基于虛擬技術的數字圖書館

廉詩陽 林夢圓

【摘要】隨著圖書館數字資源的快速增長，圖書館的服務器數量也隨之增多，但是圖書館為維持基本服務和特殊服務而增加設備的同時，服務器的利用率卻并沒有提高。利用虛擬技術來整合圖書館數字資源，可以有效提高服務器的利用率，加快應用部署的速度，為讀者提供穩定、高效的訪問服務。

【關鍵詞】虛擬技術;VMware;服務器虛擬化;災難恢復

引言

隨著計算機網絡技術的快速發展，越來越多的人更加習慣在網上獲取信息，圖書館作為信息資訊的中心更加需要為讀者提供他們需要的電子資源。隨著圖書館數字資源的快速增長，相應地圖書館服務器數量也會越來越多，但是由于需求不同、應用不同，使圖書館為維持基本服務和特殊服務而增加設備的同時，服務器的利用率卻并沒有提高。但是機房設施不能無限擴充，那么如何才能充分提高服務器的利用率，加快應用部署的速度，提供高可靠性、高可用的應用服務，為讀者提供穩定、高效的訪問服務呢？這已成為圖書館發展建設的瓶頸。

由于人為操作錯誤、電腦病毒、黑客攻擊、系統軟件或應用軟件的缺陷、硬件損毀、自然災害等原因， 給我們的數據安全帶來了極大的安全隱患。當圖書館的數據遭到破壞，需要多長時間能夠恢復整個系統，恢復對讀者的網絡服務，體現了圖書館的網絡安全水平，處理不好將對圖書館的整體形象產生負面影響。

虛擬技術的廣泛應用為以上情況供了良好的解決方案。

1.虛擬技術

虛擬技術是通過軟件模擬具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。通過虛擬機軟件，我們可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，可以安裝操作系統，安裝應用程序、訪問網絡資源等。通過使用虛擬機，可以提高圖書館硬件的使用效率，大大節約硬件采購成本。

2.虛擬技術在服務器上的應用

圖書館為維持基本服務和特殊服務需要運行很多數據庫、很多應用，但是不能增加一種應用就增加一臺服務器，通常的做法就是把不太容易發生沖突的應用或數據庫放在同一服務器上，但是隨著數據庫訪問量的增加，需要應用服務的工作人員或讀者越來越多，發生沖突、造成死鎖的可能性在不斷增長，這勢必會影響同在這個服務器上的其他數據庫或應用的運行，因此分離服務器上的部分數據庫及應用同樣非常重要。服務器數量的增多，也導致相應的運營成本增加，包括空間、機柜、網線、耗電量、空調和人力成本等。同時服務器的發熱量大、噪聲大、能耗大、輻射強，對環境的污染也在加大。服務器虛擬化技術的引入為我們提供了一套可行的方案。

服務器虛擬化（Server Virtualization）是指多個操作系統在同一時間運行在同一臺主機上。通過這種技術，在一臺機器上可以支持Linux，Windows UNIX等操作系統同時運行， 而不需要重啟機器以切換操作系統。

圖書館應用虛擬化技術可以很方便地將需要整合的幾個服務器合而為一。用VMware在同一臺物理機上為每個服務器建立一個單獨的虛擬機，每臺虛擬機有獨立的光驅、軟驅、硬盤、CPU和內存等硬件，在網卡設置上可以為每個虛擬機選擇一個獨立的IP，也可以和主機共享IP，還可以在虛擬機之間組建一個局域網，然后在每個虛擬機上安裝所需的操作系統，既可以是Windows，也可以是Linux，安裝過程和物理機上的操作完全一樣。虛擬機的操作系統和主機的操作系統是互相獨立的，即使虛擬機出現嚴重錯誤，也不會影響主機的運行。在VMware軟件中同時運行這些虛擬機，就相當于打開了這幾臺服務器，通過VMware可以將使用率低、數據量小的多個服務器整合為一個物理服務器，使每臺服務器的使用率都相對提高，做到物盡其用，避免資源的浪費。服務器數量的減少，也降低了相應的運營成本和能源消耗，減少了對環境的污染。

3.虛擬技術在數據業務災難恢復上的應用

在互聯網高度發達的今天，圖書館業務服務器的數據安全無時無刻不受到威脅，災難恢復在這時候就顯得尤為重要。傳統的系統備份，比如用ghost軟件，往往只能恢復到本機，在其他機器上恢復系統時往往因為硬件不同而造成軟件沖突，顯示藍屏而無法運行。而虛擬化技術則沒有這個缺點，它的可移植性很強，將整個虛擬機復制到硬件配置不同的物理機，它依然可以運行，因為它有獨立的一套虛擬硬件，無論是臺式機還是服務器，都可以順利地工作，這樣就可以大大縮短恢復服務所需時間。同時虛擬化技術本身就提供了備份、恢復和遷移的功能 。虛擬化服務器能夠實現幾乎零宕機實時遷移，且無需存儲局域網（SAN）的支持，從而將任何由系統故障等災難性事件帶來的威脅降低到最小。此外，由于虛擬化服務器可以被激活、重起且可在限定的時間內重建重要的服務器，所以虛擬技術在短時間內快速成為經濟高效且具有更高管理性能的災難恢復（HA DR）解決方案之一。

圖1 物理連接拓撲圖

4.虛擬化平臺的架設

為便于管理，根據本館現有服務器的具體情況，我們統一選用3臺配置比較高并且規格型號相同的IBM x3850M2服務器為虛擬化整合的物理硬件，有2臺光纖交換機分別連在3臺IBM x3850M2服務器的2個HBA卡上，連接IBM DS3400磁盤陣列的雙控制器，實現完全交叉冗余連接，每臺服務器安裝了4個千兆以太網卡分別連接到H3C核心交換機的千兆交換模塊上。拓撲圖如圖1所示。

VMware Infrastructure 3.5虛擬架構套件作為服務器虛擬化的軟件，每臺物理服務器都安裝 VMware Infrastructure 3.5的ESX Server3.5組件，后端存儲系統采用ESX Server 3.5擬化集群，在此集群上建立虛擬機應用，利用服務器強大的處理能力，生成多個虛擬服務器，根據每種數字資源的需要對每臺虛擬服務器所需的硬件資源，如CPU、內存、存儲空間等進行劃分。在每臺虛擬服務器上都安裝配置Windows或Linux操作系統。

5.虛擬技術在圖書館應用當中出現的問題

ESX功能雖然非常強， 但是在實施過程中也遇到了些許的問題。在我們的配置和應用實施中主要遇到以下問題：

（1）無法識別USB接口，從而導致凡是利用USB加密的數據庫都無法利用虛擬機來部署。如CA數據庫、清華同方中文全文數據庫等。

（2）系統的備份問題，由于虛擬機無法與現有的磁帶庫進行物理連接，因此備份服務器不能利用虛擬機進行系統備份。

（3）網絡存儲系統安全穩定的問題，虛擬機和物理機一樣面臨著安全問題，由于所有的虛擬機配置文件都保存在后臺的網絡存儲介質中，要充分保證存儲介質的安全和穩定才能確保虛擬平臺的正常運行。對虛擬機要采用與物理機相同的安全措施。例如安裝防火墻和防病毒軟件等，定期升級更新補丁程序，這樣才能最大限度保證虛擬機的安全運行。

6.結束語

利用虛擬機整合后圖書館的數字資源無論從應用服務的穩定性、高可用性、合理的資源調配、快速部署等方面， 還是從節能、節電、節約空間等方面， 都比應用前有顯著改善。

新興的虛擬化技術排除了成本和復雜性等障礙，為數字化圖書館提供了一個新的平臺。雖然虛擬化也帶來額外的管理和安全風險，但只要仔細評估需求，嚴格選擇技術方案，以保證服務質量為宗旨，就能享受它所帶來的回報。

隨著虛擬機技術的廣泛應用，虛擬機技術將會在圖書館網絡建設、數據管理、數據容災、服務器管理等方面繼續發揮重要作用，必將在自動化業務工作方面、在個人電腦平臺上有廣闊的應用前景。

參考文獻

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作者簡介：廉詩陽（1970—），男，滿族，北京電子科技職業學院工程師，主要研究方向：計算機、通信。