虛擬化技術(shù)在數(shù)字圖書館建設(shè)中的應(yīng)用研究

翟永旭

摘 要：隨著數(shù)字圖書館建設(shè)的飛速發(fā)展，越來越多的信息服務(wù)依托網(wǎng)絡(luò)開展，從最初的僅有圖書館自動化管理系統(tǒng)，opac和網(wǎng)站，到目前的各類電子書、數(shù)據(jù)庫、隨書光盤、遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等等。隨著數(shù)字圖書館的飛速發(fā)展，應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)量越來越多，帶來了服務(wù)器資源利用率低和管理混亂等問題。將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字圖書館建設(shè)中，集中管理，從而最大限度地發(fā)揮服務(wù)器性能，提供高可靠性、安全性、可用性的應(yīng)用服務(wù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖書館 服務(wù)器虛擬化 VMware vSphere 研究應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0255-02

隨著數(shù)字圖書館建設(shè)的飛速發(fā)展，越來越多的信息服務(wù)依托網(wǎng)絡(luò)開展，從最初的僅有圖書館自動化管理系統(tǒng)，opac和網(wǎng)站，到目前的各類電子書，數(shù)據(jù)庫，隨書光盤，遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)等等。數(shù)字圖書館建設(shè)的通常情況為：每年都要申請經(jīng)費，采購新的服務(wù)器，以滿足不斷增加的數(shù)字圖書館應(yīng)用，按照“一臺服務(wù)器、一個操作系統(tǒng)、一種應(yīng)用”的模式，一臺服務(wù)器只承擔(dān)單一的應(yīng)用服務(wù)，而購買的服務(wù)器硬件配置普遍較高，不能充分發(fā)揮其性能的優(yōu)越性，造成資源的極大浪費。一旦有了新的數(shù)字圖書館應(yīng)用需求，為了避免造成系統(tǒng)沖突，就需要再采購，配置，安裝新的服務(wù)器。隨著服務(wù)器數(shù)量的逐年增加，對機(jī)房空間及相應(yīng)能耗也提出了更高要求，需要不斷的擴(kuò)充改善。一方面造成的了經(jīng)費和資源的極大浪費；另一方面也給管理人員維護(hù)和管理造成不便。

如何解決這些問題，從而最大限度地發(fā)揮服務(wù)器性能，提供高可靠性、安全性、可用性的應(yīng)用服務(wù)，為讀者提供穩(wěn)定、高效的訪問服務(wù)，是數(shù)字圖書館建設(shè)中需要考慮的問題。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)來助力數(shù)字圖書館建設(shè)，不僅可以提高服務(wù)器的利用率，縮短系統(tǒng)安裝配置的時間，為用戶提供更好的優(yōu)質(zhì)訪問服務(wù)，而且采用了集中管理，便于設(shè)備的管理和維護(hù)，提高了高校圖書館的信息化水平。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

1.1 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化，將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務(wù)器整合，使資源利用實現(xiàn)最大化，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。形象地表述就是把一臺物理的服務(wù)器虛擬化為多個虛擬機(jī)，通過這種技術(shù)，可以同時在一臺主機(jī)上運(yùn)行Linux、Windows、Unix等操作系統(tǒng)，滿足不同的應(yīng)用需求。

1.2 服務(wù)器虛擬軟件

隨著服務(wù)器虛擬化技術(shù)的發(fā)展，目前已有眾多的商業(yè)化產(chǎn)品，比較主流的服務(wù)器虛擬化軟件有Citrix XenServer、微軟Windows Server 2008 Hyper-V、VMware ESX/ESXI Server。

虛擬軟件選擇的重點是管理工具與自動化功能，圖書館應(yīng)選擇與服務(wù)器硬件具有良好兼容性，在虛擬機(jī)上的I/O性能好，并有良好管理組件，符合本館虛擬化規(guī)劃的解決方案。綜合比較各軟件的優(yōu)勢，并根據(jù)本校實際，網(wǎng)絡(luò)中心已采用VMware，為了以后圖書館與網(wǎng)絡(luò)中心形成學(xué)校的雙中心，我館最終選擇VMware作為虛擬化軟件。

vSphere是VMware推出的基于云的新一代數(shù)據(jù)中心虛擬化套件，提供了虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)、高可用性、集中管理、監(jiān)控等一整套解決方案，目前最新版本為vSphere 5.0。

VMware vSphere包括以下主要組件和功能。

VMware ESXi：vSphere去掉了原來的ESX，只保留了ESXi。它是一個在物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬化層，將處理器、內(nèi)存、存儲器和資源虛擬化為多個虛擬機(jī)。

VMware vCenter Server：配置、置備和管理虛擬化IT環(huán)境的中央點。提供基本的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，如訪問控制、性能監(jiān)控和警報管理功能。

VMware vSphere Client：允許用戶從任何Windows PC遠(yuǎn)程連接到vCenter Server或ESXi的界面。

vSphere VMFS（虛擬機(jī)文件系統(tǒng)）：一個針對ESXi虛擬機(jī)的高性能群集文件系統(tǒng)。

vSphere vMotion：可以將打開電源的虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器，同時保持零停機(jī)時間、連續(xù)的服務(wù)可用性和事務(wù)處理完整性。

vSphere High Availability （HA）：可為虛擬機(jī)提供高可用性的功能。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，受到影響的虛擬機(jī)會在其他擁有多余容量的可用服務(wù)器上重新啟動。

2 服務(wù)器虛擬化在數(shù)字圖書館建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 服務(wù)器虛擬化部署及實施

2013年湖北汽車工業(yè)學(xué)院圖書館采購了3臺lenovo WQ R680G7六核4CPU、內(nèi)存為8×8G的服務(wù)器，后端存儲為日立HUS 110，4個光纖通道和2個iSCSI，36T存儲空間。基于此制定了湖北汽車工業(yè)學(xué)院圖書館的虛擬化架構(gòu)方案，即將3臺物理主機(jī)服務(wù)器通過光纖交換機(jī)連接后端存儲系統(tǒng)，應(yīng)用VMware Vsphere5.0套件，進(jìn)行虛擬化部署，建立虛擬化集群，在此集群上建立虛擬機(jī)應(yīng)用，配合使用VMware的P2V工具、VMotion功能和HA高可用性，實施服務(wù)器虛擬化應(yīng)用，具體部署實施如下。

（1）在物理機(jī)服務(wù)器上安裝ESXi5.0，用HBA卡的光纖連接后端存儲，接口帶寬為8GB/s；安裝vCenter server5.0標(biāo)準(zhǔn)版管理平臺，該平臺由AD域、DC（sql server 2008 r2 x64）、vCenter三個部分組成。所有的業(yè)務(wù)（包括管理平臺本身）都可以在各服務(wù)器間移動而不停止業(yè)務(wù)。endprint

（2）整合網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，3臺主機(jī)有3個網(wǎng)卡，除去一個作為管理網(wǎng)卡，實際還需要有4個網(wǎng)卡，由于物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)量超過服務(wù)器的網(wǎng)卡數(shù)量，所以采用了分布式交換機(jī)，實現(xiàn)多個物理網(wǎng)絡(luò)接入。將網(wǎng)絡(luò)劃分為4個vlan：創(chuàng)建了vlan1，外網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)；vlan2，校園網(wǎng)網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)；vlan3，一卡通地址網(wǎng)絡(luò)；vlan4，圖書館內(nèi)網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)建虛擬機(jī)的時候可以通過分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接，創(chuàng)建系統(tǒng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)。

（3）規(guī)劃服務(wù)器部署。根據(jù)各應(yīng)用的系統(tǒng)配置和系統(tǒng)開銷建立虛擬服務(wù)器，從而能夠做到各應(yīng)用的負(fù)載平衡。考慮管理的高效性，將平時數(shù)據(jù)更新維護(hù)較頻繁的服務(wù)器整合到ESXi集群中，利用vCenter統(tǒng)一管理。

（4）創(chuàng)建虛擬機(jī)。在vcenter管理系統(tǒng)中，創(chuàng)建虛擬機(jī)，首先建立Windows XP和Windows 2003兩個模板，標(biāo)配為2vCPU，2G內(nèi)存和60G硬盤，然后將其生成為模板，以后就可以通過該模板創(chuàng)建許多個相同系統(tǒng)的虛擬機(jī)，再根據(jù)具體的應(yīng)用需求調(diào)整每個虛擬機(jī)分配的CPU、內(nèi)存和硬盤資源。

（5）遷移服務(wù)器。虛擬機(jī)也可以通過VMware vCenter Converter轉(zhuǎn)換的方式創(chuàng)建，在不改變原物理機(jī)配置的情況下，方便地把物理機(jī)轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī)，而且相關(guān)的硬件信息都保存在ESXI中。轉(zhuǎn)換后的虛擬機(jī)還可以進(jìn)行克隆和復(fù)制。對于應(yīng)用穩(wěn)定，配置復(fù)雜的服務(wù)器，可以通過此方法創(chuàng)建虛擬機(jī)，省去了重新部署的時間。

2.2 虛擬化部署及實施中的問題

（1）在實施過程中，虛擬機(jī)全都采用了VMware vCenter Converter轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行創(chuàng)建，存在一些問題：如以前的網(wǎng)站應(yīng)用是采用的普通pc作為服務(wù)器，日志記錄有自動重啟、內(nèi)存溢出現(xiàn)象，轉(zhuǎn)換后故障依舊。最后，通過在虛擬平臺上創(chuàng)建虛擬機(jī)，重新部署網(wǎng)站應(yīng)用解決問題。

（2）有加密狗的應(yīng)用，轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)后，無法安裝加密狗設(shè)備，最后通過數(shù)據(jù)庫商升級平臺的方式予以解決。

（3）電子存包柜管理服務(wù)器，由于要連通存包柜設(shè)備和一卡通中心，又涉及到刷卡設(shè)備及扣費管理，進(jìn)行了虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換測試，發(fā)現(xiàn)該平臺不支持虛擬化架構(gòu)。目前仍使用以前的pc作為服務(wù)器。

2.3 虛擬化應(yīng)用效果

通過服務(wù)器虛擬化的實施應(yīng)用，達(dá)到了以下效果。

（1）虛擬化的應(yīng)用使服務(wù)器的性能得到了充分的發(fā)揮。新購置的3臺高性能服務(wù)器的使用率明顯提高，充分利用了服務(wù)器的性能。

（2）通過整合減少了物理服務(wù)器數(shù)量。服務(wù)器數(shù)量從原來的13臺（包括服務(wù)器和普通pc）減少為3臺，并將以前沒條件建設(shè)的中國知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)本地鏡像建立起來。同時，此種架構(gòu)有很好的擴(kuò)展性，現(xiàn)有設(shè)備可以繼續(xù)使用，從而保護(hù)當(dāng)前的投資，降低IT架構(gòu)成本。

（3）簡化了管理的復(fù)雜度。通過虛擬機(jī)管理平臺集中管理，就可以管理幾乎全部的服務(wù)器。另外縮短了新應(yīng)用的部署時間，通過虛擬軟件提供的工具進(jìn)行直接克隆或從模板部署，以前安裝系統(tǒng)，配置環(huán)境需要幾個小時的工作，現(xiàn)在只需要幾分鐘便可完成，省去了大量的安裝配置時間。

（4）系統(tǒng)故障率明顯降低，安全性得到了保障。所有虛擬機(jī)及數(shù)據(jù)全部存儲在后端存儲，機(jī)房采用2路電源及ups保障，同時部署了機(jī)房檢測系統(tǒng)，機(jī)房的溫濕度，電源切換情況，管理人員都能夠隨時掌握，及時做出維護(hù)和調(diào)整。

3 結(jié)語

隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展完善，虛擬化的理念和解決方案得到了越來越多的信賴和應(yīng)用。實踐再次證明，在購置高性能服務(wù)器的基礎(chǔ)上，將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用是數(shù)字圖書館建設(shè)中是有效合理的方法，它能夠最大限度地發(fā)揮服務(wù)器性能，滿足數(shù)字圖書館應(yīng)用服務(wù)的不斷增加，同時也為IT人員的維護(hù)和管理帶來便利。作為圖書館的IT人員，今后將更加注重對虛擬化環(huán)境的優(yōu)化配置、虛擬網(wǎng)絡(luò)配置以及桌面虛擬化等方面的研究，不斷提升圖書館的數(shù)字化服務(wù)能力，更好的為讀者提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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