基于VMware的高校圖書館服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)

羅孟儒　舒薇

摘要：針對(duì)目前高校圖書館面臨的服務(wù)器資源利用率低下、服務(wù)器增長(zhǎng)不能滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)要求以及部署遷移周期長(zhǎng)等問題，提出基于VMware的高校圖書館服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)方案。從整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、服務(wù)器虛擬化以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)3個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，虛擬化對(duì)于提高服務(wù)器資源利用率、減少服務(wù)器數(shù)量從而降低圖書館資源成本具有重要意義。

關(guān)鍵詞：VMware；服務(wù)器虛擬化；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

DOIDOI：10.11907/rjdk.151047

中圖分類號(hào)：TP302

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16727800（2015）006003602

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：羅孟儒（1988-），女，湖南新化人，碩士，中南大學(xué)圖書館助理館員，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖書信息管理；通訊作者：舒薇（1967-），女，湖南長(zhǎng)沙人，中南大學(xué)圖書館館員，研究方向?yàn)閿?shù)字資源建設(shè)。

0 引言

隨著圖書館數(shù)字化建設(shè)的不斷發(fā)展，圖書館的各種應(yīng)用業(yè)務(wù)和數(shù)字資源也隨之增加，導(dǎo)致圖書館數(shù)據(jù)中心機(jī)房面臨各種問題[1]：①館內(nèi)服務(wù)器資源利用率低下。在圖書館數(shù)據(jù)中心機(jī)房服務(wù)器配置過程中，一般一個(gè)業(yè)務(wù)配備一臺(tái)服務(wù)器，這使得大部分服務(wù)器CPU峰值不超過40%，服務(wù)器平均利用率還不到10%[2]；②服務(wù)器增長(zhǎng)不能滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)需求。由于圖書館采用是的傳統(tǒng)IT架構(gòu)，導(dǎo)致圖書館每增加新的數(shù)字資源或業(yè)務(wù)，就要配置新的服務(wù)器。隨著服務(wù)器的增多，數(shù)據(jù)中心管理難度也加大，機(jī)房空間越來越緊張，電力成本也日益增加；③部署、遷移等周期長(zhǎng)[34]。由于部署新的業(yè)務(wù)需要進(jìn)行服務(wù)器申請(qǐng)審批等復(fù)雜流程，花費(fèi)周期較長(zhǎng)。同時(shí)如果服務(wù)器出現(xiàn)問題，或者要進(jìn)行遷移，從服務(wù)器底層到上層都要對(duì)新服務(wù)器進(jìn)行重新安裝設(shè)置，需要很長(zhǎng)時(shí)間，嚴(yán)重影響圖書館數(shù)字化進(jìn)程。

虛擬化是動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)建塊。利用虛擬化可以在一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。傳統(tǒng)基礎(chǔ)IT架構(gòu)中每個(gè)應(yīng)用要固定占用一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，而虛擬化方式只需少量高性能服務(wù)器組成資源池，每個(gè)應(yīng)用占用資源池中部分計(jì)算資源。虛擬化技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域的服務(wù)器處理中得到應(yīng)用[57]。VMware是應(yīng)用最廣泛的虛擬化產(chǎn)品，因而本文提出了基于VMware的高校圖書館服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)方案。

1 虛擬化設(shè)計(jì)

1.1 虛擬化整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1是高校圖書館服務(wù)器虛擬化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為兩部分，其一是虛擬化整合部分，其二是未整合服務(wù)器。其中未整合服務(wù)器是指沒有整合到虛擬化服務(wù)平臺(tái)上的那部分服務(wù)器，仍然采用傳統(tǒng)的IT服務(wù)器架構(gòu)，即一臺(tái)服務(wù)器上安裝一個(gè)操作系統(tǒng)提供服務(wù)。由于虛擬化建設(shè)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，因此有選擇地對(duì)一些服務(wù)器先進(jìn)行虛擬化整合。

在虛擬化整合部分中，主要包括vCenter中心控制服務(wù)器和ESXI服務(wù)器。其中，vCenter中心控制服務(wù)器用來統(tǒng)一管理所有的ESXI服務(wù)器，通過vCenter，可以在ESXI服務(wù)器上創(chuàng)建、刪除虛擬機(jī)、為虛擬機(jī)創(chuàng)建模板，以及創(chuàng)建群集進(jìn)行HA、DRS等相關(guān)設(shè)置，以此來提高虛擬化平臺(tái)的可用性。在物理服務(wù)器上安裝ESXI，然后在ESXI上添加虛擬機(jī)，將系統(tǒng)服務(wù)安裝到虛擬機(jī)上。為了滿足高校圖書館新增業(yè)務(wù)的需要，在虛擬化整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還專門預(yù)留了未來業(yè)務(wù)擴(kuò)展的ESXI服務(wù)器。

由于圖書館網(wǎng)絡(luò)一般采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)出口，因此網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)中沒有必要過多考慮。此外，為了保證數(shù)據(jù)安全，圖書館相關(guān)數(shù)字資源一般存儲(chǔ)在磁盤陣列中，如圖1中采用EMC 磁盤陣列。

1.2 圖書館服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)

在VMware服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)中，既要充分利用服務(wù)器資源，又要考慮服務(wù)器高可用性，還要考慮到業(yè)務(wù)的擴(kuò)展性。表1給出了圖書館服務(wù)器虛擬化的部分分配列表，將圖書館部分業(yè)務(wù)整合到3臺(tái)服務(wù)器中。

如表1所示，服務(wù)器虛擬化主要分為3部分，第1部分用于備份虛擬機(jī)文件，第2部分是相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，第3部分是虛擬化平臺(tái)管理系統(tǒng)。在表1中，ESXI-0主要用來備份所有的虛擬機(jī)文件，以防止數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)當(dāng)虛擬機(jī)系統(tǒng)崩潰時(shí)，也能快速恢復(fù)。ESXI-1至ESXI-3上安裝了圖書館相關(guān)業(yè)務(wù)，為學(xué)校師生提供數(shù)字資源服務(wù)。ESXI-5為預(yù)留服務(wù)器，如果有新的系統(tǒng)業(yè)務(wù)需要搭建，可以直接在ESXI-5上快速部署，一般情況下ESXI-5是關(guān)閉的。此外vCenter是整個(gè)虛擬化平臺(tái)的管理中心，對(duì)所有的ESXI服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理。以前業(yè)務(wù)涉及服務(wù)器10臺(tái)，通過服務(wù)器虛擬化后，去除備份服務(wù)器，只需5臺(tái)服務(wù)器就可以滿足所有業(yè)務(wù)需求。

群集是HA、DRS等相關(guān)設(shè)置得以實(shí)現(xiàn)的前提，因而在對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化后，群集設(shè)計(jì)是必不可少的環(huán)節(jié)。表2是館內(nèi)虛擬化群集設(shè)計(jì)表。因?qū)崟r(shí)性要求較高，而且業(yè)務(wù)內(nèi)容相對(duì)較多，因此添加了ESXI-4作為資源分流之用，當(dāng)系統(tǒng)壓力突然增大時(shí)，可以通過虛擬化中的DRS進(jìn)行資源分流處理，滿足業(yè)務(wù)需求。

1.3 存儲(chǔ)區(qū)域劃分

在圖書館進(jìn)行虛擬化存儲(chǔ)區(qū)域劃分過程中，如何兼容圖書館虛擬化前已有的數(shù)據(jù)是必須考慮的問題。如圖2所示，可以根據(jù)需求將存儲(chǔ)區(qū)域劃分為存儲(chǔ)虛擬化前數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)虛擬機(jī)數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)3大區(qū)域。

對(duì)于虛擬化前數(shù)據(jù)，由于是直接使用之前購置的存儲(chǔ)陣列，因而在存儲(chǔ)陣列上存放有館內(nèi)非常重要的數(shù)據(jù)。由于ESXI自身的特點(diǎn)，對(duì)于那些已經(jīng)存放在EMC上面的重要數(shù)據(jù)，只需將數(shù)據(jù)直接掛載到虛擬機(jī)上，不用對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移等處理，也不用改變存儲(chǔ)陣列的相關(guān)設(shè)置。

對(duì)于虛擬機(jī)數(shù)據(jù)，由于每個(gè)虛擬機(jī)可作為一組文件（.vmx文件和.vmdk文件）存儲(chǔ)在目錄中，在虛擬化以后其數(shù)據(jù)也非常重要。因此，建議把每個(gè)虛擬機(jī)也作為重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)陣列中。

1.4 虛擬化前后CPU、內(nèi)存利用率對(duì)比

以某校圖書館虛擬化前后CPU和內(nèi)存利用率的平均值和最大值進(jìn)行對(duì)比，其中平均值是一天內(nèi)取30次數(shù)據(jù)后平均得到的。

表3是部署虛擬化前后的CPU占用率對(duì)比，可以看出，部署虛擬機(jī)后，CPU占用率平均值和最大值明顯提高。

表4是虛擬化前后內(nèi)存使用量對(duì)比，可以看出，部署虛擬機(jī)后，內(nèi)存使用量平均值和最大值明顯提高。

在實(shí)施虛擬化后，CPU和內(nèi)存均得到更好的利用，在相同能耗下，服務(wù)器發(fā)揮出了更高的效能。

2 結(jié)語

虛擬化對(duì)提高服務(wù)器硬件的利用率，提高業(yè)務(wù)的可靠性和高效性，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性起到了促進(jìn)作用；節(jié)省了圖書館數(shù)字資源維護(hù)成本，減輕了工作人員的工作量，對(duì)圖書館數(shù)字化建設(shè)具有重大意義。

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