VMware服務器虛擬化技術在數字圖書館建設中的應用

孟一奇

（黑龍江中醫藥大學圖書館，黑龍江哈爾濱 150040）

近年來，隨著數字圖書館的快速發展，許多信息服務依靠網絡來實現，從原來的自動化圖書館、自動化管理系統、網站到當前各種數據庫、電子書、門禁系統、遠程訪問系統等。 圖書館建設通常為每年申請一定的經費，采購服務器，以滿足不斷增加的復雜化圖書館應用需求， 按照每臺服務器對應一種應用，一個操作系統的管理模式，一臺服務器承擔了某種應服務，而由于購買服務器的硬件配置較高，無法發揮其性能，進而造成一定程度的資源浪費。一旦有新的數據庫要求，為了避免不必要的功能沖突，您需要配置或購買安裝多臺服務器。隨著服務器的增加，機房的空間及功能也提出了更高的要求，需要不斷改進。另一方面，對于圖書館管理者來說，在管理和維護方面也非常不方便。如何有效解決上述問題，極大程度發揮服務器的綜合性，有效的提升其安全性，從進而能夠為圖書館讀者提供更高效的，在數字圖書館建設過程中迫切需要安全穩定的接入服務。通過服務器虛擬化技術改進數字圖書館建設不僅可以提高服務器的綜合利用率，縮短系統安裝配置所需要的時間，為用戶提供優質化服務，而且采用了集中化的管理，特別是自動化設備維護的優勢更加突出，直接提高了圖書館信息化建設水平。

1 服務器虛擬化技術

服務器虛擬化實際上是通過單個主機同時操作和操作多個客戶端。利用這種技術，在一臺主機上就可以支持多種操作系統，同時運行包括 Linux，windows以及Unix等系統，不需要進行機器的重啟就可以切換操作系統。 VMware被認為是服務器虛擬化行業的龍頭，最具有典型性的產品，是基于云端的新一代數據中心虛擬化套件，能夠提供虛擬化的基礎架構，高可用性，集中管理以及監控等。包括VMware ESX Server，VMware GSX Server，VMware workstation。 其中，兩者都是在主機的操作系統上完成虛擬化軟件。VMware ESX Server是該公司虛擬產品的重點，能夠將虛擬化軟件直接在硬件平臺上完成運行， VMware infrastructure是公司最新發布的，其虛擬架構套件包括 VMware ESX Server，VMware vCenter server，VI client這三個基礎組件。第一個是物理服務器級別的虛擬層，可用于配置服務器，包括內存，cpu，儲存器等硬件資源，并且這些資源根據提前設置好的分配形式到運行在其中的各個虛擬機，這些虛擬機可以以獨立的模式完成后期運行。第二種是對物理服務器虛擬機分配的集中化管理，能夠為數據中心提供集中化管理環境，也是調配配置管理虛擬化架構的重點。第三種是客戶端管理軟件，后臺管理員通過遠程連接到每一個 ESX server上，它是管理員用于管理和配置的主要工具，可以創建虛擬機來打開和關閉虛擬機，調整 CPU以及內存占用比例，進行遷移克隆虛擬機以及相關性能監測。

2 服務器虛擬化技術在數字圖書館中的運用

我們通過文獻資料查閱以及訪談的方式，對一些高校圖書館進行分析，結果發現，目前我國很多圖書館需要存儲的數字化資源越來越多，所購設備也逐漸增加，這種情況下需要高校付出更多的維護管理成本，為便于應用服務器，該操作滿足系統運行環境的要求，同時增強了系統的穩定性，提高了服務器的綜合利用率，解決了當前數據中心無法實現硬件資源應用統一管理的問題。此外，該庫最初用于數字應用服務，主要包括網絡和資源服務。資源服務包括萬方全文數據庫，中國知識網全文數據庫和超星電子書，非書光盤，圖書館自動化管理等，而網絡服務涉及到遠程認證，防毒，備份以及 web服務，這些服務器需要由物理服務器和相應的存儲空間保護，同時我們發現很多服務器已經使用了五年以上，而且在使用過程中經常出現各種故障，雖然管理員將兩臺性能較好的服務器進行應用化集中，但可能會使系統之間發生沖突，導致一系列問題，無法為讀者提供穩定優質的服務。結合實際調查，我們選擇了VMware服務器虛擬化解決方案來改進大學數字圖書館的一系列服務。

2.1 假設虛擬化平臺

在本次調查中，我們需要利用VI3服務器，以通過兩臺服務器完成ESX服務器的運行。其中一個用于操作，并且需要服務器共享存儲設備。在硬件結構和配置要求方面，在數字圖書館建設過程中，我們購買了四臺型號為HP DL580 G5的服務器。用于安裝ESX Server，由于需要在物理服務器中運行多個虛擬服務器，因此對硬件配置有很高的要求。需要更大的 CPU和內存，每臺服務器配置64 G CPU硬盤，大小3 X146 GB，以太網卡，HBA可以通過光纖交換機連接到存儲設備，以在存儲陣列上部署虛擬組合數字資源。 儲存EVA6400使用的是雙光纖交換機，完成線路的冗余。 因此，該服務器集成雙口位置 HBA能夠確保儲存線路冗余，這種服務器采用的是四個集成千兆以太網網卡，可以將其分為兩組，用于核心千兆交換機斷連接，利用網卡綁定，實現網絡冗余，提高網絡的吞吐量。從虛擬服務器的配置部署應用上來看，在虛擬器安裝上采用的是遷移工具或者系統克隆的方式，前者由 VMware提供，可以將物理服務器遷移到虛擬服務器。將物理機轉換為虛擬機，相關信息保存于EXS中，通過轉換公共檢索，FTP等物理服務器，轉換部署時間后，可以復制和克隆虛擬機。其次，另一種虛擬機的建立是通過模仿克隆的方式完成的，建立系統服務器模板，安裝數據庫，可以將其作為模板，利用模板克隆完成虛擬機的建立，根據各個應用中對不同虛擬服務器所需硬件資源，包括內存，空間，CPU進行劃分，將原有的服務器數據庫進行遷移，遷移之后的虛擬服務器，無論是從性能，操作功能上來看，是與單臺物理服務器等同的，但是卻能夠從極大程度上提升資源的有效利用率，降低管理成本，提高系統靈活性和響應能力。為了實現虛擬機資源的高可用性和熱遷移性能，VMware Virtual Architecture Suite會生成虛擬機程序包文件。 并將這些數據信息儲存與 San儲存陣列上，根據數字化系統的配置，開銷，空間等各項需求參數，然后，完成虛擬服務器的建立，并在物理服務器上執行分配，以使每個物理服務器的負載相等。

2.2 虛擬化平臺的管理上

服務器虛擬架構完成后，需要對其進行有效監督和管理，可以用于實現對多個服務器資源的有效管理，控制備份資料遷移等系統維護和監管，后臺管理員可以通過在網絡 PC客戶端中運行 VI客戶端來遠程連接到此服務器，進而實現虛擬機的維護管理。

2.3 數字圖書館服務器虛擬化的實際效果

這種虛擬化技術可以支持各種平臺和操作系統，以滿足圖書館的各種應用需求，也可以避免傳統圖書館用系統在轉型升級過程中存在的復雜環節以及系統不匹配問題。但是，虛擬化的實現存在一些問題。可能無法識別USB接口，這可能導致使用USB加密數據庫無法通過虛擬機部署。比如中國知網數據庫等，其次是系統備份，由于虛擬連接無法與當前數據庫進行有效的物理連接，因此，備份服務器無法通過虛擬機完成系統備份。最后是網絡儲存系統的穩定性問題，由于所有虛擬機所配置的文件都統一保存在后臺儲存介質中，只有通過確保存儲介質的穩定性和安全性，虛擬平臺才能夠正常運行。此外在實施過程中，所有的新機采用了轉換方式進行創建，可能會存在過去的網站采用普通 pc作為服務器，日志記錄中存在自動重啟和內存溢出問題。

通過對數字化圖書館服務器進行虛擬化處理之后，其優點主要體現在以下幾點：首先，它可以有效地提高服務器的綜合利用效率，而新的虛擬化技術可以避免孤島模式，即一臺服務器。對應于應用程序的操作系統實現了每個物理服務器可以集成多個虛擬機，從而有效地提高了服務器的運行效率。抑制服務器數量的急劇增加使每臺服務器的平均利用率提高了約70%。 其次，能夠縮短新應用程序的部署時間。 通過對虛擬機進行應用程序和系統的安裝，可以通過相關的學習軟件提供的工具，對虛擬機模塊進行克隆或者以宿主機遷移的方式來完成，能夠縮短大量配置時間，可以在幾分鐘內完成新系統的配置工作，增強系統的運行穩定性，使用這種虛擬化的軟件功能，包括高可用，分布式資源調動，動態遷移，確保在遷移過程中虛擬機能夠實現不間斷運行，無論哪臺服務器出現故障，都能夠確報其他服務器虛擬機能夠在短時間內繼續完成運行，確保應用程序的穩定性和高效性，降低異構資源管理難度，能夠支持多種操作系統應用平臺，避免傳統用系統在升級過程中出現的系統不兼容，不匹配問題。最后能夠極大程度上減少資源浪費，減少成本輸入，在整個運行過程中所需要的成本包括人力，數據，空間，耗電量等，能夠整合多臺傳統物理服務器，降低服務器在維護管理過程中所需的人力，，財力，物力，進而也能夠從一定程度上減少工作人員的工作量。

3 小結

經過本課題研究，并通過文獻查閱和訪談的形式對某圖書館服務器虛擬化進行實踐研究，在購買高性能服務器的前提下，實現對圖書館數字化應用的服務器虛擬化整合，利用有限的設備和經費，以滿足圖書館不斷增加的應用服務需求，使數據庫資源數據不斷增長，盡管目前所采用的服務器虛擬化技術還存在很多問題，但隨著技術的完善，虛擬化理念和解決方案將會得到更多更廣的運用。