Para quienes trabajan en el departamento de sistemas de información, el término «virtualización» es una palabra común de escuchar. Debería ser una palabra muy familiar, especialmente si estás involucrado en la construcción y el mantenimiento de servidores. Sin embargo, si usted es un ingeniero del sistema de fabricación, es posible que haya personas que digan: «A menudo escucho palabras, pero no sé los detalles». Analicemos la relación entre los sistemas de producción y la virtualización de la computación periférica, con definiciones y ejemplos específicos de virtualización.
Definición de virtualización
La definición de virtualización es «ocultar y abstraer los detalles técnicos del sistema».
En los sistemas de información, al abstraer los recursos del sistema, es posible absorber las diferencias en el sistema operativo y el hardware para que el mismo programa pueda ejecutarse incluso en sistemas operativos y hardware diferentes. Esto se denomina garantizar la portabilidad. Además, cuando ejecute varios programas al mismo tiempo, intente ejecutar los programas sin estar al tanto de los programas de los demás. Estas técnicas son muy importantes para los sistemas operativos y servidores multitarea que ejecutan varias piezas de software en una sola pieza de hardware.
Especialmente en los servidores, los recursos del sistema, como la ocupación de la memoria y la ocupación de la CPU, suelen ser excedentes, por lo que es posible instalar varios programas de servidor en un hardware para hacer un uso eficaz de los recursos. Sin embargo, según el software del servidor, el entorno operativo, los usuarios y el nivel de seguridad requerido pueden diferir y es posible que no sea posible operar en una sola pieza de hardware al mismo tiempo. Por lo tanto, hay muchos casos en los que el software de virtualización está instalado en el servidor. Al introducir el software de virtualización, diferentes programas pueden funcionar de forma independiente al mismo tiempo sin conocer las condiciones operativas de los demás.
La virtualización, por otro lado, en los sistemas de producción es un concepto relativamente nuevo que ha entrado en uso recientemente. Básicamente, se trata de «ocultar y abstraer los detalles técnicos del sistema», pero es una característica que estas abstracciones las realiza la tecnología de TI.
Específicamente, consiste en reproducir la línea de producción de la fábrica en una computadora y simular el movimiento, el rendimiento, el diseño, etc. del trabajador antes de construir realmente la línea de producción. También incluye el uso de equipos de TI para controlar las líneas de producción y controlar la producción. Por así decirlo, se puede decir que «virtualiza» la línea de producción a través de equipos de TI.
Beneficios y ejemplos específicos de la virtualización en los sistemas de información
La ventaja de la virtualización es, después de todo, la libertad del sistema. Por ejemplo, la portabilidad permite que el software existente se ejecute en diferentes sistemas operativos y en hardware nuevo. También es posible ejecutar varios programas al mismo tiempo sin conocer el comportamiento de los programas de los demás. Esto puede reducir el coste total del sistema, lo que suele ser especialmente útil para los servidores.
Por otro lado, la desventaja es que el mecanismo de virtualización se complica y se ralentiza. Por lo tanto, al crear un sistema teniendo en cuenta la virtualización, se requiere una capacidad de hardware suficiente.
A continuación, veamos un ejemplo concreto de tecnología de virtualización.
- MVS
MVS (Multiple Virtual Storage) es un sistema operativo para mainframes desarrollado por IBM, pero es conocido como el sistema operativo más rápido y práctico del mundo. La memoria virtual es una tecnología que puede denominarse «virtualización del espacio de memoria» y es una tecnología indispensable para los sistemas operativos multitarea. Por ejemplo, supongamos que se ejecutan varios programas al mismo tiempo cuando no se admite la memoria virtual. En este entorno, supongamos que el programa A escribe los datos X en un espacio de memoria. Entonces, ¿qué sucede si el programa B escribe los datos Y en el mismo espacio de memoria? Después de eso, incluso si el programa A intenta leer los datos, leerá los datos Y y los datos no serán consistentes, por lo que el programa A no funcionará correctamente.
Por lo tanto, antes de que el programa B escriba los datos Y mediante MVS, los datos X se guardan en un dispositivo de almacenamiento externo. Luego devuelve los datos X a la memoria antes de que el programa A los lea. El principio de la memoria virtual es realizar esta operación para que los programas A y B no la conozcan. Esto permite que el programa se ejecute de forma independiente, independientemente del comportamiento de otros programas.
- Máquina virtual Java
Creo que Java es escuchado a menudo por personas involucradas en sistemas embebidos. Java es un lenguaje de programación, pero al mismo tiempo tiene el aspecto de una «máquina virtual». Como regla general, el compilador de Java no genera código nativo (código que la CPU puede ejecutar directamente), sino código intermedio. Este código intermedio es una forma de código que puede ejecutar la máquina virtual Java (Java Virtual Machine). El código intermedio se ejecuta más lentamente que el código nativo, pero incluso si la configuración del sistema operativo y del hardware es diferente, si prepara una máquina virtual Java para ese sistema operativo y hardware, puede ejecutar código intermedio común.
Hay varios tipos de sistemas operativos para sistemas embebidos con diferentes propósitos y, a menudo, es más fácil desarrollar una máquina virtual Java que preparar un compilador para todos los sistemas operativos. JavaVM tiene la ventaja de absorber las diferencias en el sistema operativo y el hardware y ejecutar código intermedio común. Por esta razón, Java se usa a menudo en sistemas embebidos.
- VINO
«WINE» es un software que ejecuta aplicaciones de Windows en Linux. Es un tipo de emulador que va entre las aplicaciones de Linux y Windows y actúa como puente entre las API (interfaces de programación de aplicaciones). Desde la perspectiva de absorber las diferencias del sistema operativo, se puede decir que este tipo de emulador es uno de virtualización.
Virtualización de sistemas de producción y ejemplos concretos
Por otro lado, ¿cuáles son los beneficios de la virtualización de los sistemas de producción?
Al reproducir la línea de producción de la fábrica en una computadora y simular la línea de producción, es posible examinar y mejorar varios problemas antes de comenzar la producción. También es posible mejorar la eficiencia de la producción y ahorrar mano de obra mediante la gestión de la producción mediante equipos de TI.
Al virtualizar los sistemas de producción, especialmente la supervisión y el control de la producción mediante equipos de TI, el problema es que los protocolos de control y los formatos de datos de los equipos de fabricación son diferentes. Los fabricantes de equipos de fabricación suelen emplear protocolos de control y formatos de datos óptimos para maximizar el rendimiento de sus equipos de fabricación. Hay un movimiento para crear estos estándares unificados, pero la situación actual es que aún no se han realizado.
Por lo tanto, es concebible introducir un servidor periférico entre el sistema de control del equipo de fabricación y el servidor en la nube y realizar operaciones en el servidor periférico para absorber estas diferencias. De esa manera, desde la perspectiva del servidor en la nube, los formatos de datos y los protocolos de control tienen el mismo aspecto. Por lo tanto, un sistema de este tipo también puede denominarse «virtualización» en el sentido de que absorbe las diferencias entre los equipos de fabricación. La introducción de la computación perimetral para este propósito tiene la ventaja de lograr tanto el monitoreo como la velocidad de los equipos de fabricación.
Además, si el propio servidor perimetral está virtualizado, se pueden supervisar varios dispositivos de fabricación de forma independiente con una sola pieza de hardware para el servidor perimetral y, posteriormente, se puede agregar software. Esto también reducirá los costos de funcionamiento.
Tecnología de virtualización y computación perimetral
Analizamos la importancia y los ejemplos concretos de virtualización tanto del sistema de información como de los sistemas de producción. Las diferencias en los protocolos de control y los formatos de datos de los equipos de fabricación en la línea de producción suelen ser problemas sobre el terreno, pero absorberlos mediante la computación perimetral es uno de los medios más eficaces. Además, si el propio servidor perimetral está virtualizado, es posible construir de manera flexible un sistema alrededor de la línea de producción. Además, dado que el servidor perimetral se puede adaptar, es posible virtualizar la fábrica paso a paso mientras se utiliza el equipo existente. En este contexto, la compatibilidad o no con la virtualización es una consideración importante a la hora de implementar una periferia.
