基于VMware的圖書館數(shù)字化改造

摘 要： 圖書館數(shù)字化進(jìn)程的加速使各種應(yīng)用和館藏的數(shù)字資源越來越多，但同時顯現(xiàn)出資源利用率低、服務(wù)器資源占用多和不易維護(hù)等問題。以南京審計學(xué)院圖書館數(shù)字化改造中使用虛擬化技術(shù)為實例，介紹了VMware虛擬化技術(shù)，并使用VMware搭建數(shù)字圖書館的基礎(chǔ)架構(gòu)，從而實現(xiàn)了設(shè)備的高可用性，降低了運(yùn)營成本和風(fēng)險，使維護(hù)和管理更便捷。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化； 虛擬化； VMware； 數(shù)字圖書館

中圖分類號：TP338；G250.76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）09-24-03

Digitalization transformation of library based on VMware

Tang Jing

（Nanjing Audit University Library， Nanjing， Jiangsu 211815， China）

Abstract： The acceleration of library digitalization makes the kinds of apps and digital resources in library become more and more. However， there exists problems such as the low use ratio， huge need of servers and difficulties in maintenance. Take the library of Nanjing Audit University for example， where the virtualization technology is used during the digitized transformation， the virtualization of VMware is introduced. The infrastructure of D-lib is constructed with VMware to realize the high availability， low operating costs and risks. The maintenance and management become more convenient.

Key words： digitalization； virtualization； VMware； digital library

0 引言

數(shù)字圖書館發(fā)展一般要經(jīng)歷三個階段：基于信息資源的數(shù)字圖書館；基于集成服務(wù)的數(shù)字圖書館；基于面向用戶的數(shù)字圖書館。就數(shù)字化服務(wù)功能而言，南京審計學(xué)院圖書館還處于由傳統(tǒng)型圖書館向新型數(shù)字化圖書館平穩(wěn)過度的階段。在這個階段必然要觸及到功能性建設(shè)的問題。從2009年開始，筆者和同事對南京審計學(xué)院圖書館進(jìn)行了數(shù)字化改造。

1 背景

2009年南京審計學(xué)院圖書館能正常運(yùn)行的服務(wù)器有9臺（如表1所示），其中4臺是2007年購買的HP GL380G5服務(wù)器，分別用于匯文系統(tǒng)、金審工程自建數(shù)據(jù)庫發(fā)布服務(wù)、暢想之星非書資源數(shù)據(jù)庫和教學(xué)參考數(shù)據(jù)庫，其余5臺是2000年至2005年購買的設(shè)備，分別用于匯文opac服務(wù)、金審工程自建數(shù)據(jù)庫加工服務(wù)、定題服務(wù)、考試題庫數(shù)據(jù)庫和隨書光盤服務(wù)。所有服務(wù)器都是單機(jī)運(yùn)行，沒有冗余備份，尤其是匯文系統(tǒng)涉及全館的圖書借還工作，一旦機(jī)器發(fā)生故障將影響全館的日常工作。圖書館的主頁Web運(yùn)行在一臺PC機(jī)上，一旦PC機(jī)發(fā)生故障將嚴(yán)重影響圖書館的數(shù)字服務(wù)。圖書館當(dāng)時的存儲設(shè)備是HP EVA 8000，其裸容量為10TB，RIAD后為6TB，全部都被使用。

隨著圖書館數(shù)字化的發(fā)展，各種應(yīng)用和館藏的數(shù)字資源越來越多，所需的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也越來越多，其相應(yīng)配套設(shè)備也相應(yīng)增加，管理工作量也成倍增長。現(xiàn)有的容量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，匯文系統(tǒng)和金審工程等關(guān)鍵性數(shù)據(jù)也沒有異地冗余備份。

VMware虛擬化技術(shù)正是解決上述問題的有效方法。通過VMware虛擬化技術(shù)使我們能夠充分利用并靈活配置、管理硬件資源，提高應(yīng)用服務(wù)的可部署性、持續(xù)性和高效性。

2 VMware虛擬化技術(shù)及其主要功能概述

VMware是EMC下屬的一家獨立的軟件子公司，創(chuàng)建于1998年，它把大型機(jī)虛擬機(jī)技術(shù)帶到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)的所有領(lǐng)域。1999年，VMware發(fā)行的第一個產(chǎn)品是VMware工作站，2001年相繼發(fā)布了VMware GSX和ESX服務(wù)器進(jìn)入市場[1]。

VMware虛擬基礎(chǔ)構(gòu)架確保運(yùn)行，通過提高效率，靈活性，響應(yīng)速度來降低成本。通過虛擬設(shè)備確保VMware能快速地把所需求和資源聯(lián)系在一起。虛擬設(shè)備能夠簡化計算機(jī)構(gòu)架，顯著地降低發(fā)布應(yīng)用的成本和復(fù)雜性。這種技術(shù)適用于實現(xiàn)產(chǎn)品的服務(wù)器整合，加強(qiáng)應(yīng)用運(yùn)行的連貫性和縮短軟件開發(fā)周期。

2.1 VMware ESX Server

VMware ESX Server是一種虛擬機(jī)軟件，它是一個低成本、高效、可擴(kuò)展的虛擬主機(jī)平臺，具有高級資源管理功能。VMware ESX Server通過提高資源使用率，擴(kuò)展計算容量和最大限度地提高服務(wù)器的可管理性而將計算基礎(chǔ)構(gòu)架的總體擁有成本降至最低。

2.2 HA（High Availablility）高可用性

通過部署使用VMware HA的虛擬機(jī)可以為客戶提供一個易于使用、經(jīng)濟(jì)高效的故障切換解決方案，以保護(hù)出現(xiàn)故障的服務(wù)器。通過在資源池中的另一臺物理服務(wù)器上自動重啟虛擬機(jī)，以保護(hù)任何應(yīng)用程序。通過監(jiān)控心跳信號信息來檢測虛擬機(jī)內(nèi)部的操作系統(tǒng)故障。根據(jù)用戶定義的時間間隔，自動重啟因服務(wù)器故障而受影響的虛擬機(jī)。

2.3 DRS（Distributed Resource Scheduler）動態(tài)系統(tǒng)資源調(diào)度

DRS主要功能提取虛擬化架構(gòu)中的硬件資源。以資源池為單位，統(tǒng)一調(diào)配與管理計算資源，并且獨立于提供資源的物理服務(wù)器。以分層方式有效的組織資源池，充分利用可用的IT資源以滿足業(yè)務(wù)的需求。VMware DRS確保實現(xiàn)最高的資源利用率，同時保持業(yè)務(wù)部門對其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的控制權(quán)和自主權(quán)?？梢愿鶕?jù)業(yè)務(wù)需要，靈活地添加、刪除或重組資源池。在資源池中進(jìn)行分配更改，而不影響其他不相關(guān)的資源池。

2.4 Vmotion

Vmware Vmotion可以使運(yùn)行中的虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器實時遷移到另一臺物理服務(wù)器，它實現(xiàn)了零停機(jī)時間和連續(xù)可用的服務(wù)，并能全面保證事物的完整性。Vmotion是一種用戶創(chuàng)建動態(tài)、自動化、自我優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵促成技術(shù)。

3 南京審計學(xué)院圖書館數(shù)字化改造

3.1 改造原則

對圖書館數(shù)字化改造遵循以下原則。

⑴ 完整性，方案必須能夠完全滿足數(shù)字圖書館業(yè)務(wù)發(fā)展需求，能夠站在圖書館數(shù)字化角度建設(shè)一個真正統(tǒng)一計算存儲平臺架構(gòu)，以滿足各項服務(wù)要求。

⑵ 穩(wěn)定性，改造方案和設(shè)備必須成熟穩(wěn)定，具體體現(xiàn)在設(shè)備本身的高可靠性以及高可用性方案的保障，在業(yè)界廣泛使用并擁有好評，此外還能夠提供完善、高質(zhì)量的服務(wù)保障。

⑶ 可擴(kuò)展性，可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)、科學(xué)地選擇方案和設(shè)備，降低總體擁有成本，可根據(jù)圖書館的發(fā)展來進(jìn)行靈活擴(kuò)展，架構(gòu)能夠靈活擴(kuò)展，滿足未來3-5年擴(kuò)展要求。

⑷ 高性能，改造配置的服務(wù)器、存儲設(shè)備必須提供高性能特性，能夠滿足圖書館未來3-5年的發(fā)展要求，并留有性能擴(kuò)展余量。

⑸ 先進(jìn)性，改造的方案和設(shè)備必須采用主流和代表未來發(fā)展方向的技術(shù)。

3.2 改造后的軟硬件配置

改造后南審圖書館所有軟硬件配置如表2所示。

3.3 改造后的架構(gòu)

經(jīng)過一期和二期改造，我們基本實現(xiàn)了數(shù)字化圖書館改造初期制定的預(yù)定目標(biāo)。南京審計學(xué)院圖書館目前的信息化硬件基礎(chǔ)架構(gòu)采用DELL PowerEdge M1000e刀片服務(wù)器機(jī)箱和EMC CX4-480存儲、EMC VNX 5500存儲構(gòu)建。5臺DELL PowerEdge M710和3臺DELL PowerEdge M820刀片服務(wù)器安裝在DELL PowerEdge M1000e刀箱內(nèi)，利用光纖交換模塊與EMC CX4-480和EMC VNX 5500存儲連接，服務(wù)器安裝VMware vSphere 5.1服務(wù)器虛擬化軟件構(gòu)建了虛擬化環(huán)境，部署虛擬機(jī)以承載圖書館的大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)?，F(xiàn)在圖書館虛擬機(jī)有32個之多，其中在運(yùn)行的虛擬機(jī)26個，分別是各種數(shù)據(jù)商的數(shù)據(jù)庫鏡像、自建特色數(shù)據(jù)庫、圖書館Web等（如圖1所示）。同時在底層服務(wù)器上安裝了虛擬環(huán)境安全優(yōu)化平臺——趨勢防病毒軟件，防護(hù)單臺物理機(jī)上的所有虛擬服務(wù)器之間的互相攻擊和病毒傳播。我們在兩個站點的存儲之間，把需要通過SRM保護(hù)的磁盤分別做了底層的數(shù)據(jù)同步，以保證兩個站點之間的數(shù)據(jù)一致性；對匯文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也建立的包含一致性組校驗的數(shù)據(jù)同步。同時通過VMware vSphere Site Recovery Manager虛擬化站點容災(zāi)軟件構(gòu)建虛擬化高可用容災(zāi)平臺，以應(yīng)對計劃外存儲因意外宕機(jī)而導(dǎo)致的虛擬化環(huán)境宕機(jī)。配置的SRM的數(shù)據(jù)同步通過EMC 存儲底層的同步軟件MirrorView來實現(xiàn)，此同步方式保證了同步數(shù)據(jù)的一致性，并且不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，也不占用本地服務(wù)器資源。圖2為南京審計學(xué)院圖書館數(shù)字化項目拓?fù)鋱D。

4 虛擬化帶來的好處

4.1 利用率高

通過提高利用率和實現(xiàn)自動化獲得高效率，將硬件的利用率從5%-15%提高到80%以上。沒有部署VMware虛擬化之前，一臺服務(wù)器最多上2-3個應(yīng)用，且不能保證各應(yīng)用之間不會出現(xiàn)搶占資源、相互沖突的問題?，F(xiàn)在一臺服務(wù)器上可以虛擬出N個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)相互獨立互不干擾，其性能、使用資源一目了然，且根據(jù)實際可以調(diào)控。

4.2 安全性高

通過High Availability，VMotion，StorageVMotion等功能，使虛擬機(jī)可以在使用的情況下在服務(wù)器和存儲之間遷移。應(yīng)用可以保持不間斷服務(wù)，在VMware的服務(wù)器硬件出現(xiàn)故障后，虛擬機(jī)自動切換到其他服務(wù)器上繼續(xù)運(yùn)行；存儲的硬盤、機(jī)籠等硬件出現(xiàn)故障，對于事先做過虛擬化站點容災(zāi)的關(guān)鍵性應(yīng)用，通過VMware vSphere Site Recovery Manager虛擬化站點容災(zāi)軟件設(shè)置的計劃任務(wù)，可以在第一時間使服務(wù)從備用的存儲上啟動。不會因為硬件故障導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、服務(wù)器崩潰等現(xiàn)象，使服務(wù)保持不間斷，以保證服務(wù)器的安全。安全性還體現(xiàn)在，如果對關(guān)鍵性應(yīng)用進(jìn)行更改，快照功能的使用可以在虛擬機(jī)部署出現(xiàn)錯誤時恢復(fù)到更改之前的狀態(tài)。自從部署了虛擬化軟件后，南審圖書館在服務(wù)遷移、軟件更新、數(shù)據(jù)更新、硬件更換等實現(xiàn)了不停機(jī)在線作業(yè)。

4.3 節(jié)約資金，大幅度降低成本

可使基礎(chǔ)架構(gòu)成本降低20%以上，運(yùn)營成本減少30%以上。南京審計學(xué)院圖書館現(xiàn)有應(yīng)用30個，如果是在以前，一個應(yīng)用一個服務(wù)器的方式最少需要購買25臺以上的服務(wù)器，現(xiàn)在應(yīng)用VMware之后，在8臺刀片服務(wù)器上虛擬出了28個服務(wù)器；全館共有服務(wù)器12臺（如表2所示），不僅滿足了全部需求還留有富余。

4.4 反應(yīng)迅速，縮短周期

能夠快速響應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需要，部署快速便捷，節(jié)約時間。使用VMware虛擬化后，搭建一個新的虛擬機(jī)在有模板的情況下只需幾分鐘就能完成，上一個新的應(yīng)用一般只需一天。不像以前上新的應(yīng)用就需要等待購買新服務(wù)器。

4.5 可擴(kuò)展性強(qiáng)，擴(kuò)展方便

當(dāng)應(yīng)用越來越多，虛擬機(jī)的數(shù)量達(dá)到上限時，只需在新的服務(wù)器（品牌、規(guī)格沒有限制）上部署VMware虛擬化軟件就能把新服務(wù)器加入到現(xiàn)有的虛擬化架構(gòu)內(nèi)，從而使服務(wù)器負(fù)載降低并能承載更多的應(yīng)用。如南審圖書館在一期改造時購買了5臺DELL PowerEdge M710刀片服務(wù)器，部署了虛擬化軟件，使用兩年后，隨著應(yīng)用增加，服務(wù)器負(fù)載變大，在二期改造時又購買了3臺DELL PowerEdge M820刀片服務(wù)器并安裝了VMware軟件，直接加入原有的虛擬化架構(gòu)，解決了問題。

4.6 簡化架構(gòu)，管理方便統(tǒng)一

傳統(tǒng)的機(jī)架式服務(wù)器每個服務(wù)器都需要連接存儲、網(wǎng)絡(luò)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和電源，機(jī)房的線路如蜘蛛線密密麻麻，管理起來也不方便?，F(xiàn)在使用了刀片+存儲+VMware架構(gòu)之后，線路簡化了，更換設(shè)備也方便。使用統(tǒng)一的管理界面，所有虛擬機(jī)在同一界面顯示，不需要逐個機(jī)器輪流切換使用了。

5 結(jié)束語

南京審計學(xué)院圖書館在數(shù)字化圖書館建設(shè)過程中，使用VMware虛擬化技術(shù)完成了基礎(chǔ)架構(gòu)的搭建。解決了物理服務(wù)器資源利用率低與應(yīng)用需求服務(wù)器資源大的矛盾，解決了維護(hù)不易、應(yīng)用搭建完成上線周期長等問題。提高了維護(hù)管理水平，降低了硬件投資成本，降低了能耗，提高了機(jī)器使用率，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，提升了數(shù)據(jù)恢復(fù)和備份能力，保障了數(shù)據(jù)安全，為圖書館數(shù)字化建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)。同時，強(qiáng)大的可擴(kuò)展性可以滿足后期數(shù)字化圖書館的建設(shè)需求。

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