清華大學(xué)圖書館VMware服務(wù)器虛擬化應(yīng)用

田國(guó)強(qiáng)

(北京大學(xué)信息管理系，北京 100080)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn),愈來(lái)愈多的研究者致力于開(kāi)發(fā)應(yīng)用于教育的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。隨著圖書館數(shù)字化建設(shè)速度的加快，圖書館機(jī)房也遇到了新的問(wèn)題[1-3]。在運(yùn)行與維護(hù)過(guò)程中，服務(wù)器數(shù)量每年増長(zhǎng)，設(shè)備經(jīng)費(fèi)支出越來(lái)越高；陳舊設(shè)備越來(lái)越多，性能出現(xiàn)瓶頸：場(chǎng)地緊張、耗電量增加：各服務(wù)器運(yùn)行的應(yīng)用錯(cuò)綜復(fù)雜、安全性差，管理困難；服務(wù)器利用率分布不均衡，出現(xiàn)局部擁堵但總體利用率不高的情況。本文參考虛擬化技術(shù)所帶來(lái)的便利和優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用到圖書館的數(shù)字化建設(shè)中，重新對(duì)這些數(shù)字化資源整合管理，并提出解決方案，提升了效率[4,5]。

清華大學(xué)圖書館采用 VMware 服務(wù)器虛擬化技術(shù)，成功應(yīng)用于新圖書館數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中，并達(dá)到了良好效果：1.利用9臺(tái)服務(wù)器CPU總?cè)萘?68.44GHz，內(nèi)存總?cè)萘?.75TB，2套Isilon存儲(chǔ)，存儲(chǔ)總?cè)萘?737.88TB進(jìn)行虛擬化整合，使得圖書館硬件擴(kuò)展能力得到提升。2.使用vsphere6.5平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器和存儲(chǔ)的集中化管理，降低了管理難度，提高了管理效率。3.保障圖書館信息化設(shè)備能夠健康穩(wěn)定的運(yùn)行，提升了圖書館服務(wù)質(zhì)量。

一、VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)在不增加設(shè)備資金投入的情況下，既保證企業(yè)信息化的正常建設(shè)，又讓管理員更加靈活方便地管理數(shù)據(jù)中心。服務(wù)器虛擬化是通過(guò)虛擬化軟件將物理服務(wù)器劃分為多個(gè)虛擬服務(wù)器來(lái)增加資源利用率，每個(gè)服務(wù)器都運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。服務(wù)器虛擬化使每個(gè)虛擬服務(wù)器看起來(lái)像物理服務(wù)器一樣，使每臺(tái)物理機(jī)的容量倍增。服務(wù)器虛擬化的概念廣泛應(yīng)用于IT基礎(chǔ)架構(gòu)，作為提高現(xiàn)有資源利用率來(lái)最小化成本的一種方式。虛擬化可以提高IT靈活性，靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)顯著節(jié)約成本，提供更高的工作負(fù)載移動(dòng)性，更高的性能和資源可用性，虛擬化使得IT更易于管理，降低運(yùn)營(yíng)成本。其他好處還包括：最小化或消除停機(jī)時(shí)間；提高IT生產(chǎn)力，效率，敏捷性和響應(yīng)能力；更快地配置應(yīng)用程序和資源；更高的業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)；簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)中心管理。

隨著虛擬化技術(shù)的不斷流行，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多不同的虛擬化產(chǎn)品，常見(jiàn)的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)有VMWare的vSphere，Citrix的XenServer，微軟公司的Windows Server Hyper V等。以市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō)，VMware 無(wú)疑是虛擬化市場(chǎng)的龍頭老大，其發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)階段VMware Workstation、VMware ESX、VMware Infrastructure，VMware vSphere[6-8]。

二、VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)在清華大學(xué)數(shù)字圖書館中的應(yīng)用

（一）VMware服務(wù)器虛擬化架構(gòu)設(shè)計(jì)

清華大學(xué)圖書館網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是環(huán)境復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)多分布廣、業(yè)務(wù)需求復(fù)雜，設(shè)備老舊，傳統(tǒng)IT架構(gòu)的問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)。在圖書館沒(méi)有開(kāi)始全面實(shí)施服務(wù)器虛擬化前，系統(tǒng)運(yùn)維組負(fù)責(zé)對(duì)館內(nèi)63臺(tái)實(shí)體服務(wù)器、183臺(tái)虛擬服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)的日常維護(hù)，對(duì)改造前老機(jī)房空調(diào)、溫控、電源、UPS和線路等基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控和維護(hù)，還要承擔(dān)超過(guò)200個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的日常運(yùn)行維護(hù)備份等管理工作。我們?cè)诠ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)服務(wù)器硬件資源分配極為不均衡，關(guān)鍵服務(wù)器資源緊張的同時(shí)部分服務(wù)器的使用率只有20%。通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以將一個(gè)物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換為多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬服務(wù)器都像一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備，能夠運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)（OS）和應(yīng)用程序。

根據(jù)清華大學(xué)圖書館實(shí)際需求情況，我們對(duì)物理主機(jī)、存儲(chǔ)陣列和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)劃。在部署服務(wù)器虛擬化項(xiàng)目之前，我們先對(duì)現(xiàn)有容量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，鑒于目前的服務(wù)器現(xiàn)狀和今后的拓展需要，我們打算把CPU容量擴(kuò)充到568.44GHz，內(nèi)存容量擴(kuò)充到3.75TB，存儲(chǔ)容量擴(kuò)充到737.88TB。VMware公司為清華大學(xué)圖書館建立了基于VMware vSphere 虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，制定了服務(wù)器統(tǒng)一規(guī)劃、分步驟整合的實(shí)施方案。虛擬化架構(gòu)見(jiàn)圖1：

圖1 清華大學(xué)圖書館服務(wù)器虛擬化架構(gòu)拓?fù)?/p>

首先使用這9臺(tái)服務(wù)器組成服務(wù)器群集，分別由3臺(tái)Dell R730服務(wù)器，3臺(tái)Dell R740xd服務(wù)器，3臺(tái)LENOVO System x3650服務(wù)器構(gòu)成；安裝Isilon存儲(chǔ)陣列，2套Isilon存儲(chǔ)，X200（3節(jié)點(diǎn)）+NL108（4節(jié)點(diǎn)）和NL400（4節(jié)點(diǎn)）。CPU總?cè)萘?68.44GHz，內(nèi)存總?cè)萘?.75TB，存儲(chǔ)總?cè)萘?737.88TB；在每臺(tái)服務(wù)器裸機(jī)上安裝ESXi虛擬化底層軟件，對(duì)每臺(tái)服務(wù)器IP進(jìn)行配置，通過(guò)ESXi虛擬化軟件將服務(wù)器的CPU、內(nèi)存和大容量存儲(chǔ)等物理設(shè)備進(jìn)行虛擬化；安裝配置vCenter Server管理平臺(tái)，包括vCenter Server6.5、vCenter DNS和SQL2012，創(chuàng)建虛擬機(jī)模板和虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的統(tǒng)一管理；通過(guò)用戶客戶端vSphere Web Client連接vCenter Server與ESX Server，對(duì)服務(wù)器、大容量存儲(chǔ)和虛擬機(jī)進(jìn)行配置管理，還有性能監(jiān)控、報(bào)警查看等功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器群集的統(tǒng)一管理。

（二）服務(wù)器虛擬化的部署及改進(jìn)

在 VMware 服務(wù)器虛擬化實(shí)施的整個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合清華大學(xué)圖書館的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，提出了 VMware 服務(wù)器虛擬化的一些實(shí)施建議以及改進(jìn)的策略。使得服務(wù)器虛擬化的部署及改進(jìn)更加合理，更能為圖書館服務(wù)。

1.合理的分配虛擬機(jī)CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)空間大小，提高CPU、內(nèi)存的利用率。在配置虛擬機(jī)內(nèi)存大小時(shí)一定要依據(jù)業(yè)務(wù)的 I/O 訪問(wèn)特點(diǎn)來(lái)分配內(nèi)存資源，對(duì)于圖書館主頁(yè)、電子圖書、多媒體點(diǎn)播等 I/O 訪問(wèn)頻繁的應(yīng)用，虛擬機(jī)的內(nèi)存要分配大一些。而配置虛擬CPU時(shí)，配置的原則是在滿足需求的情況下CPU數(shù)量越少越好。在配置虛擬機(jī)存儲(chǔ)空間時(shí)也要提前規(guī)劃應(yīng)用服務(wù)所需要的空間，留有一定的可擴(kuò)展余地。

2.虛擬機(jī)命名要規(guī)范，如果命名不規(guī)范，有可能會(huì)在部署某些應(yīng)用或者虛擬機(jī)文件在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間的遷移工作時(shí)候帶來(lái)不必要的麻煩。我們目前的虛擬機(jī)命名按照統(tǒng)一命名的規(guī)范，命名模式為：IP_應(yīng)用名稱（漢語(yǔ)拼音縮寫）_操作系統(tǒng)_ [加密狗]，例如IP為166.111.120.172的虛擬機(jī)是有加密狗的公告系統(tǒng)，規(guī)范后的命名為：172_ggxt_win2008_dog。

3.注意合理設(shè)置虛擬機(jī)不同管理員的權(quán)限，并在虛擬機(jī)備注中寫清楚虛擬機(jī)基本情況。由于虛擬機(jī)數(shù)目眾多，根據(jù)館內(nèi)不同部門所使用虛擬機(jī)的需要，分配不同權(quán)限管理虛擬機(jī)，并讓管理員在備注中寫清楚虛擬機(jī)基本情況。具體信息包括：虛擬機(jī)的創(chuàng)建人，創(chuàng)建時(shí)間，虛擬機(jī)的使用人（**部門的***），該虛擬機(jī)部署的應(yīng)用系統(tǒng)名稱、廠商支持人員聯(lián)系方式等信息，這樣既方便管理又權(quán)責(zé)明確。

4.虛擬機(jī)的備份與瘦身。部署備份服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化備份。減少虛擬機(jī)多余分配空間，精簡(jiǎn)存儲(chǔ)空間，提升存儲(chǔ)效率。

三、結(jié)論

總體來(lái)說(shuō)VMware公司提供的這套服務(wù)器虛擬化解決方案體現(xiàn)了虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，清華大學(xué)圖書館采用了服務(wù)器虛擬化技術(shù)不僅有效地提高了資源利用率，同時(shí)也節(jié)省了圖書館的人力物力。具體優(yōu)勢(shì)如下：

1.VMware 虛擬化技術(shù)使得服務(wù)器利用率大概在50%-80%，大大降低了硬件購(gòu)置成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、低碳環(huán)保的目的。

2.VMware平臺(tái)強(qiáng)大的虛擬化整合功能降低了圖書館IT部門的工作量，靈活的擴(kuò)展性也為圖書館業(yè)務(wù)開(kāi)展提供強(qiáng)有力的支撐和保障。

3.VMware平臺(tái)使得圖書館能為廣大讀者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，更好的發(fā)揮圖書館在科學(xué)研究中的作用。

隨著虛擬化技術(shù)和服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等硬件的發(fā)展，再配合清華大學(xué)圖書館數(shù)據(jù)中心的升級(jí)和改造，我相信虛擬化技術(shù)還會(huì)為圖書館資源的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化信息化做出更大貢獻(xiàn)。