服務器虛擬化在圖書館中的應用

尤永 劉丹

摘 要： 大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，虛擬化技術已經(jīng)在廣泛應用在各個領域，本文主要介紹虛擬化技術及其在圖書館領域的應用，涉及服務器虛擬化技術的研究背景及優(yōu)勢。

關鍵詞：服務器虛擬化 圖書館

Abstract：Big data era has come， virtualization technology has been widely used in various fields， this paper mainly introduces the virtualization technology and its application in the field of library， involving the server virtualization technology background and advantages.

Keyword：Server virtualization Library

中圖分類號：G25 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0043-02

一、虛擬化技術概述

1.虛擬化技術的研究背景

通過對近五年來的期刊研究熱詞詞頻分析檢索，發(fā)現(xiàn)虛擬化已經(jīng)是成為了目前圖書館領域主流的技術。以下是熱詞推薦表，從中可以清楚的看到，虛擬化技術已經(jīng)發(fā)展的比較成熟了，涉及的種類也比較多，受到廣泛的關注，是研究的熱點，涉及了與虛擬化相關的多個方面。

2.服務器虛擬化技術的內(nèi)涵

虛擬化技術的發(fā)展可追溯到20 世紀六、七十年代，當時克里斯托弗在《計算機分時應用》一文中首次提到了virtualization （ 虛擬化） 一詞[1]，隨后IBM 公司于1972 年發(fā)布了用于創(chuàng)建靈活大型主機的虛擬機（ VM） 技術，可實現(xiàn)根據(jù)動態(tài)的需求快速而有效地使用各種資源的效果[2]。

服務器虛擬化是將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，或者讓幾臺服務器變成一臺服務器來用，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)服務器整合。它是一種方法，能夠通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序，并隨時隨地能將服務器資源分配給最需要它們工作的來負載，從而避免為單個工作負載峰值而儲備過多的資源，減輕服務器的負擔。[3]

3.國內(nèi)相關文獻研究現(xiàn)狀分析

為了確保數(shù)據(jù)的準確性與專業(yè)性，本研究利用了專業(yè)分析軟件（萬方創(chuàng)新助手），采用文獻計量學的研究方法，通過構(gòu)造主題詞檢索式對國內(nèi)外公開發(fā)表的相關期刊、論文等進行統(tǒng)計分析，得出了服務器虛擬化技術在圖書館領域的研究現(xiàn)狀。檢索式采用的是主題=圖書館 AND （服務器虛擬化 OR 虛擬化技術），產(chǎn)生了如下分析結(jié)果：

圖表1 文獻總體產(chǎn)出統(tǒng)計表

圖表2.近十年中文期刊論文分布列表

圖表3. 主題為服務器虛擬化或虛擬化技術的cnki檢索結(jié)果表

從圖表1和圖表2可以看出，服務器虛擬化或虛擬化技術在圖書館方面的應用研究文獻還不是很多，相對于圖表3所顯示的服務器虛擬化或虛擬化技術在其他領域的研究，無論從發(fā)文數(shù)量上還是深度上都處于起步階段。虛擬化技術也是近幾年新興起來的高新技術，發(fā)展趨勢也呈逐年遞增態(tài)勢，研究的廣度與深度也在不斷加強。

二、服務器虛擬化在圖書館的應用

1.圖書館服務器虛擬化的必要性

圖書館作為文獻資料的收集及使用地，肩負著教學科研、文化傳播等重要職能，作為數(shù)據(jù)的集合體，越來越多不同種類，不同形式的數(shù)據(jù)涌入到我們的圖書館，尤其在當今大數(shù)據(jù)時代，電子文獻資源已經(jīng)成為各個圖書館的主要文獻保障資源，數(shù)據(jù)量成幾何級增長，各式各樣的數(shù)據(jù)庫也層出不窮，視頻資源，流媒體，電子圖書，隨書光盤等等數(shù)字資源對我們圖書館的服務器形成了巨大挑戰(zhàn)，存儲容量及存儲結(jié)構(gòu)都和以往有很大不同。面對如此多的數(shù)字形式，往往一臺服務器上都要裝上十幾個不同的數(shù)據(jù)庫，導致有的應用程序不兼容，數(shù)據(jù)庫無法正常使用。不同終端對操作系統(tǒng)也有不同的要求，無法滿足眾多數(shù)據(jù)庫同時存在于一臺物理服務器的需求。在管理員管理資源上也存在著巨大難度及隱患，一旦這臺服務器宕機，則在其上所運行的程序?qū)o法繼續(xù)運行，數(shù)據(jù)庫將無法使用，直到這臺服務修理完成，更嚴重的話將重新安裝程序數(shù)據(jù)庫等，需要大量人力物力，費時費力，影響正常使用。

2.虛擬化之前面臨的問題

實施服務器虛擬化之前，圖書館應用程序數(shù)量較多、服務器數(shù)量有限，并且利用率較低，主要存在以下問題：

2.1服務器利用率低

機房內(nèi)運行的大部分機器的利用率都非常低，由于一臺服務器只能有一個操作系統(tǒng)，受系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺的限制，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過15%，大量的系統(tǒng)資源被閑置。

2.2可管理性差

首先是可用性低，幾乎每個應用服務器都是單機，如果哪臺服務器出現(xiàn)故障，相對應的業(yè)務也將中斷，影響讀者對圖書館資源的正常使用。其次是系統(tǒng)維護、升級和擴容時需要停機進行，也將造成應用中斷，其中包括一些重要業(yè)務系統(tǒng)，一旦中斷服務影響很大。

2.3兼容性差

目前，很多高校都在建設分校，這就包括建設新的圖書館，一些之前安裝在本地的平臺由于種種原因，無法將其系統(tǒng)和應用程序重新安裝到新的服務器上，遷移到其他服務器上，需要和舊系統(tǒng)兼容的系統(tǒng)。新的軟件包括操作系統(tǒng)和應用軟件無法運行在老的硬件平臺，而老的代碼有時候也很難移植到新的硬件平臺上。例如：由于各種資源數(shù)據(jù)庫不同公司分別開發(fā)，需要的運行的軟硬平臺很多時候不能保證兼容。為節(jié)省時間、物力和保持系統(tǒng)部署的順利，只能用增加服務器單獨部署的方法來解決。

2.4成本高

服務器和存儲購置成本高，維護成本遞增，也不得不考慮。隨著應用的不斷增加，服務器數(shù)量也跟著增加，每年要支出高額購置費用不說，還有部分服務器已經(jīng)過保修期，部件逐漸進入老化期，維護、維修預算費用也逐年增加。

2.5應用系統(tǒng)維護困難

很多應用系統(tǒng)都是多年前由廠家安裝的，由于時間過長，安裝介質(zhì)、驅(qū)動等內(nèi)容丟失，已經(jīng)很難再把這些應用重新部署到新發(fā)服務器平臺。

2.6新應用上線緩慢

采用傳統(tǒng)的物理服務器，新資源從立項、報批到采購、實施和部署，時間久、周期長。新的電子資源數(shù)據(jù)庫需要等硬件設備搭建完成后才可進行數(shù)字資源的上線，拖延了資源的上新速度。

3.解決方法及案例分析

為解決以上問題，提高服務器資源的使用率，降低設備采購成本，提高業(yè)務的連續(xù)性以及為將來新應用系統(tǒng)建設提供一個靈活的資源使用平臺，服務器進行虛擬化整合是當前普遍運用的技術。

經(jīng)過產(chǎn)品可行性分析和市場調(diào)研，我們對圖書館運用服務器虛擬化的情況進行了初步了解。目前，虛擬化技術在圖書館的應用已經(jīng)比較普遍和完善了，國內(nèi)很多的高校、普教等早已開始部署應用服務器虛擬化平臺系統(tǒng)，比較有代表性的屬人大圖書館，之前人大圖書館擁有60多臺服務器，應用系統(tǒng)和本地數(shù)據(jù)庫60多個，分別安裝在不同的服務器上，經(jīng)過長期的建設，存在很多問題。如資源利用率偏低、機房空間越來越小、服務器的高耗能、業(yè)務連續(xù)性無法保證、管理復雜、繁瑣、成本高等等。人民大學通過8臺HP DL580機架式服務器和一臺HP刀片機，基本實現(xiàn)了圖書館應用系統(tǒng)的全部虛擬化。大大提高了服務效率，新應用系統(tǒng)部署速度也得到提高，有效降低了采購、維護成本，系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性也得到了有效保障。

虛擬化技術的應用可謂非常廣泛，首都師范大學就利用服務器虛擬化技術搭建了試驗教學平臺。通過引入一臺高性能的戴爾PE6950服務器和VMwareVsphere的虛擬軟件，以非常經(jīng)濟的投入搭建出了一個先進的實驗教學平臺。該平臺不僅能夠以簡單的方式模擬出各種IT環(huán)境，高效地支持各學科的實驗教學，而且能夠更好地支持在操作系統(tǒng)和多核計算等方面的教研活動。該平臺雖然結(jié)構(gòu)簡單，但功能強大，其平臺的建成使得實驗教學在實踐和理論上都向前邁進了一大步。第一，靈活虛擬。利用Vsphere虛擬化平臺的強大性能，教師在實驗課中可根據(jù)學生的數(shù)量多少劃分出相應的虛擬機，并給每個學生都分配一臺虛擬化的服務器，讓學生在其上實踐所學的各種計算機基礎知識，比如安裝Unix、Linux、Solaris和Windows等不同的操作系統(tǒng)，進行應用軟件的配置和優(yōu)化等等；第二，應用提升。利用虛擬系統(tǒng)可以自由分割、隨意組合的特點，教師在實驗課中可將不同的系統(tǒng)，包括DNS系統(tǒng)、網(wǎng)站系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)和安全證書等安裝在相互獨立的虛擬機中，再組合成一個功能齊全的網(wǎng)絡應用環(huán)境，讓學生以身臨其境的方式，深入探尋IT網(wǎng)絡的運作規(guī)律；第三，開拓視野。教師可以因材施教，給學習得比較深入的學生分配多個虛擬機，讓其將自己編寫的各種程序放在不同的操作系統(tǒng)平臺上進行調(diào)試，或讓其在虛擬的異構(gòu)平臺上模擬各種應用和網(wǎng)絡服務，使其實踐能力和視野得到進一步的提高?？傊?，有個服務器虛擬化技術，我們的工作效率大大提高，利用有限的人力物力資源，實現(xiàn)最優(yōu)化，易于管理，互不干擾，大大減輕了工作量，節(jié)約了成本。

除了高校計算機中心、圖書館外，還有很多社會機關、企事業(yè)單位、公共圖書館等都在利用虛擬化技術來實現(xiàn)科學管理，降低成本，提高效率。

4.服務器虛擬化的優(yōu)勢

4.1提高設備資源的利用率

通過合理的技術手段對主機（服務器）系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)進行合理整合，提高主機設備和存儲設備等資源的利用率。整合完成后，在資源被完全利用的基礎上大大減少服務器的數(shù)量，并使用統(tǒng)一管理平臺對所有主機進行管理；增加高性能存儲設備，解決存儲與服務器之間的性能瓶頸，實施數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理，降低系統(tǒng)管理的成本，提高系統(tǒng)運維與進一步擴展的經(jīng)濟性。

4.2保障業(yè)務的連續(xù)性

傳統(tǒng)單一物理機遇到硬件故障、軟件故障或者擴容時需要停掉所有業(yè)務，關機進行維修，造成應用的中斷，由于維修時間的不確定性，嚴重影響了圖書館正常業(yè)務的開展。服務器虛擬化整合后，可以通過在線遷移功能將虛擬機遷移至兩一臺物理機上，所需時間短，操作簡便，所有業(yè)務正常開展，有充足的時間來維修損壞的服務器。

4.3降低運維工作的復雜性

在合理的主機和存儲系統(tǒng)整合的基礎上，在保證應用系統(tǒng)持續(xù)運行的前提下，減少物理主機的數(shù)量，簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，配置服務器統(tǒng)一管理平臺，降低主機和存儲系統(tǒng)的日常維護工作量。簡單高效的IT系統(tǒng)運維管理也能避免系統(tǒng)人工維護造成的不穩(wěn)定性和不確定性。

4.4提高圖書館信息化服務能力

通過主機與存儲系統(tǒng)的整合，實現(xiàn)對現(xiàn)有的資源的合理利用，實現(xiàn)針對為不同的應用系統(tǒng)配置不同的設施資源，從而提高電子政務系統(tǒng)的整體業(yè)務性能。實現(xiàn)電子政務系統(tǒng)的基礎資源共享，提高信息化條件下圖書館的管理能力與服務水平。提供數(shù)字化、網(wǎng)絡化的、高速和穩(wěn)定的綜合保障管理服務及公共信息服務，使信息化成果惠及全校師生。

4.5為后續(xù)發(fā)展打下基礎

設計、搭建合理的服務器虛擬化平臺和存儲架構(gòu)，可以在解決現(xiàn)有傳統(tǒng)物理服務器問題的基礎上，能提供更多的未來系統(tǒng)擴展能力，為圖書館信息化平臺未來的應用系統(tǒng)及所需資源的動態(tài)擴展提供一個良好的和開放的IT架構(gòu)。

參考文獻

[1]LinuxIDC.com.服務器虛擬化微軟被VMware 壓制十余年[EB/OL].[2014-05-06].http：//servers.pconline.com.cn/news/1205/2780504_all.html.

[2]張曉. 服務器虛擬化在數(shù)字圖書館建設中的應用[J]. 圖書情報工作，2014，S2：174-176.

[3]博威云計算專家.使用VMware Infrastruct 構(gòu)建虛擬化企業(yè)[EB/OL].[2014-05-06].http：//www.boway. net /yzjs /x86xnh /2013144.shtml.