基于虛擬技術(shù)的數(shù)字圖書館

廉詩陽 林夢圓

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

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù);VMware;服務(wù)器虛擬化;災(zāi)難恢復(fù)

引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的人更加習(xí)慣在網(wǎng)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(shù)字資源的快速增長，相應(yīng)地圖書館服務(wù)器數(shù)量也會(huì)越來越多，但是由于需求不同、應(yīng)用不同，使圖書館為維持基本服務(wù)和特殊服務(wù)而增加設(shè)備的同時(shí)，服務(wù)器的利用率卻并沒有提高。但是機(jī)房設(shè)施不能無限擴(kuò)充，那么如何才能充分提高服務(wù)器的利用率，加快應(yīng)用部署的速度，提供高可靠性、高可用的應(yīng)用服務(wù)，為讀者提供穩(wěn)定、高效的訪問服務(wù)呢？這已成為圖書館發(fā)展建設(shè)的瓶頸。

由于人為操作錯(cuò)誤、電腦病毒、黑客攻擊、系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件的缺陷、硬件損毀、自然災(zāi)害等原因， 給我們的數(shù)據(jù)安全帶來了極大的安全隱患。當(dāng)圖書館的數(shù)據(jù)遭到破壞，需要多長時(shí)間能夠恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)，恢復(fù)對讀者的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，體現(xiàn)了圖書館的網(wǎng)絡(luò)安全水平，處理不好將對圖書館的整體形象產(chǎn)生負(fù)面影響。

虛擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用為以上情況供了良好的解決方案。

1.虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)是通過軟件模擬具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過虛擬機(jī)軟件，我們可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，可以安裝操作系統(tǒng)，安裝應(yīng)用程序、訪問網(wǎng)絡(luò)資源等。通過使用虛擬機(jī)，可以提高圖書館硬件的使用效率，大大節(jié)約硬件采購成本。

2.虛擬技術(shù)在服務(wù)器上的應(yīng)用

圖書館為維持基本服務(wù)和特殊服務(wù)需要運(yùn)行很多數(shù)據(jù)庫、很多應(yīng)用，但是不能增加一種應(yīng)用就增加一臺(tái)服務(wù)器，通常的做法就是把不太容易發(fā)生沖突的應(yīng)用或數(shù)據(jù)庫放在同一服務(wù)器上，但是隨著數(shù)據(jù)庫訪問量的增加，需要應(yīng)用服務(wù)的工作人員或讀者越來越多，發(fā)生沖突、造成死鎖的可能性在不斷增長，這勢必會(huì)影響同在這個(gè)服務(wù)器上的其他數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用的運(yùn)行，因此分離服務(wù)器上的部分?jǐn)?shù)據(jù)庫及應(yīng)用同樣非常重要。服務(wù)器數(shù)量的增多，也導(dǎo)致相應(yīng)的運(yùn)營成本增加，包括空間、機(jī)柜、網(wǎng)線、耗電量、空調(diào)和人力成本等。同時(shí)服務(wù)器的發(fā)熱量大、噪聲大、能耗大、輻射強(qiáng)，對環(huán)境的污染也在加大。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的引入為我們提供了一套可行的方案。

服務(wù)器虛擬化（Server Virtualization）是指多個(gè)操作系統(tǒng)在同一時(shí)間運(yùn)行在同一臺(tái)主機(jī)上。通過這種技術(shù)，在一臺(tái)機(jī)器上可以支持Linux，Windows UNIX等操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行， 而不需要重啟機(jī)器以切換操作系統(tǒng)。

圖書館應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以很方便地將需要整合的幾個(gè)服務(wù)器合而為一。用VMware在同一臺(tái)物理機(jī)上為每個(gè)服務(wù)器建立一個(gè)單獨(dú)的虛擬機(jī)，每臺(tái)虛擬機(jī)有獨(dú)立的光驅(qū)、軟驅(qū)、硬盤、CPU和內(nèi)存等硬件，在網(wǎng)卡設(shè)置上可以為每個(gè)虛擬機(jī)選擇一個(gè)獨(dú)立的IP，也可以和主機(jī)共享IP，還可以在虛擬機(jī)之間組建一個(gè)局域網(wǎng)，然后在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝所需的操作系統(tǒng)，既可以是Windows，也可以是Linux，安裝過程和物理機(jī)上的操作完全一樣。虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)和主機(jī)的操作系統(tǒng)是互相獨(dú)立的，即使虛擬機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，也不會(huì)影響主機(jī)的運(yùn)行。在VMware軟件中同時(shí)運(yùn)行這些虛擬機(jī)，就相當(dāng)于打開了這幾臺(tái)服務(wù)器，通過VMware可以將使用率低、數(shù)據(jù)量小的多個(gè)服務(wù)器整合為一個(gè)物理服務(wù)器，使每臺(tái)服務(wù)器的使用率都相對提高，做到物盡其用，避免資源的浪費(fèi)。服務(wù)器數(shù)量的減少，也降低了相應(yīng)的運(yùn)營成本和能源消耗，減少了對環(huán)境的污染。

3.虛擬技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)災(zāi)難恢復(fù)上的應(yīng)用

在互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)的今天，圖書館業(yè)務(wù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全無時(shí)無刻不受到威脅，災(zāi)難恢復(fù)在這時(shí)候就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的系統(tǒng)備份，比如用ghost軟件，往往只能恢復(fù)到本機(jī)，在其他機(jī)器上恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)往往因?yàn)橛布煌斐绍浖_突，顯示藍(lán)屏而無法運(yùn)行。而虛擬化技術(shù)則沒有這個(gè)缺點(diǎn)，它的可移植性很強(qiáng)，將整個(gè)虛擬機(jī)復(fù)制到硬件配置不同的物理機(jī)，它依然可以運(yùn)行，因?yàn)樗歇?dú)立的一套虛擬硬件，無論是臺(tái)式機(jī)還是服務(wù)器，都可以順利地工作，這樣就可以大大縮短恢復(fù)服務(wù)所需時(shí)間。同時(shí)虛擬化技術(shù)本身就提供了備份、恢復(fù)和遷移的功能 。虛擬化服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎零宕機(jī)實(shí)時(shí)遷移，且無需存儲(chǔ)局域網(wǎng)（SAN）的支持，從而將任何由系統(tǒng)故障等災(zāi)難性事件帶來的威脅降低到最小。此外，由于虛擬化服務(wù)器可以被激活、重起且可在限定的時(shí)間內(nèi)重建重要的服務(wù)器，所以虛擬技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)快速成為經(jīng)濟(jì)高效且具有更高管理性能的災(zāi)難恢復(fù)（HA DR）解決方案之一。

圖1 物理連接拓?fù)鋱D

4.虛擬化平臺(tái)的架設(shè)

為便于管理，根據(jù)本館現(xiàn)有服務(wù)器的具體情況，我們統(tǒng)一選用3臺(tái)配置比較高并且規(guī)格型號(hào)相同的IBM x3850M2服務(wù)器為虛擬化整合的物理硬件，有2臺(tái)光纖交換機(jī)分別連在3臺(tái)IBM x3850M2服務(wù)器的2個(gè)HBA卡上，連接IBM DS3400磁盤陣列的雙控制器，實(shí)現(xiàn)完全交叉冗余連接，每臺(tái)服務(wù)器安裝了4個(gè)千兆以太網(wǎng)卡分別連接到H3C核心交換機(jī)的千兆交換模塊上。拓?fù)鋱D如圖1所示。

VMware Infrastructure 3.5虛擬架構(gòu)套件作為服務(wù)器虛擬化的軟件，每臺(tái)物理服務(wù)器都安裝 VMware Infrastructure 3.5的ESX Server3.5組件，后端存儲(chǔ)系統(tǒng)采用ESX Server 3.5擬化集群，在此集群上建立虛擬機(jī)應(yīng)用，利用服務(wù)器強(qiáng)大的處理能力，生成多個(gè)虛擬服務(wù)器，根據(jù)每種數(shù)字資源的需要對每臺(tái)虛擬服務(wù)器所需的硬件資源，如CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)空間等進(jìn)行劃分。在每臺(tái)虛擬服務(wù)器上都安裝配置Windows或Linux操作系統(tǒng)。

5.虛擬技術(shù)在圖書館應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)的問題

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

（1）無法識(shí)別USB接口，從而導(dǎo)致凡是利用USB加密的數(shù)據(jù)庫都無法利用虛擬機(jī)來部署。如CA數(shù)據(jù)庫、清華同方中文全文數(shù)據(jù)庫等。

（2）系統(tǒng)的備份問題，由于虛擬機(jī)無法與現(xiàn)有的磁帶庫進(jìn)行物理連接，因此備份服務(wù)器不能利用虛擬機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)備份。

（3）網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的問題，虛擬機(jī)和物理機(jī)一樣面臨著安全問題，由于所有的虛擬機(jī)配置文件都保存在后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)介質(zhì)中，要充分保證存儲(chǔ)介質(zhì)的安全和穩(wěn)定才能確保虛擬平臺(tái)的正常運(yùn)行。對虛擬機(jī)要采用與物理機(jī)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(jí)更新補(bǔ)丁程序，這樣才能最大限度保證虛擬機(jī)的安全運(yùn)行。

6.結(jié)束語

利用虛擬機(jī)整合后圖書館的數(shù)字資源無論從應(yīng)用服務(wù)的穩(wěn)定性、高可用性、合理的資源調(diào)配、快速部署等方面， 還是從節(jié)能、節(jié)電、節(jié)約空間等方面， 都比應(yīng)用前有顯著改善。

新興的虛擬化技術(shù)排除了成本和復(fù)雜性等障礙，為數(shù)字化圖書館提供了一個(gè)新的平臺(tái)。雖然虛擬化也帶來額外的管理和安全風(fēng)險(xiǎn)，但只要仔細(xì)評(píng)估需求，嚴(yán)格選擇技術(shù)方案，以保證服務(wù)質(zhì)量為宗旨，就能享受它所帶來的回報(bào)。

隨著虛擬機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，虛擬機(jī)技術(shù)將會(huì)在圖書館網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)容災(zāi)、服務(wù)器管理等方面繼續(xù)發(fā)揮重要作用，必將在自動(dòng)化業(yè)務(wù)工作方面、在個(gè)人電腦平臺(tái)上有廣闊的應(yīng)用前景。

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作者簡介：廉詩陽（1970—），男，滿族，北京電子科技職業(yè)學(xué)院工程師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)、通信。