關于數字圖書館應用服務器虛擬化技術的研究

徐燕賓

（百色學院圖書館，廣西 百色 533000）

關于數字圖書館應用服務器虛擬化技術的研究

徐燕賓

（百色學院圖書館，廣西 百色 533000）

簡述服務器虛擬化技術的特點與優勢，分析服務器虛擬化技術在圖書館業內的應用案例,指出在服務器虛擬化實施中應重視虛擬化評估，合理配置硬件，關注虛擬機的管理、技術人員的培訓等問題。

虛擬化；虛擬機；數字化；服務器

圖書館數字化建設中，隨著各種數字化應用服務不斷增加，對服務器的需求日益增長，接踵而來的是對館舍空間、設備成本、維護成本和人員成本的不斷需求。圖書館的數字化應用中有不少是數據量不多、訪問量不高的應用，隨著IT技術的發展，服務器的性能不斷提升，按照“一臺服務器、一個操作系統、一種應用”的服務器利用模式，許多服務器的資源利用率在20%以下，服務器硬件資源嚴重浪費。因此，如何對服務器進行資源整合，提高服務器的利用率，減少服務器的需求數量，節省服務器的投資和運維成本，是圖書館數字化建設中需要考慮的問題之一。

一、服務器虛擬化技術

簡而言之，服務器虛擬化就是將物理服務器、操作系統及其應用程序“打包”為一個文件——可移動的虛擬機(VM)，具有不同操作系統的多個虛擬機可以同時在同一個物理服務器上獨立并行運行，每個虛擬機都有自己獨立的一套虛擬硬件（BIOS、處理器、內存、存儲、網絡等）。

目前，虛擬化技術已經比較成熟，市場上已有許多商用產品，VMware的ESX Server和微軟的Hyper-v是目前比較主流的服務器虛擬化軟件，其中VMware ESX Server具有支持多數主流操作系統、管理工具齊全、虛擬化性能好、市場占有率高等優勢，因此VMware ESX Server應成為圖書館服務器虛擬化軟件的首選，鑒于此，論文將以VMware為研究對象論述一二。

二、服務器虛擬化技術的特點與優勢——以VMware ESX Server為例

利用VMware ESX Server虛擬化軟件實現服務器整合，概括起來，其主要優勢表現為：提高服務器的利用率，實現資源的動態配置，實現服務器的高可用性、便捷的災難恢復機制，便于部署、管理、易于維護。簡述如下：

⑴提高服務器利用率，減少運營成本。Vmware{0＞ESX Server把一臺高性能的物理服務器劃分為多個虛擬服務器，每個虛擬服務器可以運行一個應用，這樣一臺物理服務器就可以并行地運行多個應用程序而不發生沖突，從而大大提高了服務器的硬件使用率，減少服務器的購置數量，大幅度地降低對硬件、功耗、冷卻和空間的要求。

⑵快速的安裝和部署應用，方便維護。采用服務器虛擬化技術后，每個應用都被簡化為一個虛擬機文件，利用Vmware ESX Server提供的部署向導和虛擬機模板的方式創建和部署虛擬機，只需幾分鐘的時間就可完成虛擬機的系統安裝、應用程序安裝，省去了大量的安裝配置時間；利用Vmware ESX Server的快照克隆技術可將安裝好的虛擬機克隆若干個鏡像，當物理服務器發生硬件故障時，只需要將克隆好的鏡像文件還原到新的物理服務器上，并把備份數據導入系統，一個新的虛擬服務器就重新安裝完畢，大大縮短系統維護的時間。

⑶資源的動態負載平衡。采用Vmware ESX建立虛擬化集群，Vmware DRS（分布式資源調度）把整個群集的資源看作一個資源池，實現動態均衡分配這些計算資源。Vmware DRS可根據業務需求和業務重要性預先定義相應的資源分配原則，并持續監控資源池的使用率，智能地為相關虛擬機分配資源。當一個虛擬機遇到負載的增加時，DRS通過為資源池中的物理服務器重新分配虛擬機的方式，為其分配更多的資源；當增加新的物理服務器到資源池時，DRS可自動利用新增的計算能力，重新分布虛擬機。

⑷應用的高可用性。VMware ESXserver的高可用（VMware HA）和動態遷移（Vmotion）等功能，可以保證虛擬機不間斷地運行，保證關鍵應用的連續可用。VMware HA可以不間斷地監測物理服務器的運行狀態，無論哪一臺物理服務器出現硬件故障，VMware Vmotion立即把所有運行于該服務器的虛擬機自動切換到其他正常工作的VMware服務器上繼續運行，無需人為干預，避免了突發硬件故障對正常工作的影響。

三、服務器虛擬化技術在圖書館中的應用研究

隨著越來越多的新技術應用于圖書館數字化建設中，圖書館的數字化應用服務也不斷增多，如中國知網、萬方數據資源系統、維普中文科技期刊全文數據庫、隨書光盤數據庫、電子圖書（超星、書生、方正）、愛迪科森網上報告廳，等等。傳統的做法是每一個數字化應用都安裝在一臺物理服務器上，圖書館往往需要投入大量的經費購買服務器，但服務器的利用率卻很低，而且因為圖書館的數字資源要提供24×7的服務，僅耗電就是一筆不小的開支，造成不必要的資源浪費，大量低利用率的服務器資源迫切需要進行整合以便充分地利用，而這正是服務器虛擬化技術所要達到的目的。筆者通過文獻調研法發現，有不少圖書館已經成功應用服務器虛擬化技術整合數字化應用服務，整合效果如下：

①福州大學圖書館已經虛擬化的應用：中國經濟信息網、中國權威經濟論文、超星電子圖書、Apabi電子圖書、中圖外文電子書、數據庫集群域服務器、數據庫復制集群（2個）、圖書館網站和文檢、情報學教學網站、FTP下載、書后盤下載、萬方數據庫、清華同方CNKI、美國化學文摘、人大復印資料、全國報刊索引、維普文摘等18個應用。虛擬化應用效果：服務器購置量從5臺減少為3臺，新購置高性能服務器的使用率明顯提高，平均值從6%-7%提高到了60%左右，高峰使用率從40%左右提高到了85%左右。利用虛擬網絡之間的NAT轉換端口映射，減少了入侵途徑，保證了后臺系統的安全。通過SAN快照功能對系統關鍵數據和系統盤進行容災備份，都進一步保障了系統的安全，系統故障率明顯降低，用戶的訪問穩定性得到了保證，服務質量得到提高。

②山西大學圖書館已經虛擬化的應用：Calis的大部分應用（統一檢索、聯合目錄、門戶）、Dspace和一些系統框架服務器等12個應用。虛擬化應用效果：服務器從20臺壓縮到8臺，空調由2臺壓縮到1臺，用電量是原先的40%。快速架設、備份和恢復現有應用，助力系統開發和調試新應用嘗試。

③解放軍醫學圖書館已經虛擬化的應用：CALIS應用（編目數據傳輸庫、數據傳輸協議、數據傳輸網關）、光盤鏡像數據庫、核心數據庫、公共查詢系統、期刊導航系統、遠程分館服務、維普期刊數據庫、中國生物醫學期刊數據庫、中國生物醫學文獻數據庫、視頻點播系統等共12個應用。虛擬化應用效果：通過整合減少了物理服務器數量，服務器購置量從原計劃的7臺減少為3臺，節省了設備經費。新購置高性能服務器的使用率明顯提高,直接配置應用系統的平均值提高到了60%左右，高峰使用率從35%左右提高到了85%左右，充分利用了服務器的性能，淘汰了原有12臺老舊服務器,部署后各應用的穩定性明顯上升。

從多個圖書館應用虛擬化技術整合服務器資源的案例可以看出，把一些使用效率不高的數字化應用進行虛擬化后整合到高性能的虛擬服務器中,不僅提高服務器的使用率，減少物理服務器的購置數量，降低設備經費和運維成本，而且提高了應用服務的穩定性、高可用性，使圖書館數字資源的服務質量得到提高。可見，服務器虛擬化技術為圖書館整合數字化應用服務提供了可行的、高穩定性的解決方案，并已經逐漸在圖書館數字化建設中發揮作用。

四、虛擬化實施中需要注意的問題

服務器虛擬化的先進性毋庸置疑，圖書館業內應用服務器虛擬化技術的實際案例也表明，使用虛擬化技術合并服務器是可行的，但是任何技術都存在風險性，在實施服務器虛擬化之前，必須制訂詳細的方案，未雨綢繆，防患于未然。

⑴重視虛擬化評估，做好虛擬化部署方案。并非所有的服務器都需要實施虛擬化，如果服務器的CPU和內存占用率已經達到85%以上時，對其進行虛擬化反而適得其反；另外，對那些需要USB加密的數據庫，由于虛擬機無法識別USB接口，也無法進行虛擬化部署。因此，在實施服務器虛擬化前，必須先作一個虛擬化的評估，可以借助VMware相應的工具，對各個應用的硬件使用效率進行評估，了解并掌握自己的物理資源，明確哪些應用需要實施虛擬化，然后根據需要虛擬化的對象，制訂詳細的虛擬化方案，包括測試、部署、備份和應急等方案，爭取把風險減到最低。

⑵合理配置硬件。服務器虛擬化實施的硬件平臺如服務器、存儲、網絡等要綜合考慮。服務器需同時運行多個虛擬機，即把多個操作系統集中在一臺服務器上運行，對CPU、內存及存儲的要求較高，而且當虛擬機增加時，對I/O和內存的性能需求也隨之提高，所以要選取高性能且I/O和內存的擴展性都比較好的服務器。當然，存儲和網絡的建設也不容忽視，VMware ESX server的高可用（VMware HA）和動態遷移（Vmotion）都必須建立在高性能的共享存儲區域網絡(SAN)上，即虛擬機文件必須存儲在共享存儲上，網絡必須暢通無阻，才能實現在多個物理服務器之間遷移虛擬機的功能，實現負載平衡和高可用性，共享存儲以選擇光纖通道的SAN為佳，次之iSCSI存儲系統。

⑶虛擬機的管理問題。虛擬機管理比原來的物理機管理難度更大，服務器虛擬化相當于把一臺物理服務器劃分成多個虛擬服務器，虛擬服務器和物理服務器一樣需要進行打補丁、維護、備份，意味著管理員的維護工作量增多了，而且由于虛擬機的創建和部署非常容易，容易造成虛擬服務器的無序擴展，從而導致虛擬機管理混亂，另外，虛擬服務器在防病毒和防攻擊方面的性能比較弱，等等。管理員會面臨比以前還要多的管理問題，這些問題都需要依賴虛擬系統管理工具來解決，目前管理虛擬化環境的工具還不是很完善，有待于虛擬化軟件公司的進一步開發，在計劃服務器虛擬化時就必須考慮到虛擬化安全問題。

⑷技術人員的培訓。在服務器虛擬化實施之前，必須對專業技術人員進行虛擬化軟件知識培訓。物理服務器虛擬化以后，不僅僅需要掌握管理物理服務器的技術和知識，還需要了解管理虛擬機的相關技術和知識，增加管理存儲、虛擬網絡等技能，要求技術人員的知識面更廣，因此，對技術人員的培訓工作應該在服務器虛擬化實施之前進行。

［1］林澤東，張純金，王翀.部署虛擬化前需要思考的幾個問題［J］.電腦知識與技術,2009，（31）.

［2］劉榮發.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，（4）.

［3］王煒.虛擬化技術在圖書館自動化管理中的應用［J］.晉圖學刊,2008，（5).

［4］董秋生,黃文,馬駿濤等.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，（1）.

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1673-0046（2010）7-0157-02