高職院校圖書館虛擬化電子閱覽室系統(tǒng)建設(shè)研究

邢　強(qiáng)

(天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津　300350)

高職院校圖書館虛擬化電子閱覽室系統(tǒng)建設(shè)研究

邢強(qiáng)

(天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300350)

摘要：高職學(xué)院圖書館虛擬化電子閱覽室建設(shè)是學(xué)院智能共享型資源庫建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。文本分析了虛擬化技術(shù)在電子閱覽室建設(shè)方面的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了基于虛擬化技術(shù)的電子閱覽室整體建設(shè)方案，提出了相關(guān)原則與要求，對(duì)學(xué)院軟實(shí)力建設(shè)是一個(gè)整體推動(dòng)。

關(guān)鍵詞：圖書館；虛擬化；電子閱覽室；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；共享型資源庫

隨著網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及和智能共享型系統(tǒng)建設(shè)的普遍應(yīng)用，高職學(xué)院的內(nèi)涵發(fā)展實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化。教師與學(xué)生學(xué)習(xí)與獲取知識(shí)的途徑越來越依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。圖書館作為高職學(xué)院教學(xué)資源庫和文獻(xiàn)資源庫的重要組成部分，正在成為師生智能共享型知識(shí)的資源中心，而圖書館電子閱覽室建設(shè)則成為實(shí)現(xiàn)智能共享型教學(xué)與文獻(xiàn)資源庫系統(tǒng)建設(shè)的重要載體。

電子閱覽室是利用云計(jì)算服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)通信、移動(dòng)智能體等技術(shù)，對(duì)磁盤、光盤、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等智能共享型資源庫進(jìn)行整合，并集閱覽、咨詢、培訓(xùn)、服務(wù)功能為一體的現(xiàn)代化多功能閱覽室，是向師生提供更多的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方式，多類型文獻(xiàn)知識(shí)，拓展電子閱覽室實(shí)現(xiàn)共享性、實(shí)時(shí)性服務(wù)功能，提升學(xué)院軟實(shí)力建設(shè)的一個(gè)重要的文獻(xiàn)資源中心。但移入新興技術(shù)高效、合理、低耗地建設(shè)電子閱覽室需要很多高端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作支撐，因此，高職院校智能共享型教學(xué)資源和文獻(xiàn)資源建設(shè)是擺在高職院校軟實(shí)力建設(shè)的一個(gè)重要課題。

一、電子閱覽室建設(shè)面臨的困難

目前電子閱覽室大都還是傳統(tǒng)技術(shù)型PC機(jī)的模式，而PC機(jī)模式具有采購部署成本高、資源閑置浪費(fèi)、后期管理維護(hù)困難、安全性差等諸多問題，缺乏智能型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，不能滿足當(dāng)今資源共享與實(shí)時(shí)的要求。因此，構(gòu)建一個(gè)低成本、易于管理、安全性高的電子閱覽室，快速有效地部署、維護(hù)、管理本地及遠(yuǎn)程用戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都成為圖書館管理者必須面對(duì)的難題。目前存在的主要問題是：

(一)開放環(huán)境與高使用率之矛盾

通常電子閱覽室的PC終端是置于開放環(huán)境中的，高等職業(yè)院校也不例外，其狀況是：使用者(學(xué)生)頻繁變換，其個(gè)性風(fēng)格、使用習(xí)慣、使用公共資源態(tài)度等，在不同的高職生中會(huì)有種種差別。這樣，首當(dāng)其沖的是使計(jì)算機(jī)硬件出現(xiàn)丟失損壞，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致軟件故障，進(jìn)而大大增加了維護(hù)成本。一般說來，一所擁有200多臺(tái)終端的院校電子閱覽室，日常日均上線12個(gè)小時(shí)，那么經(jīng)過五年運(yùn)行，90%的計(jì)算機(jī)PC進(jìn)行過芯片級(jí)的維修，尤其是到使用期的第四第五個(gè)年頭，故障率更是頻發(fā)，多次大修過的計(jì)算機(jī)已進(jìn)入生命周期的最后階段，管理者維護(hù)壓力巨大，導(dǎo)致學(xué)生讀者怨聲載道。

(二)終端成本高，壽命短，總成本不斷遞加

在電子閱覽室的建設(shè)、運(yùn)行中，終端的采購、維護(hù)保養(yǎng)和軟件投入費(fèi)用是資金的主要部分。隨著PC的逐步老化，重新采購又勢(shì)在必行，因此投入總成本逐年增加，以致使用成本居高不下。

(三)傳統(tǒng)電子閱覽終端升級(jí)和對(duì)接不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、智能化等建設(shè)，使管理要素及資源投入的力度難度加大

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速推進(jìn)，圖書館納入學(xué)院智能共享型資源庫和文獻(xiàn)資源庫應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)勢(shì)在必行，因此傳統(tǒng)電子閱覽體系亟需要進(jìn)行系統(tǒng)以及軟件的升級(jí)更新和改造。而完成這些工作，其各項(xiàng)資源(如技術(shù)包括硬件和軟件、人力、時(shí)間等)，以及新技術(shù)培訓(xùn)和管理等，都顯然凸顯了難度，因此虛擬化技術(shù)來建設(shè)電子閱覽室，是今后的一個(gè)方向。

二、虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)之內(nèi)容

(一)服務(wù)器虛擬化

將服務(wù)器的物理資源抽象成為邏輯資源，讓一臺(tái)物理服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受物理上的界限，而是讓CPU、磁盤、內(nèi)存、I/O等硬件設(shè)備變成可以動(dòng)態(tài)管理的 “信息資源池”，從而提高信息資源利用率。簡化系統(tǒng)的管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的整合，讓IT對(duì)現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的變化更具有適應(yīng)力，這就是所謂服務(wù)器虛擬化。

(二)桌面虛擬化

桌面虛擬化是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，使得電腦桌面使用的安全性與靈活性得到保證?？梢酝ㄟ^很多設(shè)備，在任何地點(diǎn)，各種時(shí)間訪問在網(wǎng)絡(luò)上存儲(chǔ)的屬于個(gè)人的桌面系統(tǒng)。

桌面虛擬化依賴服務(wù)器虛擬化，在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上進(jìn)行服務(wù)器的虛擬化，生成大量獨(dú)立的私有虛擬桌面操作系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議信號(hào)發(fā)送到終端設(shè)備。用戶終端通過網(wǎng)絡(luò)登陸到虛擬的主機(jī)上，只需要記住對(duì)應(yīng)的用戶名和密碼以及網(wǎng)關(guān)信息，即可隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己私有的桌面系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)多用戶。

通過與IAAS結(jié)合，桌面虛擬化系統(tǒng)也演變成桌面云。IAAS提供基礎(chǔ)資源平臺(tái)，桌面虛擬化技術(shù)和云平臺(tái)的完美融合達(dá)到類似于SAAS一樣的效果，這便是DAAS。

(三)瘦客戶端

瘦客戶端(Thin Client)，就是指向“在客戶端-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)體系中的一個(gè)基本無需應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)終端。 它通過一些協(xié)議和服務(wù)器通信，進(jìn)而接入局域網(wǎng)。作為應(yīng)用程序平臺(tái)的Internet的到來為企業(yè)應(yīng)用程序提供了一個(gè)全新的領(lǐng)域：一個(gè)基于Internet/intranet的應(yīng)用程序運(yùn)用一個(gè)只包含一個(gè)瀏覽器的瘦客戶端。這個(gè)瀏覽器負(fù)責(zé)解釋、顯示和處理應(yīng)用程序的圖形用戶界面(GUI)和它的數(shù)據(jù)。這樣的一個(gè)應(yīng)用程序只需要被安裝在一個(gè)Web服務(wù)器上，用戶可以自動(dòng)接收升級(jí)，一個(gè)解決方案僅需要部署一次”(百度文庫)。

三、虛擬電子閱覽室建設(shè)方案設(shè)計(jì)

(一)建設(shè)目標(biāo)

目標(biāo)設(shè)定為把各方面：

1．終端用戶的良好桌面體驗(yàn)。

2．盡可能保證使用者原始使用習(xí)慣，保證系統(tǒng)簡單易上手。

3．信息及服務(wù)集中管理，保障系統(tǒng)軟件和硬件安全性。

4．對(duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)做高度的冗余處理，保證信息與服務(wù)的可靠性。

5．降低桌面的維護(hù)費(fèi)及成本投入。

6．通過使用瘦終端機(jī)大幅降低電子閱覽室維護(hù)成本，減少機(jī)房的維護(hù)量與維護(hù)開銷。

7．建立虛擬化池，滿足電子閱覽室學(xué)生可以同時(shí)閱覽的需求。

8．充分利用原有設(shè)備與新技術(shù)相結(jié)合，降低維護(hù)費(fèi)用至傳統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的30%以下，實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比功能擴(kuò)展。

(二)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)校園網(wǎng)實(shí)際情況如圖1所示，桌面終端可以部署在電子閱覽室與各多媒體教室，通過校園網(wǎng)絡(luò)連接到桌面虛擬化平臺(tái)。桌面虛擬化臺(tái)由刀片服務(wù)器、光纖交換機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備組成，部署單獨(dú)的安全域中。服務(wù)器上部署服務(wù)器虛擬化建立終端桌面資源池；同時(shí)，在服務(wù)器上虛擬出服務(wù)器供桌面交付、桌面運(yùn)維管理系統(tǒng)和AD來確保桌面虛擬化平臺(tái)高效運(yùn)行。使用服務(wù)器端與終端分離的方法，在客戶端實(shí)現(xiàn)服務(wù)與硬件分離。

圖1　虛擬桌面邏輯拓?fù)?/p>

通過使用客戶端，一定幅度降低電子閱覽室升級(jí)與維護(hù)開銷，使電子閱覽室具備極高的可維護(hù)性，系統(tǒng)與軟件集中維護(hù)，設(shè)定權(quán)限，保障系統(tǒng)與軟件的安全性。易于擴(kuò)展，接入便捷，僅需ICA客戶端軟件就能滿足常規(guī)PC的虛擬化接入，再升級(jí)費(fèi)用低，部署成本隨接入客戶端數(shù)量增長幅度下降。

虛擬化服務(wù)器端承載各操作系統(tǒng)，也依舊滿足TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，邏輯拓?fù)湟琅f同常規(guī)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

客戶端為滿足學(xué)生的使用習(xí)慣，對(duì)客戶機(jī)服務(wù)的系統(tǒng)確定為Windows 7操作系統(tǒng)。客戶Windows 7系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)地址池獲得IP地址，并使用AD域方式登錄客戶地址資源，所以需要分配的服務(wù)器角色為DHCP(動(dòng)態(tài)地址非配)，AD域控制器。

針對(duì)服務(wù)器平臺(tái)還需要添加的服務(wù)器角色為DDC(桌面交付控制)控制器，Web(網(wǎng)站網(wǎng)頁服務(wù))服務(wù)器，License(序列號(hào)證書服務(wù))服務(wù)器。

本方案著力于適應(yīng)使用者的操作習(xí)慣，使用VDI(桌面虛擬化)方式進(jìn)行部署，因此，虛擬機(jī)課各自行安裝指定教學(xué)應(yīng)用軟件。

服務(wù)器端使用SAN光存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，所有虛擬機(jī)實(shí)際安裝在存儲(chǔ)磁盤中，刀片機(jī)使用較大內(nèi)存滿足所有虛機(jī)同時(shí)運(yùn)行。

(三)設(shè)備選型

1.服務(wù)器選型。作為虛擬化系統(tǒng)，所有服務(wù)全部承載在服務(wù)器上，因此要保證服務(wù)器端的高性能與高可用性，電子閱覽室必需配備機(jī)柜。本方案決定使用刀片服務(wù)器承載整套IT應(yīng)用。綜合考慮，決定采用曙光系列相關(guān)解決方案。相對(duì)而言，曙光產(chǎn)品線較全，硬件結(jié)合性好，特性支持通用，比較適合虛擬化場(chǎng)景的IT后臺(tái)構(gòu)建。

2.刀箱選型。刀箱依然使用曙光刀箱系列，此方案中使用刀片數(shù)量不大，因此使用相對(duì)小的刀箱即可滿足需求，該設(shè)計(jì)中使用曙光TC3600系列刀片機(jī)箱。

3.存儲(chǔ)選型。為盡可能保證硬件兼容性和產(chǎn)品特性共用，存儲(chǔ)依舊使用曙光的磁盤陣列，選擇使用型號(hào)DS600-G10作為存儲(chǔ)。

4.瘦終端選型。作為教學(xué)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)終端性能要求相對(duì)較低，對(duì)外設(shè)接入也有部分要求，綜合考慮建議使用啟云AV100E瘦終端。主要使用該終端3個(gè)USB口和1個(gè)VGA口， 分別連接鍵盤鼠標(biāo)和其他USB拓展設(shè)備，其輸入數(shù)據(jù)均不在該終端上運(yùn)行，而是直接以類似總線的方式通過網(wǎng)絡(luò)訪問后臺(tái)虛擬化服務(wù)器。

(四)方案實(shí)施

本方案的基礎(chǔ)架構(gòu)包括桌面虛擬化相關(guān)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，包括刀片服務(wù)器、磁盤陣列存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，如圖2所示對(duì)這些基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

圖2　基礎(chǔ)架構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)組建。桌面虛擬化平臺(tái)部署在電子閱覽室，使用4片曙光刀片服務(wù)器作為虛擬化服務(wù)器。將刀片服務(wù)器每片都連接光纖分別到兩臺(tái)光纖交換機(jī)上，保證冗余，刀片存儲(chǔ)上預(yù)留6TB容量供使用，刀片服務(wù)器，刀片存儲(chǔ)于光纖交換組成SAN網(wǎng)絡(luò)。刀片服務(wù)器對(duì)外雙線分別連接兩臺(tái)電子閱覽室內(nèi)部三層接入交換機(jī)，鏈路做Etherchannel綁定，兩臺(tái)接入交換機(jī)使用VRRP，保證冗余，設(shè)置PAT內(nèi)網(wǎng)地址段為192.168.0.0/24。電子閱覽室內(nèi)部用戶直接連接該交換機(jī)訪問服務(wù)器。接入交換機(jī)直接連接校園骨干網(wǎng)交換機(jī)，遠(yuǎn)程用戶通過校園網(wǎng)骨干交換機(jī)直接訪問電子閱覽室的虛擬中心平臺(tái)。

2.IP地址規(guī)劃。本方案使用IPv4地址，綜合目前需求考慮，服務(wù)器主機(jī)使用192.168.0.0/24地址段，虛擬機(jī)使用192.168.1.0/24地址段。由于網(wǎng)絡(luò)出口使用了PAT(過載NAT)，所以內(nèi)網(wǎng)可以使用私有IP地址段，考慮到日后可能的擴(kuò)展性，決定為該物理位置預(yù)留14個(gè)地址空間，使用192.168.0.0/28，主服務(wù)器4臺(tái)使用192.168.0.1～192.168.0.4做地址，其余留作擴(kuò)展。為滿足電子閱覽室需求，要為學(xué)生客戶端至少提供60個(gè)桌面地址，6個(gè)服務(wù)器地址，為實(shí)現(xiàn)其高擴(kuò)展性，使用192.168.1.0/24地址段作為其地址，其中承載Windows Server2008的虛擬機(jī)服務(wù)器使用192.168.1.1～192.168.1.10，其他承載Windows 7的虛擬機(jī)客戶端使用192.168.1.11～192.168.1.254。

3.服務(wù)器平臺(tái)搭建。通過使用曙光TC3600刀片服務(wù)中心，使用4片刀片服務(wù)器構(gòu)成服務(wù)器組，具體連接情況如圖3所示：

圖3　刀片服務(wù)器連接

其中四臺(tái)刀片與交換機(jī)連接均為雙線接入，并用Etherchannel(以太網(wǎng)鏈路捆綁)綁定，需要每臺(tái)交換機(jī)除外網(wǎng)接口外至少保留10個(gè)百兆以太網(wǎng)口。

該項(xiàng)目中存儲(chǔ)方案使用光纖SAN設(shè)計(jì)，DAS不利于數(shù)據(jù)集中管理與訪問，而NAS在訪問速度上低于以數(shù)據(jù)塊兒形式訪問的FC SAN，而iSCSI SAN雖性價(jià)比高，但現(xiàn)階段劣勢(shì)明顯，考慮到保證高可靠性的訪問與冗余在虛擬化實(shí)施的重要性，最終選擇光纖SAN構(gòu)建存儲(chǔ)區(qū)域。4臺(tái)服務(wù)器功能劃分具體情況如表1所示：

表1　服務(wù)器功能劃分

序號(hào)服務(wù)器名服務(wù)器功能操作系統(tǒng)設(shè)備名稱：

(1)域控制器-1 進(jìn)行域控制管理 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-1

(2)域控制器-2 進(jìn)行域控制管理備份 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-2

(3)桌面控制服務(wù)器-1 進(jìn)行桌面發(fā)布控制 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-3

(4)桌面控制服務(wù)器-2 進(jìn)行桌面發(fā)布控制 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-4

(5)Web服務(wù)器 Web應(yīng)用發(fā)布及共享 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-2

(6)DHCP服務(wù)器動(dòng)態(tài)地址發(fā)布及管理 Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版刀片服務(wù)器-1

四、虛擬化電子閱覽室設(shè)計(jì)的原則與要求

虛擬化電子閱覽室作為學(xué)院資源庫系統(tǒng)建設(shè)的工程項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)過程中遵循以下原則：

一是標(biāo)準(zhǔn)化與共享化相統(tǒng)一的原則。所謂標(biāo)準(zhǔn)化是指虛擬化電子閱覽室的建設(shè)必須符合建設(shè)目標(biāo)的各項(xiàng)要求，依據(jù)國家規(guī)定的資源庫建設(shè)技術(shù)規(guī)范，并要充分考慮未來技術(shù)發(fā)展的需要。教學(xué)資源庫與文獻(xiàn)資源庫可以實(shí)現(xiàn)智能共享，師生都能從虛擬化電子閱覽室中獲取各自需要的知識(shí)與信息。

二是先進(jìn)性與個(gè)性化相統(tǒng)一的原則。虛擬化電子閱覽室必需采用新興技術(shù)，引入移動(dòng)智能體和云計(jì)算等技術(shù)，并且形成資源庫平臺(tái)營造的靈活、自主、開放、個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，既安全又高效。

三是使用方便與管理科學(xué)相統(tǒng)一的原則。虛擬化電子閱覽室由于是一個(gè)存儲(chǔ)資源、管理資源和共享資源的平臺(tái)，其功能設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能的最大化，既集成度高有管理科學(xué)，而且又有安全策略的保障。要保證虛擬化電子閱覽室的運(yùn)轉(zhuǎn)合理合法，不承擔(dān)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)，其制度的建立必須得到相關(guān)部門的許可。

四是包容性與特色資源相統(tǒng)一的原則。虛擬化電子閱覽室的數(shù)據(jù)庫應(yīng)包含書目數(shù)據(jù)庫、事實(shí)數(shù)據(jù)庫、全文數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以覆蓋的諸多方面，使智能共享得到最大的開發(fā)利用，同時(shí)要有學(xué)院自身的特色資源，能夠?qū)崿F(xiàn)特色信息服務(wù)。

通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，要達(dá)到如下要求：

提高服務(wù)器利用率，減少采購成本。

減少機(jī)房空間占用，降低電能消耗。

減少圖書館管理人員的維護(hù)成本，通過統(tǒng)一的系統(tǒng)管理平臺(tái)來控制所有的物理真實(shí)和虛擬服務(wù)器以及采用快照、模板等技術(shù)，使圖書館管理人員能夠快速掌握新的應(yīng)用。

降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。總之，盡管虛擬化技術(shù)目前并未完全成熟，在實(shí)施中還會(huì)出現(xiàn)一定的兼容性與用戶體驗(yàn)的問題，但相信隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算服務(wù)層功能的不斷成熟，智能共享資源庫建設(shè)將成為高職院校軟實(shí)力建設(shè)的必然趨勢(shì)。

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Research on Construction of Virtualized E-reading Room Systems in Libraries of Higher Vocational Colleges

XING Qiang

(TianjinInstituteofMechatronicTechnology,Tianjin300350)

Abstract:The construction of virtualized E-reading rooms in libraries of higher vocational colleges is an important content of intelligent sharing resource library development of these colleges. This paper has analyzed the application of virtualization technology in E-reading room construction, designed the overall construction scheme of E-reading room based on virtualization technology, and put forward the related principles and requirements. It can drive the soft power construction of colleges on the whole.

Key words:library; virtualization; e-reading room; network construction; and sharing resource library

收稿日期：2016-03-29

作者簡介：邢強(qiáng)(1965-)，男，天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程師，主要從事圖書館電子閱覽管理工作。

中圖分類號(hào)：TP399

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-582X(2016)05-0065-06