服務器虛擬化技術在數字圖書館中的應用

貢維才，葉 玲，孫鑒坤

(1.黃岡職業(yè)技術學院圖書館，湖北黃岡438002;2.黃岡師范學院圖書館，湖北黃岡438000)

隨著圖書館數字化建設的不斷發(fā)展，圖書館應用服務器數量大量增加，導致圖書館數字化系統(tǒng)管理較為復雜，一臺物理服務器對應一個服務、使用效率低、維護量大、無備用機，硬件出現故障服務停止，存儲空間靜態(tài)分配、利用率很低、造成空間的浪費，系統(tǒng)遷移不靈活，無法及時滿足隨時出現的新的應用需求(各類試用、新增應用等)［1］。如何才能有效提高服務器硬件資源利用率、降低總體成本、簡化管理以及加快應用部署呢?根據虛擬化技術在各大圖書館的應用，本人認為，選擇合適的虛擬化技術應用方案，能很好地解決上述問題。

1 服務器虛擬化技術

1.1 虛擬化的定義

虛擬化是一個為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案。如同空曠、通透的寫字樓，整個樓層幾乎看不到墻壁，用戶可以用同樣的成本構建出更加自主適用的辦公空間，進而節(jié)省成本，發(fā)揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據不同需求進行重新規(guī)劃以達到最大利用率的思路，在IT領域就叫做虛擬化技術。

虛擬化技術與多任務以及超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時并行運行，而在虛擬化技術中，則可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上;而超線程技術只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。

1.2 服務器虛擬化技術原理

服務器虛擬化將系統(tǒng)虛擬化技術應用于服務器上，將一個物理服務器虛擬成若干個虛擬服務器使用［3］。如圖2-1所示，在采用服務器虛擬化之前，三種不同的應用分別運行在三個獨立的物理服務器上;在采用服務器虛擬化之后，這三種應用運行在三個獨立的虛擬服務器上，而這三個虛擬服務器可以被一個物理服務器托管。服務器虛擬化技術在服務器管理方面有突出的優(yōu)勢，從而有效的控制成本。簡而言之就是:淡化用戶對物理計算資源，如處理器，內存，I/O設備的直接訪問，取而代之的是用戶對其邏輯的訪問，而后臺物理的連接則是由虛擬化技術實現。

圖1 服務器虛擬化

2 圖書館服務器虛擬化技術方案應用

2.1 圖書館服務器虛擬化解決方案規(guī)劃

根據建設思路，結合圖書館實際業(yè)務情況，并考慮業(yè)務發(fā)展對處理能力的要求，保證能夠滿足未來三至五年業(yè)務的發(fā)展需要，本著“經濟、使用、先進、開放”的選型原則，在以保有原服務器，提高自有資產利用率的原則下，我館選用了以前的6臺配置較高的服務器作為ESXI物理主機使用，應用VMwareVsphere軟件系統(tǒng)，進行虛擬化部署，配合使用VMware的P2V工具、VMotion功能和HA高可用性，實施服務器虛擬化應用，通過最大限度提高應用程序吞吐量來降低資金和運營成本。在安全性方面，優(yōu)先考慮網絡隔離，即提供足夠的物理網卡進行應用分離，根據應用類型采用不同網卡實現負載均衡，采用一個單獨網卡進行控制管理。在存儲方面，選用二套H3C-IX1000的磁盤柜做為整體存儲，將3臺物理主機服務器通過光纖交換機連接后端共享存儲，為保證系統(tǒng)可用性，通過虛擬化的DRS(動態(tài)資源分配)技術實現應用自動負載遷移。即當其中某臺物理服務器上的資源不夠時，運行在上面的部分虛擬機可以平滑遷移到另一臺物理服務器，實現應用級別的負載均衡。設置集群HA，當任一臺物理服務器發(fā)生故障，所有的虛擬機可以實時在另一臺物理服務器上重新啟用。安裝VCenter軟件，對物理服務器及其上的虛擬服務器進行統(tǒng)一管理監(jiān)控，實現自動化資源調配。

2.2 服務器虛擬化軟件的選擇

2.2.1 思杰的服務器虛擬化軟件Xen Server

XenServer是在云計算環(huán)境中經過驗證的企業(yè)級虛擬化平臺，可提供創(chuàng)建和管理虛擬基礎架構所需的所有功能。它深得很多要求苛刻的企業(yè)信賴，被用于運行最關鍵的應用，而且被最大規(guī)模的云計算環(huán)境和 xSP所采用。同時XenCenter是一種虛擬化圖形接口管理工具，可在同一界面，管理多臺的XenServer服務器。管理上，通常會先在Xen-Center建立一個服務器群組(Pool)，然后將位于同一機房內的XenServer服務器加入。

2.2.2 微軟的服務器虛擬化軟件Hyper-V

微軟的服務器虛擬化軟件Hyper-V是微軟提出的一種系統(tǒng)管理程序虛擬化技術，首次內置于Windows Server 2008中。相對于微軟過去的虛擬化技術-Virtual Server/PC(Type 2，多了一層操作系統(tǒng)，兼容性好，速度較慢)，Hyper-V采用Type 1架構，讓虛擬機可以較直接的使用實體主機的硬件資源，以提高虛擬系統(tǒng)之效能;并可在主機上支持多達16顆CPU，每臺虛擬主機亦可支持至4顆CPU。

2.2.3 VMware的服務器虛擬化軟件ESX Server

VMware ESX是IT基礎架構進行動態(tài)自我優(yōu)化的基礎，VMware ESX Server是一個強健的，經過生產驗證的虛擬層，它將處理器、內存、存儲和網絡資源抽象到多臺虛擬機中。ESX Server為圖書館IT環(huán)境提供了最高級別的性能，通過跨在同一服務器上并行運行的大量虛擬機共享硬件資源，提高了硬件利用率并大大減少資金和運營成本。即使是對最占用資源的應用程序，也能通過高級資源管理、高可用性和安全性功能提高服務級別。以VMotion技術在各服務器或刀片服務器之刀板間彈性動態(tài)遷移系統(tǒng)平臺，讓IT人員做更有效的資源調度，并獲得更好且安全周密的防護，當系統(tǒng)發(fā)生災難時，可以在最短時間，迅速復原系統(tǒng)的運作。

3 圖書館服務器虛擬化的實施方案

一般來說服務器虛擬化的實施方法分為二種:一種方法是逐步對現有的服務器進行遷移。另一種方法是集中實施，遷移現有服務器。第一種方法周期較長，見效緩慢，但是可以平穩(wěn)過渡。后一種方法周期短，見效快，短期內需要投入較多人力和財力資源?？紤]到短時期內的人力投入有限，并且有些服務器上的應用不能很快整合到虛擬化平臺上，所以我們選擇了逐步實施虛擬化的方案。另外，對于存儲量需求很大或系統(tǒng)資源需要較大的系統(tǒng)，暫時不考慮遷移到服務器虛擬化平臺上。

我館采用VMware ESXi軟件作為服務器虛擬化平臺，增加2臺高配置服務器、同時對原有4臺服務器進行硬件擴容、由6臺服務器組成機群、在服務器虛擬化平臺上為多個業(yè)務提供運行環(huán)境通過VMware虛擬化平臺的物理隔離技術、完成各業(yè)務服務器操作系統(tǒng)與服務器硬件之間的相對獨立、為圖書館業(yè)務平臺提供一個與服務器硬件無關的基礎架構，保證各業(yè)務的連續(xù)運行。

3.1 圖書館服務器虛擬化的硬件配置

2 臺高配置服務器，配置為Intel Xeon E7450×4，32GB，146GBx2，4 個集成千兆網卡，1 塊HBA 卡。

3 臺原有服務器，配置為Intel Xeon X5355×2，16GB，146GBx2，4個集成千兆網卡，1塊HBA卡。

1 臺管理服務器，配置為Intel Xeon X5355×2，4GB，146GBx2，1 個千兆網卡。

2 臺IPSAN架構的H3C-IX1000存儲，容量為12TB。

3.2 圖書館服務器虛擬化的群集

數據業(yè)務群集，2臺高配置服務器與4臺原有服務器組成，布置12個虛擬服務器，包括以下服務:圖書館業(yè)務管理相關服務，包括ORACLE數據庫、圖書館自動化管理系統(tǒng)(ilasIII)、OPAC服務器、電子閱覽室管理系統(tǒng)、讀者郵件通知系統(tǒng)、遠程服務系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等;本地鏡像電子資源服務，如電子書、電子期刊等;多媒體資源服務，如音頻、視頻和隨書光盤等非紙資源;網絡發(fā)布和管理服務，如 WEB、DHCP、FTP、網絡管理、遠程訪問等。

4 圖書館服務器虛擬化應用的效果

4.1 降低成本，節(jié)省能源

通過實施VMware服務器虛擬化解決方案，降低了服務器閑置率，減少了能耗需求，同時節(jié)省了資金，提高了服務器的利用率。通過在服務器上創(chuàng)建多個虛擬服務器的方式，完成了傳統(tǒng)方式下需要十幾臺服務器才能完成的工作，在降低物理服務器數量的同時，還大大降低了對機房環(huán)境的需求，降低能耗需求，支持環(huán)保，同時具有更靈活穩(wěn)定的管理特性。本館采用虛擬化技術之后，UPS負載由55%降到33%。

4.2 提高硬件使用效率，便于統(tǒng)一管理

由于采用VMware ESXi軟件件搭建虛擬構架，進行虛擬化后，計劃內宕機損失為零，計劃外宕機接近與零。整合后的系統(tǒng)管理大大簡化，維護成本也大幅下降，簡化了IT管理。VCenter為IT環(huán)境提供了集中化管理、操作自動化、資源優(yōu)化和高可用性?；谔摂M化的分布式服務為數據中心提供了前所未有的響應能力、可維護性、效率和可靠性級別。通過使用vRangerPro軟件，為虛擬服務器提供易于使用、集中化的備份工具，實現集中化的備份管理，不用擔心某臺服務器出現問題，會影響到整個應用平臺。

5 結束語

本文對圖書館服務器虛擬化進行了方案的設計和某些具體實現技術的研究，但本文在某些方面的設計還不夠完善，還有待改進和追加新功能，服務器虛擬化技術對于大多數高校圖書館來說是一門新技術，在國內圖書館的應用還處于起步階段，就目前的發(fā)展現狀來看，仍然存在一些問題。而且服務器虛擬化技術的發(fā)展和改進還存在著大量上升空間，我相信，虛擬化存在的不足將隨著時間的推移和大家的努力而得到不同程序的解決，隨著IT技術的發(fā)展，虛擬化產品的功能會更加日益完善，服務器虛擬化技術的建設必將迎來美好的明天。

［1］劉榮發(fā).服務器虛擬化技術在圖書館數字化服務中的應用［J］.現代圖書情報技術，2007(04).

［2］梁永鴻，蘇寧.服務器虛擬化整合在數字圖書館的應用［J］.電腦知識與技術，2011(22).

［3］王捷.服務器虛擬化與圖書館實施策略［J］.圖書館學刊，2011(06).

［4］周彩陽.圖書館服務器虛擬化技術可行性分析［J］.圖書館論壇，2008(03).

［5］董秋生，黃文，馬駿濤，宋欣.服務器虛擬化技術在數字圖書館服務器整合中的應用［J］.情報理論與實踐，2009(01).