath IO)

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5 Optionale Zusatzmöglichkeiten 5.1 Pass-Through (VMDirectPath IO)

Allgemein Durch die Unterstützung von Pass-Through bei VMware vSphere Server (ESXi), besteht eine Möglichkeit darin, einen bestimmten physikalischen Bestandteil des Servers (meist USB oder Netzwerkkarten) mittels Pass-Through direkt in eine virtuelle Maschine durchzureichen. Die virtuelle Maschine erkennt die neue Hardware automatisch (ggf. müssen entsprechende Treiber nach installiert werden). Der HyperVisor hat nach erfolgreichem konfigurieren von Pass-Through, keinen Zugriff mehr auf diesen Teil der Hardware, welcher weitergeleitet wird. Die Hardware welche durch den HyperVisor zur VM gereicht wird ist in diesem Fall ein Teil der virtuellen Maschine neben der restlichen virtuellen Hardware. Diverse SIMATIC NET CPs wurden u.a. Verträglichkeitsgetestet und können in virtueller Umgebung mittels Pass-Through verwendet werden.

Hinweis Information über Pass-Through Konfiguration http://kb.vmware.com/kb/1010789

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5 Optionale Zusatzmöglichkeiten 5.2 Managed USB HUB

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Hinweis Bei der Verwendung von SIMATIC NET CPs in virtueller Umgebung sind die Anforderungen und Abhängigkeiten von SIMATIC NET zu beachten Zu der jeweiligen SIMATIC WinCC Version ist die richtige SIMATIC NET Version zu berücksichtigen In der entsprechenden Liesmich ist hinterlegt welche Anforderungen und Abhängigkeiten zu berücksichtigen sind.

Hinweise in SIMATIC NET V12 SP2 Liesmich Datei „Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12 + SP2“.

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/98163617 Hinweise in SIMATIC NET V12 SP1 Liesmich Datei „Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12 + SP1“. https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/91112041 Hinweise in SIMATIC NET V13 (inkl. Liesmich Datei) „Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V13“ https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109346876 Hinweise in SIMATIC NET V12 „Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12“ https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/78822814 Hinweise in SIMATIC NET 8.2 „Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V8.2“ https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/63098071 Installation, Konfiguration von SIMATIC NET CPs in einem VMware vSphere Server (ESXi) „SIMATIC NET PC-Software SIMATIC NET PC Software V13 Installationshandbuch – Kapitel 3 und 4“ https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/77377602

5.2 Managed USB HUB

Das Prinzip Folgend Grafik soll veranschaulichen wie der USB HUB an eine virtuelle Infrastruktur angebunden wird. Die Anbindung zwischen USB HUB und virtueller Maschine erfolgt über das Ethernet LAN. Um einen USB Port einer virtuellen Maschine zuweisen zu können, muss zunächst der USB HUB über das WEB Interface des HUBs konfiguriert werden. Des Weiteren benötigt jede virtuelle Maschine die sich mit dem USB HUB verbinden soll, eine entsprechende Software. Mit dieser kann auf die jeweiligen USB Ports (Port-Gruppen) zugegriffen werden. Die dort angesteckten USB Geräte werden über das Ethernet-LAN an die jeweilige VM weitergereicht.

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5 Optionale Zusatzmöglichkeiten 5.2 Managed USB HUB

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Hinweis Weiterführende Anleitung wie dieser im Detail konfiguriert wird, sind auf der Herstellerseite unter Dokumentation zu finden http://www.digi.com/products/usb/anywhereusb#docs http://www.digi.com/products/usb/anywhereusb#models

Abbildung 5-1

Va

Va Va Va Va

Va Va Va Va

Ethernet LAN

AnywhereUSB

Remote ClientSmartCard

USB Device

RealPort USBsoftware drivers

Folgende USB HUBs wurden verträglichkeitsgetestet: http://www.digi.com/products/usb/anywhereusb

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6 Abhängigkeiten & Alternativen 6.1 Wie kann man remote auf WinCC Stationen zugreifen?

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6 Abhängigkeiten & Alternativen 6.1 Wie kann man remote auf WinCC Stationen zugreifen?

Es gibt folgende Möglichkeiten, um remote auf WinCC Stationen zuzugreifen: • VNC (Real VNC) • RDP (Remote Desktop Protocol) - • vSphere Client

Hinweis Gesondert sind die Abhängigkeiten von RDP in Verbindung mit einer WinCC Station zu berücksichtigen.

Weitere Informationen zum Thema unter dem FAQ „Wie kann man remote auf WinCC Stationen zugreifen?“:

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/78463889

6.2 ASIA Dongle Verwendung bei ESX(i) oder HyperV.

Pass-Through Eine Möglichkeit besteht darin, die im Kapitel 5.1 erwähnte Pass-Through Variante zu verwenden. Die Anzahl der ASIA Dongles ist abhängig von der Anzahl der int. USB Hubs und nicht von der Anzahl der USB Ports (es kann immer nur ein ganzer USB HUB weitergereicht werden).

Hinweis Microsoft HyperV 2012 oder 2008 unterstützt kein Pass-Through

USB HUB Für die Verwendung eines oder mehrerer ASIA Dongles, wurde der Managed USB Hub welcher im Kapitel 5.2 beschrieben ist, auf Verträglichkeit getestet.

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7 Diagnosemöglichkeiten 7.1 Diagnose mit VMware vSphere-Client

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7 Diagnosemöglichkeiten 7.1 Diagnose mit VMware vSphere-Client

Allgemein Mit dem vSphere-Client ist nicht nur das Konfigurieren der virtuellen Maschinen (Gastsysteme) möglich, sondern auch die Überwachung des ESX(i)-Servers und der einzelnen virtuellen Maschinen (Gastrechner).

Möglichkeiten der Überwachung Im vSphere-Client sind verschiedene Kurvendarstellungen möglich: • Auslastung des Arbeitsspeichers • Betriebszustand • CPU-Last • Festplatte • Netzwerkauslastung

Vorgehen im Detail Tabelle 7-1

Nr. Schritt/Handlung

1. Anmelden am ESX(i)-Server • Starten Sie Ihren VMware VSphere Client.

Es erscheint der Anmeldedialog. • Geben Sie die IP-Adresse Ihres Virtualisierungs-Servers und Ihre

Benutzerdaten ein. Der vSphere Client startet.

2. Navigieren zur ESX(i)-Server-Diagnose • Wählen Sie im Navigationsbaum den obersten Eintrag aus. (Den

Virtualisierungs-Server.) • Wählen Sie anschließend das Register „Leistung“.

Es erscheint ein Diagramm mit dem Verlauf der Leistungsdaten. 3.

Anpassen der Diagnose des ESX(i)-Servers Um die Werte, die auch bei diesen Messungen verwendet wurden, zu überwachen, gehen Sie wie folgt vor: • Klicken Sie im oberen Bereich des Registers auf „Diagrammoptionen…“.

Es erscheint der Dialog „Leistungsdiagramm anpassen“. • Arbeitsspeicher überwachen

– Erweitern Sie im Baum „Diagrammoptionen“ den Eintrag „Arbeitsspeicher“.

– Klicken Sie auf „Echtzeit“ unter „Arbeitsspeicher“. – Wählen Sie im Feld „Leistungsindikatoren“ alles ab und aktivieren Sie

nur „aktiv“. – Bestätigen Sie mit OK.

Im Diagramm können Sie nun den aktiven Arbeitsspeicher überwachen. • CPU-Last überwachen

– Erweitern Sie im Baum „Diagrammoptionen“ den Eintrag „CPU“. – Klicken Sie auf „Echtzeit“ unter „CPU“. – Wählen Sie im Feld „Leistungsindikatoren“ alles ab und aktivieren Sie

nur „Nutzung“.

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7 Diagnosemöglichkeiten 7.1 Diagnose mit VMware vSphere-Client

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Nr. Schritt/Handlung – Bestätigen Sie mit OK.

Im Diagramm können Sie nun den CPU-Last überwachen. 4. Navigieren zur Diagnose des virtuellen Systems

• Wählen Sie im Navigationsbaum den Eintrag des zu überwachenden virtuellen Systems aus.

• Wählen Sie anschließend das Register „Leistung“. Es erscheint ein Diagramm mit dem Verlauf der Leistungsdaten.

5. Anpassen der Diagnose des virtuellen Systems Gehen Sie dazu vor, wie im Schritt 3 beschrieben.

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7 Diagnosemöglichkeiten 7.2 Diagnose im virtuellen System

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7.2 Diagnose im virtuellen System

Das Windows Betriebssystem stellt ein Tool zur Diagnose zur Verfügung, den Windows Performance Monitor

Vorgehen im Detail Tabelle 7-2

Nr. Schritt/Handlung

1. Starten des Tools Klicken Sie auf „Start > Ausführen“. Es erscheint der Dialog „Ausführen“. • Geben Sie hier „Perfmon“ ein und klicken Sie auf OK.

Das Überwachungs-Tool startet. 2. Anpassen der Leistungsindikatoren

Entfernen Sie im rechten unteren Bereich alle Leistungsindikatoren. • Klicken Sie in diesem Bereich rechts. Wählen Sie im Menü

„Leistungsindikatoren hinzufügen …“.

• Es erscheint der Dialog „Leistungsindikatoren hinzufügen“. • Um die prozentuale CPU-Auslastung anzuzeigen, wählen Sie das

Datenobjekt „Processor“ und wählen Sie den Leistungsindikator „% Processor Time“. Wählen Sie als Instanz „_Total“.

• Klicken Sie auf „Hinzufügen“. • Um die Belegung des Arbeitsspeichers anzuzeigen, wählen Sie das

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7 Diagnosemöglichkeiten 7.2 Diagnose im virtuellen System

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Nr. Schritt/Handlung Datenobjekt „Memory“ und wählen Sie das Datenobjekt „Commited Bytes“.

• Klicken Sie auf „Hinzufügen“ und schließen Sie den Dialog mit „Schließen“.

Hinweis Es ist problematisch, beide Werte gleichzeitig in einem Diagramm anzuzeigen. Die Skalierung der Achse ist unterschiedlich. Für eine optimale Anzeige muss die Skalierung über die Schaltfläche „Eigenschaften“ und das Register „Grafik“ angepasst werden.

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8 Lizensierung

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8 Lizensierung Allgemein

Grundlegend müssen alle Produkte/Software gemäß den jeweiligen Herstellern Lizenz Bestimmungen und AGB lizensiert sein.

8.1 Lizensierung von SIMATIC Produkten

Allgemein Bezüglich der Lizenzierung unterscheidet sich eine SIMATIC Software-Installation auf einer virtuellen Maschine nicht von der Installation auf einer realen Hardware. Daher ist auch jede SIMATIC Software-Installation auf einer virtuellen Maschine, z. B. SIMATIC WinCC und weitere SIMATIC Applikationen, entsprechend zu lizenzieren. Ebenfalls ist jede SIMATIC WinCC Client-Installation auf einer virtuellen Maschine, entsprechend zu lizenzieren.

8.1.1 Lizensierung mit Single License

Zeitlich unbegrenzte Standardlizenz, die auf einen beliebigen Rechner übertragen und dort genutzt werden kann. Die Art der Nutzung ergibt sich aus dem Certificate of License (CoL). Lizenzen vom Typ Single License können nur lokal genutzt werden.

8.1.2 Lizensierung mit Floating Lizenzen

Zeitlich unbegrenzte Lizenz, die auf einen beliebigen Rechner übertragen und dort genutzt werden kann. Die Lizenz kann auch von einem Lizenzserver über das Netzwerk bezogen werden.

Hinweis Die gewonnen Freiheiten im Umgang mit Virtualisierung bergen das Risiko erstelle virtuelle Maschinen leicht zu beschäftigen oder zu zerstören. Im Ernstfall ist eine virtuelle Maschine samt Installationen und Lizenzen unwiederbringlich verloren.

Um das Risiko verlorener Lizenzen zu minimieren, verwenden Sie einen Lizenzserver mit SIMATIC Floating Lizenzen. Zusätzlich wird hierbei das Handling mit Lizenzen erleichtert.

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9 Glossar

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9 Glossar ESX(i)

Ist ein Produkt der Firma VMware. Die Software besitz/ist ein eigenes Betriebssystem und stellt virtuellen Systemen einen Arbeitsraum zur Verfügung. Die Software wird zur Server-seitigen Virtualisierung eingesetzt.

Core –Installation

Ist eine Betriebssysteminstallation ohne grafische Oberfläche, ersetzt durch eine vereinfachte Plattform, wie z.B. CMD-Eingabeaufforderung oder PowerShell.

Gast Ist gleichbedeutend mit virtuellem System.

Host Bezeichnet den „Gastgeber“ für virtuelle Maschinen, dabei ist es unabhängig davon, ob hier der „Gastgeber“ für Desktop oder Server-Virtualisierung gemeint ist. In diesem Dokument ist es gleichbedeutend mit Virtualisierungs-Server.

HyperV Diese Software Umgebung wird von Microsoft über verschiedene Wege zur Verfügung gestellt und gibt einem die Möglichkeit Virtuelle Maschinen auf einem Windows Server oder Core Server zu bereitzustellen, verwalten und bedienen.

HyperVisor HyperVisor bezeichnet die Software zur Virtualisierung (eines Virtualisierungs-Servers).

Hyper Threading Ist eine Technologie, um die Befehle für den Prozessor besser abzuarbeiten. Dabei erscheint ein Prozessorkern nach außen wie 2 Prozessorkerne.

IOPs Input/Output Operationen pro Sekunde

Management Station Bezeichnet einen PC, der die Konfiguration, Wartung und Überwachung von einen oder mehreren Virtualisierungs-Servern unternimmt. Dazu können die Anwendungen VMware Converter oder vSphere Client eingesetzt werden.

RDP Remote Desktop Protokoll ist eine Microsoft Lösung, um entfernte Rechner zu Beobachten und zu Bedienen.

SCADA SCADA steht für „Supervisory Control and Data Acquisition“.

VDS Virtual Distributed Switch

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9 Glossar

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Virtualisierungs-Server (und virtuelles System) Bezeichnet den realen PC, auf dem die Software VMware ESX(i) läuft und der seine Ressourcen virtuellen Systemen zur Verfügung stellt. Die Computer, der innerhalb der Software VMware ESX(i) ablaufen sind virtualisierte Systeme.

Virtuelle Hardware Reale Ressourcen werden den virtualisierten Systemen nicht direkt zur Verfügung gestellt, um Sie gemeinsam nutzen zu können. Solche gemeinsam genutzte Hardware können z.B. Netzwerkkarten, Prozessorkerne oder Festplatten sein. Diese können anteilig und gemeinsam von allen virtualisierten Systemen genutzt werden.

Virtueller Prozessorkern Ist ein Prozessorkern, der der virtuellen Maschine zur Verfügung gestellt wird. Eine vCPU ist nicht gleich einer pCPU oder einem pCore. Eine vCPU beinhaltet auch die „doppelten Cores“ durch HT. Zudem macht VMware hier keinen Unterschied zwischen Core und CPU, dies ist nur relevant für das Gast System.

Virtuelles Netzwerk Ist ein Netzwerk, welches nur innerhalb eines Virtualisierungs-Servers existiert und eine Kommunikationsmöglichkeit zwischen mehreren virtuellen Systemen (innerhalb eines Virtualisierungs-Servers) ermöglicht.

VNC Virtual Network Control ist eine Mögichkeit, um entfernte Rechner zu Beobachten und zu Bedienen.

VMware Ist eine Firma und Hersteller von Virtualisierungs-Software.

VMware vCenter Converter Ist ein Produkt der Firma VMware zum Konvertieren, Übertragen und Erstellen von virtuellen Systemen.

VMware Workstation Ist ein Produkt der Firma VMware zum Erstellen und Verwenden von virtuellen Systemen auf einem bereits bestehenden Betriebssystem.

vSphere Client Ist ein Produkt der Firma VMware zur Konfiguration, Überwachung und zum Betreiben eines VMware ESX(i)-Servers.

vSphere Server Ist ein Produkt der Firma VMware, Welche auf der Serverhardware installiert wird. Bekannt auch als HyperVisor, VMware ESX(i)-Servers oder ESX(i)-Host.

vSphere vCenter Server Ist ein Produkt der Firma VMware, welche man einsetzt um mehrere ESX(i)-HyperVisor über einen vSphere Client administrieren zu können.

WinCC Virtualisierung Beitrags-ID: 49368181, V2.02, 05/2015 53

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Der vSphere VCenter Server wird genutzt um mehrere ESX(i)-Hosts zu einem Cluster zu verbinden, wodurch die Effektivität entsprechend der zur Verfügung stehenden Funktionalität steigt.

VSS Virtuelle Standard Switches

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10 Literaturhinweis

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10 Literaturhinweis Internet-Link-Angaben

Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneten Informationen wider. Tabelle 10-1

Nr. Themengebiet Titel

\1\ Siemens Industry Online Support

https://support.industry.siemens.com

\2\ Handbuch WinCC 7.2: Installation / Release Notes https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/37437018

\3\ Handbuch WinCC 7.3: Allgemeine Informationen und Installation https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/102777629

\4\ Produktmitteilung TIA Portal V13 Professional: Lieferfreigabe SIMATIC WinCC V13 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/88360672

\5\ Kompatibilitäts-Tool

www.siemens.de/kompatool

\6\ Produktmitteilung Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12 + SP2 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/98163617

\7\ Produktmitteilung Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12 + SP1 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/91112041

\8\ Produktmitteilung Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V13 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109346876

\9\ Produktmitteilung Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V12 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/78822814

\10\ Produktmitteilung Vertriebs-/Lieferfreigabe SIMATIC NET DVD V8.2 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/63098071

\11\ Handbuch SIMATIC NET PC-Software SIMATIC NET PC Software V13 Installationshandbuch https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/77377602

\12\ FAQ Wie kann man remote auf WinCC Stationen zugreifen? https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/78463889

\13\ VMware Knowledge Base

http://kb.vmware.com

\14\ Microsoft Support http://support.microsoft.com

11 Historie Tabelle 11-1

Version Datum Änderung

V1.0 04/2011 Erste Ausgabe V2.0 05/2015 Zweite Ausgabe

WinCC Virtualisierung Beitrags-ID: 49368181, V2.02, 05/2015 55