基于VMware的圖書館服務(wù)器虛擬化應(yīng)用

山東師范大學(xué)圖書館，山東濟南 250014

一、引言

高校圖書館的智能化發(fā)展日新月異，電子資源文獻所占的比重逐漸加大，各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、信息發(fā)布、座位管理、樓宇導(dǎo)航、讀者互動、文獻檢索等圖書館智能管理平臺及自助借還、自助文印等智能設(shè)備的后臺服務(wù)器數(shù)量激增，從而對服務(wù)器的性能及存儲也提出了較高的要求。

服務(wù)器虛擬化，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺物理服務(wù)器虛擬為多臺邏輯虛擬機[1]。在一臺物理服務(wù)器上同時運行多個邏輯虛擬機，每個邏輯虛擬機可運行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的虛擬機內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高物理服務(wù)器的工作效率。

虛擬化技術(shù)使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，將各服務(wù)器的CPU和內(nèi)存等資源整體定義成一個“資源池”，實現(xiàn)資源整合和動態(tài)分配，提高資源利用率，從而能夠適應(yīng)圖書館靈活多變的應(yīng)用需求。

由于VMware支持大多主流操作系統(tǒng)，適應(yīng)性廣泛并且具有管理優(yōu)勢，因此，許多圖書館選擇VMware vSphere 5.5來實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的虛擬化。

VMware vSphere 5.5是由VMware公司2013年推出的一套服務(wù)器虛擬化解決方案，是目前市場上主流的企業(yè)級服務(wù)器虛擬化平臺。它將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來，每個應(yīng)用程序都有專有資源，而服務(wù)器則作為資源池進行管理，因此，圖書館的業(yè)務(wù)將在簡化但恢復(fù)能力極強的 IT 環(huán)境中運行。

山東師范大學(xué)圖書館在引入VMware vSphere 5.5之前，物理服務(wù)器大概10臺左右，但各種后臺系統(tǒng)達20余個，導(dǎo)致部分服務(wù)器上同時部署多個應(yīng)用系統(tǒng)，一旦服務(wù)器遭受攻擊或者物理損壞，其上的多個系統(tǒng)都會同時崩潰，而恢復(fù)這些應(yīng)用系統(tǒng)則相對耗時。引入VMware vsphere 5.5實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化之后，則很好的解決了上述問題。

二、VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)

20世紀90年代，VMware公司率先將服務(wù)器虛擬化引進到X86平臺，將硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一同裝入一個可遷移的虛擬機檔案文件中。實現(xiàn)了操作系統(tǒng)和物理計算機的分離，使一臺物理服務(wù)器上可以虛擬出多個虛擬空間，而不同的虛擬空間可同時安裝或運行一個或多個操作系統(tǒng)。

在確立了自己X86架構(gòu)上的虛擬化平臺提供商之后，VMware公司又推出了基于虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)vSphere。VMware vSphere 使用虛擬化將單個數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)換為包括 CPU、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的聚合計算基礎(chǔ)架構(gòu)，將這些基礎(chǔ)架構(gòu)作為一個統(tǒng)一的運行環(huán)境來管理。

VMware vSphere 體系結(jié)構(gòu)包含兩個核心組件：ESXi 和 vCenter Server。

ESXi是一個基本管理程序，安裝在計劃用于創(chuàng)建vSphere 主機和實現(xiàn)虛擬機的物理服務(wù)器上,為虛擬機提供資源，并運行虛擬機。

vCenter Server 是一個管理服務(wù)器實例，它可以實現(xiàn)多臺vSphere主機的集中化管理。提供基本的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，如訪問控制、性能監(jiān)控和配置功能。它將各臺計算服務(wù)器中的資源統(tǒng)一在一起，使這些資源在整個數(shù)據(jù)中心中的虛擬機之間共享。

三、VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

1、虛擬化平臺的搭建

山東師范大學(xué)圖書館VMware虛擬化服務(wù)器存儲拓撲圖如圖1所示。服務(wù)器由四臺4U標準機架式浪潮NF8560M2服務(wù)器組成，Intel xeon E7-8837 CPU；八核 L3高速緩存24MB；主頻2.66GHz；通過VMware vSphere 5.5企業(yè)版管理服務(wù)器，應(yīng)用VMware vSphere Client 5.5 創(chuàng)建、管理虛擬機并分配相應(yīng)資源。新增加的華為存儲華為OceanStor VIS6600T由10塊600G，20塊3000G SAS硬盤組成，總存儲空間66T；通過虛擬化網(wǎng)關(guān)設(shè)備OceanStor VIS6600T將華為存儲和已有的 EMC存儲整合成存儲資源池，實現(xiàn)存儲空間的統(tǒng)一管理和分配，由所有服務(wù)器共享。

2、遷移數(shù)據(jù)庫

面對眾多的應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是本地鏡像數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)量比較大，想從老舊的服務(wù)器上全部遷到新虛擬機上，這是一個重大的工程。歸納起來可以分為以下三步來做：

（1）新建虛擬機

調(diào)研原有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的名稱、數(shù)據(jù)量、操作系統(tǒng)、硬盤大小、內(nèi)存、CUP等軟硬件指標。由于匯文公司的圖書館管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)已裝在雙機系統(tǒng)上，運行良好，考慮將匯文系統(tǒng)以外的所有應(yīng)用系統(tǒng)遷移到新虛擬機上。為使眾多應(yīng)用系統(tǒng)獨立運行，方便管理維護，需要為每一個應(yīng)用系統(tǒng)新建一個虛擬機，并以應(yīng)用系統(tǒng)名稱作為虛擬機的名稱，配置獨立的ip，分配硬件資源。

根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)廠商要求，首先新建虛擬機，在其上安裝操作系統(tǒng)、安裝常用辦公軟件、遠程協(xié)助工具，為其分配硬件資源并克隆為模板，包括Microsoft windows server2008模 板、Microsoft windows server2003模板、centos 6.5模板、Red Hat Enterprise Linux 5模板。方便直接使用模板克隆或部署虛擬機。

（2）遷移數(shù)據(jù)庫

這個步驟是整個遷移過程的重中之重，有些數(shù)據(jù)庫雖然數(shù)據(jù)量比較大，像隨書光盤數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量高達6T，但由于文件不是很瑣碎，使用工具fastCopy在線拷貝兩天多就可以完成；但是像超星電子書本地鏡像數(shù)據(jù)庫雖然數(shù)據(jù)量也差不多6T，但是數(shù)據(jù)文件過多，無法使用工具在線拷貝，我們采用直接將老服務(wù)器的EMC存儲掛接到新服務(wù)器的方法完成。

（3）安裝新數(shù)據(jù)庫

這步比較簡單，提前在虛擬機上安裝需要的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，然后聯(lián)系應(yīng)用系統(tǒng)廠商在新虛擬機上安裝配置數(shù)據(jù)庫。通常一個電子資源庫在一至兩天內(nèi)就可以完成。安裝完成后盡快執(zhí)行快照，并作好備注，為以后一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可以及時恢復(fù)快照。最后的服務(wù)器虛擬化表如表1：

四、虛擬化平臺的管理

1、快照管理

快照是VMware一個比較有用的功能，有點類似電腦中使用GHOST備份系統(tǒng)一樣，它可以同時管理多個系統(tǒng)版本。

創(chuàng)建快照可以根據(jù)需要在安裝完系統(tǒng)的時候進行，也可以在之后的某些特定時間段（如假期前）進行，選中虛擬機，點擊執(zhí)行快照，填寫快照的名稱和描述，后臺執(zhí)行。

恢復(fù)快照的時候根據(jù)需要，選中虛擬機，執(zhí)行“快照”——“快照管理器”——“轉(zhuǎn)到”要恢復(fù)的快照。

快照管理器用于管理系統(tǒng)的多個快照，可以對指定快照進行刪除和編輯。通過快照的執(zhí)行與恢復(fù)，可以很方便的將一些有用軟件安裝到虛擬機中，作為模板，方便以后長期使用?；蛘咴谔摂M機使用一段期間后恢復(fù)到新系統(tǒng)狀態(tài)以達到清理的目的。

2、安全防護

VMware自身提供物理隔離技術(shù)，服務(wù)器硬件、運行的操作系統(tǒng)間互相隔離[2]，但為了確保虛擬機安全運行，需要部署必要的安全工具[3]。

趨勢虛擬化防護物理器只需安裝一次，以無代理形式提供安全防護，虛擬鏡像即裝即防。然后需要在機房網(wǎng)絡(luò)防火墻上為所有虛擬機配置安全策略。

3、其他注意問題

使用VMware Client可以方便快捷的管理備份、恢復(fù)所有虛擬機，省去往返機房開關(guān)機重啟服務(wù)等操作，一旦系統(tǒng)崩潰也可以使用快照快速恢復(fù)，相對傳統(tǒng)服務(wù)器恢復(fù)效率要高很多。尤其表現(xiàn)在試用數(shù)據(jù)庫，可以使用模板快速建立虛擬機服務(wù)器，搭建運行環(huán)境，一旦試用結(jié)束也可以像刪除文件一樣刪除虛擬機。從而節(jié)省了人力成本和硬件開銷。此外應(yīng)用中還需要注意以下問題：

（1）虛擬機斷電。虛擬機同傳統(tǒng)服務(wù)器類似，運行一段時間會死機，這時遠程重啟操作系統(tǒng)無法實現(xiàn)，只能采用虛擬機斷電關(guān)機，而重新打開電源時虛擬機可能會遷移到別的物理主機，需要注意是否有加密狗、數(shù)據(jù)光盤、移動硬盤掛接到之前的物理主機，遷移后可能識別不了。

機房如果出現(xiàn)停電，則需要提前關(guān)閉服務(wù)器、存儲等設(shè)備的電源，關(guān)機順序依次：停止虛擬機上運行的一切應(yīng)用軟件、關(guān)閉虛擬機、關(guān)閉物理服務(wù)器、關(guān)閉存儲網(wǎng)關(guān)、關(guān)閉存儲、硬盤框設(shè)備。對應(yīng)的開機順序正好相反：打開存儲和硬盤框電源、打開存儲網(wǎng)關(guān)、打開服務(wù)器電源、打開虛擬機電源。

表1 服務(wù)器虛擬化表

（2）注意合理設(shè)置虛擬機不同管理員的權(quán)限。由于虛擬機數(shù)目眾多，根據(jù)館內(nèi)不同部門所使用虛擬機的需要，分配不同權(quán)限管理虛擬機，這樣既方便管理又權(quán)責(zé)明確。

五、結(jié)語

本館實現(xiàn)VMware服務(wù)器虛擬化已近兩年，運行平穩(wěn)、管理高效，大大減少了數(shù)據(jù)中心機房服務(wù)器的數(shù)量，并整合利用老存儲，在一定程度上解決了數(shù)據(jù)中心空間、電力、制冷不足的問題，與此同時，積極實施了完善的安全管理措施，保證虛擬化的安全，滿足了圖書館日益增長的業(yè)務(wù)需求。