市級(jí)圖書館中心機(jī)房實(shí)施虛擬化的思考

王松濤

摘 要：中心機(jī)房承載著圖書館的各項(xiàng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)，保障著圖書館基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和數(shù)字資源服務(wù)的正常運(yùn)行。傳統(tǒng)機(jī)房管理模式耗時(shí)費(fèi)力，存在諸多不便。借助新興的虛擬化技術(shù)，將中心機(jī)房改造成為虛擬化的數(shù)據(jù)中心，能極大提高機(jī)房設(shè)備的使用效率，減輕管理人員的工作負(fù)擔(dān)，為各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作的開展提供強(qiáng)大的助力。

關(guān)鍵詞：機(jī)房 虛擬化 FusionSphere FusionComputer

中圖分類號(hào)：G25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）07-000-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，國(guó)家對(duì)公共文化事業(yè)愈加重視，陸續(xù)開展了全國(guó)文化信息資源共享工程、數(shù)字圖書館推廣工程、電子閱覽室建設(shè)計(jì)劃等一系列重點(diǎn)文化工程，有力促進(jìn)了全國(guó)，特別是西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的公共文化事業(yè)發(fā)展，縮小了西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)與東部發(fā)達(dá)地區(qū)在文化數(shù)字資源上的差距。在共享工程和數(shù)推工程中，市級(jí)圖書館都配備了服務(wù)器、存儲(chǔ)、UPS、交換機(jī)、防火墻等機(jī)房設(shè)備，用于承載文化工程中的數(shù)字資源存儲(chǔ)和服務(wù)推送的功能。因此，市級(jí)圖書館事實(shí)上已經(jīng)擁有自己的中心機(jī)房和一些關(guān)鍵業(yè)務(wù)，需要加強(qiáng)中心機(jī)房的管理與維護(hù)，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

一、市級(jí)圖書館中心機(jī)房現(xiàn)狀分析

市級(jí)圖書館中心機(jī)房設(shè)備包括：9臺(tái)服務(wù)器，2臺(tái)存儲(chǔ)，3臺(tái)防火墻，4臺(tái)交換機(jī)，2套UPS電源；關(guān)鍵業(yè)務(wù)包括：業(yè)務(wù)自動(dòng)化系統(tǒng)1個(gè)，共享工程業(yè)務(wù)系統(tǒng)4個(gè)，數(shù)推工程業(yè)務(wù)系統(tǒng)2個(gè)，共享工程配發(fā)數(shù)字資源1個(gè)，圖推工程配發(fā)數(shù)字資源1個(gè)，自購(gòu)數(shù)字資源2個(gè)，試用數(shù)字資源2個(gè)，合計(jì)13個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)。

因此，在傳統(tǒng)方式下，13個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)需要分別運(yùn)行在9臺(tái)服務(wù)器上，個(gè)別服務(wù)器需要承載著2～3個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)，存在以下問題：

1.由于各個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)器操作系統(tǒng)環(huán)境（Windows或Linux，32位系統(tǒng)或64位系統(tǒng)）、中間件軟件（如Java Runtime Environment、Microsoft .Net Framework）、存儲(chǔ)資源的要求不同，多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行在同一服務(wù)器上難免相互干擾、影響，并且隨著業(yè)務(wù)數(shù)量的增多而愈加難以協(xié)調(diào)。同時(shí)，當(dāng)某個(gè)業(yè)務(wù)的維護(hù)人員登錄到服務(wù)器時(shí)，整個(gè)服務(wù)器對(duì)他都是開放的，包括其上運(yùn)行的多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，因此從管理角度看，存在較大安全隱患；在同一服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)業(yè)務(wù)，當(dāng)某一業(yè)務(wù)的維護(hù)需要對(duì)多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的共用軟件進(jìn)行修改時(shí)，難以評(píng)估此操作對(duì)其他業(yè)務(wù)造成的影響，存在較大隱患。

2.服務(wù)器的資源（包括計(jì)算資源、內(nèi)存資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源）有效利用率不高。原因在于，一是現(xiàn)有服務(wù)器的資源較之現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求，存在較大富裕，即單一服務(wù)器僅安裝單一或少量業(yè)務(wù)存在資源浪費(fèi)，而單一服務(wù)器安裝太多業(yè)務(wù)又難以解決不同業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)的不同要求；業(yè)務(wù)對(duì)資源的需求存在高峰期，必須預(yù)留必要的資源用于需求高峰期，但在非高峰期，為高峰期預(yù)留的資源將處于閑置浪費(fèi)狀態(tài)。非高峰期是常態(tài)，高峰期是非常態(tài)，進(jìn)一步加劇了資源的閑置浪費(fèi)。因此，如何提高服務(wù)器資源的有效利用率，減少直接、間接的浪費(fèi)，是機(jī)房管理人員必須解決的一個(gè)問題。

二、市級(jí)圖書館中心機(jī)房管理與維護(hù)應(yīng)對(duì)

保障機(jī)房設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅要從制度上予以保障，更要從技術(shù)上予以保障。鑒于市級(jí)圖書館的實(shí)際情況，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，就必須借助新興的虛擬化技術(shù)，將中心機(jī)房改造成為虛擬化的數(shù)據(jù)中心，從而提高整體的維護(hù)效率和使用效率。主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.平臺(tái)虛擬化。實(shí)施虛擬化后，在虛擬化平臺(tái)上虛擬出服務(wù)器，簡(jiǎn)稱虛擬機(jī)。創(chuàng)建的虛擬機(jī)既可以是32位的，也可以是64位的；既可以安裝Windows操作系統(tǒng)，也可以安裝Linux操作系統(tǒng)?？蓜?chuàng)建的虛擬機(jī)數(shù)量不受限制，只要虛擬機(jī)的計(jì)算資源和內(nèi)存資源總和不超過物理服務(wù)器即可，從而方便管理人員根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行平臺(tái)定制。

2.資源虛擬化。實(shí)施虛擬化后，計(jì)算資源、內(nèi)存資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源都虛擬成“池”，能被多個(gè)虛擬化平臺(tái)使用，方便管理人員按照業(yè)務(wù)需要進(jìn)行分配；同時(shí)，虛擬化平臺(tái)還將根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，提高資源的有效利用率。

3.方便的部署策略。實(shí)施虛擬化后，可以將已部署好系統(tǒng)環(huán)境的虛擬機(jī)轉(zhuǎn)化為模板，在需要時(shí)按照模板部署出標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的任意多個(gè)虛擬機(jī)環(huán)境，也可以直接克隆已部署好系統(tǒng)環(huán)境的虛擬機(jī)，從而節(jié)約管理員時(shí)間，提高系統(tǒng)部署效率。

4.方便的虛擬機(jī)快照策略。實(shí)施虛擬化后，既可以使用快照備份虛擬機(jī)的整機(jī)狀態(tài)，也可以在對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)進(jìn)行不確定的、嘗試性的操作時(shí)，先做快照，再進(jìn)行操作，一旦操作不當(dāng)出現(xiàn)問題，可立即回到快照之時(shí)，方便管理員試錯(cuò)。（注：快照不適合數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)知的錯(cuò)誤。）

虛擬化的優(yōu)點(diǎn)很多，但也存在不足：

1.基礎(chǔ)設(shè)備門檻高。實(shí)施虛擬化，承載虛擬化的物理服務(wù)器配置要高，即具有較好的計(jì)算資源、內(nèi)存資源和存儲(chǔ)資源，能夠虛擬出多臺(tái)虛擬機(jī)，才能體現(xiàn)出實(shí)施虛擬化的“集約化”優(yōu)勢(shì)；若物理服務(wù)器配置太低，則會(huì)因?yàn)樘摂M化本身要占用一定的資源，反而不如不使用虛擬化，無法體現(xiàn)實(shí)施虛擬化的必要。

2.技術(shù)門檻要求高。實(shí)施虛擬化，不僅要掌握服務(wù)器系統(tǒng)的管理、維護(hù)知識(shí)，還要掌握實(shí)施虛擬化的技術(shù)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)，這些都需要有針對(duì)性的、長(zhǎng)期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

三、市級(jí)圖書館中心機(jī)房虛擬化實(shí)踐選擇及實(shí)施要點(diǎn)

目前，虛擬化技術(shù)處于快速發(fā)展階段，主流的虛擬化產(chǎn)品廠商有Vmware、Citrix和Microsoft，各有優(yōu)缺，簡(jiǎn)述如下：

1.Vmware在服務(wù)器虛擬化上占主導(dǎo)地位，專業(yè)性最強(qiáng)，提供免費(fèi)的具有功能限制的版本vSphere Hypervisor，僅支持單節(jié)點(diǎn)管理，不提供集群、高可用性、克隆等高級(jí)功能。

2.Citrix在應(yīng)用虛擬化方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，并且提供開源的XenServer，限制較少，提供多節(jié)點(diǎn)集中管理和克隆功能，不提供集群、高可用性等高級(jí)功能。

3.Microsoft將Hyper-V集成在其系統(tǒng)平臺(tái)中，可免費(fèi)使用，也提供免費(fèi)的Hyper-V Server版本，因其平臺(tái)的廣泛適用型和對(duì)其平臺(tái)的習(xí)慣性，易用性較強(qiáng)。支持單節(jié)點(diǎn)管理、克隆、快照、故障遷移等功能。

但這三者的免費(fèi)版本上都不提供官方技術(shù)支持，需要自行學(xué)習(xí)摸索，對(duì)市級(jí)圖書館具有一定的難度；商業(yè)版提供技術(shù)支持但費(fèi)用不菲，市級(jí)圖書館難以承擔(dān)。因此，最終選擇華為FusionSphere實(shí)施虛擬化，原因如下：

1.免費(fèi)版本與商業(yè)版本功能一致，方便今后無縫升級(jí)為商業(yè)版本。FusionSphere免費(fèi)版對(duì)于6個(gè)物理CPU以內(nèi)（含6個(gè)）的系統(tǒng)（集群），永久免費(fèi)使用，不限制任何資源功能，資源功能與商業(yè)版相同。

2.提供電話技術(shù)支持和詳盡的技術(shù)文檔，解決了后顧之憂。雖然免費(fèi)版不提供商業(yè)支持和上門服務(wù)，但電話技術(shù)支持和詳盡的技術(shù)文檔對(duì)于解決學(xué)習(xí)和使用過程中的問題非常有幫助，對(duì)入門級(jí)用戶使用也較為簡(jiǎn)單易行。

3.符合我國(guó)軟件安全的相關(guān)要求。FusionSphere基于開源的OpenStack，華為已成為OpenStack社區(qū)的核心成員，使得FusionSphere的品牌知名度和品牌深度雖然在現(xiàn)階段不如三大主流廠商的產(chǎn)品，但因其源碼開放，在技術(shù)上與國(guó)際接軌，所以具有有較大潛力和較高的自主性、安全性。

在部署FusionSphere前，要做好前期的準(zhǔn)備工作：

1.學(xué)習(xí)FusionSphere相關(guān)文檔（可訪問華為云計(jì)算信息自助服務(wù)平臺(tái)http：//enterprise.huawei.com/topic/FusionCloud_2013/index.html），了解其基本特性和基本要求。

2.提前在華為官網(wǎng)上下載相關(guān)軟件包。

備份用于虛擬化的物理主機(jī)上的資料（部署FusionCompute會(huì)格式化物理主機(jī)的硬盤）。

在部署FusionSphere時(shí)，要注意：

1.提前規(guī)劃好物理主機(jī)、VRM虛擬機(jī)的靜態(tài)IP地址。因集群規(guī)模較小，可以將FusionSphere的管理平面、業(yè)務(wù)平面、數(shù)據(jù)平面統(tǒng)一為一個(gè)平面（即同一個(gè)IP段）。

2.可將主機(jī)的多個(gè)網(wǎng)口綁定給任意網(wǎng)絡(luò)接口（如管理接口、業(yè)務(wù)接口、數(shù)據(jù)接口），以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和帶寬。在做網(wǎng)口綁定時(shí)，需要將相應(yīng)的交換機(jī)端端口配置為Trunk組。

3.因?yàn)槲锢碇鳈C(jī)相對(duì)較少，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并沒有嚴(yán)格劃分管理平面、業(yè)務(wù)平面、數(shù)據(jù)平面，因此添加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)會(huì)報(bào)錯(cuò)，只需在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中將“虛擬化SAN存儲(chǔ)平面配置”設(shè)置為“關(guān)閉”，通過管理平面承載存儲(chǔ)心跳流量，即可正常添加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

4.FusionSphere提供“裸設(shè)備映射”功能，將存儲(chǔ)設(shè)備上的資源直接映射給虛擬機(jī)使用，用于滿足虛擬機(jī)中需要進(jìn)行大量磁盤讀寫操作的業(yè)務(wù)，例如：Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、MS SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。

通過實(shí)施虛擬化，僅用一臺(tái)高性能4路服務(wù)器、一臺(tái)存儲(chǔ)就滿足了全館13個(gè)業(yè)務(wù)的需要，并留有較大的資源富裕，極大的提高了設(shè)備的利用效率；在業(yè)務(wù)的管理、維護(hù)上，可以方便的查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和資源使用情況，包括各個(gè)虛擬機(jī)的資源使用情況，還可以直接登入每臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行管理、維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了集中統(tǒng)一管理，減輕了管理人員負(fù)擔(dān)，提高了維護(hù)效率。同時(shí)，虛擬化的運(yùn)行機(jī)制具有良好的擴(kuò)展性，保障了在服務(wù)器資源不敷使用時(shí)，可以將新的資源增加進(jìn)來，或者在服務(wù)器資源過度富裕時(shí)，剔除一些不必要的服務(wù)器資源，保證虛擬化的數(shù)據(jù)中心能夠靈活應(yīng)對(duì)各種不斷變化的業(yè)務(wù)需要，盡可能的充分利用服務(wù)器資源。因此，市級(jí)圖書館中心機(jī)房實(shí)施虛擬化是數(shù)字化圖書館發(fā)展的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]馬博峰。VMware、Citrix和Microsoft虛擬化技術(shù)詳解與應(yīng)用實(shí)踐，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013（1）.

[2]王偉任著，蔣魏鵬譯。瘋狂Winodws Server 2012 Hyper-V 3.0實(shí)戰(zhàn)虛擬化講義，北京：中國(guó)水利水電出版社。2014（4）.