VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字圖書館建設(shè)中的應(yīng)用

孟一奇

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)圖書館，黑龍江哈爾濱 150040）

近年來，隨著數(shù)字圖書館的快速發(fā)展，許多信息服務(wù)依靠網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，從原來的自動(dòng)化圖書館、自動(dòng)化管理系統(tǒng)、網(wǎng)站到當(dāng)前各種數(shù)據(jù)庫、電子書、門禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)等。 圖書館建設(shè)通常為每年申請一定的經(jīng)費(fèi)，采購服務(wù)器，以滿足不斷增加的復(fù)雜化圖書館應(yīng)用需求， 按照每臺服務(wù)器對應(yīng)一種應(yīng)用，一個(gè)操作系統(tǒng)的管理模式，一臺服務(wù)器承擔(dān)了某種應(yīng)服務(wù)，而由于購買服務(wù)器的硬件配置較高，無法發(fā)揮其性能，進(jìn)而造成一定程度的資源浪費(fèi)。一旦有新的數(shù)據(jù)庫要求，為了避免不必要的功能沖突，您需要配置或購買安裝多臺服務(wù)器。隨著服務(wù)器的增加，機(jī)房的空間及功能也提出了更高的要求，需要不斷改進(jìn)。另一方面，對于圖書館管理者來說，在管理和維護(hù)方面也非常不方便。如何有效解決上述問題，極大程度發(fā)揮服務(wù)器的綜合性，有效的提升其安全性，從進(jìn)而能夠?yàn)閳D書館讀者提供更高效的，在數(shù)字圖書館建設(shè)過程中迫切需要安全穩(wěn)定的接入服務(wù)。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)改進(jìn)數(shù)字圖書館建設(shè)不僅可以提高服務(wù)器的綜合利用率，縮短系統(tǒng)安裝配置所需要的時(shí)間，為用戶提供優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，而且采用了集中化的管理，特別是自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)的優(yōu)勢更加突出，直接提高了圖書館信息化建設(shè)水平。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化實(shí)際上是通過單個(gè)主機(jī)同時(shí)操作和操作多個(gè)客戶端。利用這種技術(shù)，在一臺主機(jī)上就可以支持多種操作系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)行包括 Linux，windows以及Unix等系統(tǒng)，不需要進(jìn)行機(jī)器的重啟就可以切換操作系統(tǒng)。 VMware被認(rèn)為是服務(wù)器虛擬化行業(yè)的龍頭，最具有典型性的產(chǎn)品，是基于云端的新一代數(shù)據(jù)中心虛擬化套件，能夠提供虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)，高可用性，集中管理以及監(jiān)控等。包括VMware ESX Server，VMware GSX Server，VMware workstation。 其中，兩者都是在主機(jī)的操作系統(tǒng)上完成虛擬化軟件。VMware ESX Server是該公司虛擬產(chǎn)品的重點(diǎn)，能夠?qū)⑻摂M化軟件直接在硬件平臺上完成運(yùn)行， VMware infrastructure是公司最新發(fā)布的，其虛擬架構(gòu)套件包括 VMware ESX Server，VMware vCenter server，VI client這三個(gè)基礎(chǔ)組件。第一個(gè)是物理服務(wù)器級別的虛擬層，可用于配置服務(wù)器，包括內(nèi)存，cpu，儲存器等硬件資源，并且這些資源根據(jù)提前設(shè)置好的分配形式到運(yùn)行在其中的各個(gè)虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)可以以獨(dú)立的模式完成后期運(yùn)行。第二種是對物理服務(wù)器虛擬機(jī)分配的集中化管理，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心提供集中化管理環(huán)境，也是調(diào)配配置管理虛擬化架構(gòu)的重點(diǎn)。第三種是客戶端管理軟件，后臺管理員通過遠(yuǎn)程連接到每一個(gè) ESX server上，它是管理員用于管理和配置的主要工具，可以創(chuàng)建虛擬機(jī)來打開和關(guān)閉虛擬機(jī)，調(diào)整 CPU以及內(nèi)存占用比例，進(jìn)行遷移克隆虛擬機(jī)以及相關(guān)性能監(jiān)測。

2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字圖書館中的運(yùn)用

我們通過文獻(xiàn)資料查閱以及訪談的方式，對一些高校圖書館進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前我國很多圖書館需要存儲的數(shù)字化資源越來越多，所購設(shè)備也逐漸增加，這種情況下需要高校付出更多的維護(hù)管理成本，為便于應(yīng)用服務(wù)器，該操作滿足系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的要求，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了服務(wù)器的綜合利用率，解決了當(dāng)前數(shù)據(jù)中心無法實(shí)現(xiàn)硬件資源應(yīng)用統(tǒng)一管理的問題。此外，該庫最初用于數(shù)字應(yīng)用服務(wù)，主要包括網(wǎng)絡(luò)和資源服務(wù)。資源服務(wù)包括萬方全文數(shù)據(jù)庫，中國知識網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫和超星電子書，非書光盤，圖書館自動(dòng)化管理等，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)涉及到遠(yuǎn)程認(rèn)證，防毒，備份以及 web服務(wù)，這些服務(wù)器需要由物理服務(wù)器和相應(yīng)的存儲空間保護(hù)，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)很多服務(wù)器已經(jīng)使用了五年以上，而且在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，雖然管理員將兩臺性能較好的服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用化集中，但可能會使系統(tǒng)之間發(fā)生沖突，導(dǎo)致一系列問題，無法為讀者提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。結(jié)合實(shí)際調(diào)查，我們選擇了VMware服務(wù)器虛擬化解決方案來改進(jìn)大學(xué)數(shù)字圖書館的一系列服務(wù)。

2.1 假設(shè)虛擬化平臺

在本次調(diào)查中，我們需要利用VI3服務(wù)器，以通過兩臺服務(wù)器完成ESX服務(wù)器的運(yùn)行。其中一個(gè)用于操作，并且需要服務(wù)器共享存儲設(shè)備。在硬件結(jié)構(gòu)和配置要求方面，在數(shù)字圖書館建設(shè)過程中，我們購買了四臺型號為HP DL580 G5的服務(wù)器。用于安裝ESX Server，由于需要在物理服務(wù)器中運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器，因此對硬件配置有很高的要求。需要更大的 CPU和內(nèi)存，每臺服務(wù)器配置64 G CPU硬盤，大小3 X146 GB，以太網(wǎng)卡，HBA可以通過光纖交換機(jī)連接到存儲設(shè)備，以在存儲陣列上部署虛擬組合數(shù)字資源。 儲存EVA6400使用的是雙光纖交換機(jī)，完成線路的冗余。 因此，該服務(wù)器集成雙口位置 HBA能夠確保儲存線路冗余，這種服務(wù)器采用的是四個(gè)集成千兆以太網(wǎng)網(wǎng)卡，可以將其分為兩組，用于核心千兆交換機(jī)斷連接，利用網(wǎng)卡綁定，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。從虛擬服務(wù)器的配置部署應(yīng)用上來看，在虛擬器安裝上采用的是遷移工具或者系統(tǒng)克隆的方式，前者由 VMware提供，可以將物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器。將物理機(jī)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)，相關(guān)信息保存于EXS中，通過轉(zhuǎn)換公共檢索，F(xiàn)TP等物理服務(wù)器，轉(zhuǎn)換部署時(shí)間后，可以復(fù)制和克隆虛擬機(jī)。其次，另一種虛擬機(jī)的建立是通過模仿克隆的方式完成的，建立系統(tǒng)服務(wù)器模板，安裝數(shù)據(jù)庫，可以將其作為模板，利用模板克隆完成虛擬機(jī)的建立，根據(jù)各個(gè)應(yīng)用中對不同虛擬服務(wù)器所需硬件資源，包括內(nèi)存，空間，CPU進(jìn)行劃分，將原有的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行遷移，遷移之后的虛擬服務(wù)器，無論是從性能，操作功能上來看，是與單臺物理服務(wù)器等同的，但是卻能夠從極大程度上提升資源的有效利用率，降低管理成本，提高系統(tǒng)靈活性和響應(yīng)能力。為了實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)資源的高可用性和熱遷移性能，VMware Virtual Architecture Suite會生成虛擬機(jī)程序包文件。 并將這些數(shù)據(jù)信息儲存與 San儲存陣列上，根據(jù)數(shù)字化系統(tǒng)的配置，開銷，空間等各項(xiàng)需求參數(shù)，然后，完成虛擬服務(wù)器的建立，并在物理服務(wù)器上執(zhí)行分配，以使每個(gè)物理服務(wù)器的負(fù)載相等。

2.2 虛擬化平臺的管理上

服務(wù)器虛擬架構(gòu)完成后，需要對其進(jìn)行有效監(jiān)督和管理，可以用于實(shí)現(xiàn)對多個(gè)服務(wù)器資源的有效管理，控制備份資料遷移等系統(tǒng)維護(hù)和監(jiān)管，后臺管理員可以通過在網(wǎng)絡(luò) PC客戶端中運(yùn)行 VI客戶端來遠(yuǎn)程連接到此服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的維護(hù)管理。

2.3 數(shù)字圖書館服務(wù)器虛擬化的實(shí)際效果

這種虛擬化技術(shù)可以支持各種平臺和操作系統(tǒng)，以滿足圖書館的各種應(yīng)用需求，也可以避免傳統(tǒng)圖書館用系統(tǒng)在轉(zhuǎn)型升級過程中存在的復(fù)雜環(huán)節(jié)以及系統(tǒng)不匹配問題。但是，虛擬化的實(shí)現(xiàn)存在一些問題?？赡軣o法識別USB接口，這可能導(dǎo)致使用USB加密數(shù)據(jù)庫無法通過虛擬機(jī)部署。比如中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫等，其次是系統(tǒng)備份，由于虛擬連接無法與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效的物理連接，因此，備份服務(wù)器無法通過虛擬機(jī)完成系統(tǒng)備份。最后是網(wǎng)絡(luò)儲存系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，由于所有虛擬機(jī)所配置的文件都統(tǒng)一保存在后臺儲存介質(zhì)中，只有通過確保存儲介質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性，虛擬平臺才能夠正常運(yùn)行。此外在實(shí)施過程中，所有的新機(jī)采用了轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行創(chuàng)建，可能會存在過去的網(wǎng)站采用普通 pc作為服務(wù)器，日志記錄中存在自動(dòng)重啟和內(nèi)存溢出問題。

通過對數(shù)字化圖書館服務(wù)器進(jìn)行虛擬化處理之后，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，它可以有效地提高服務(wù)器的綜合利用效率，而新的虛擬化技術(shù)可以避免孤島模式，即一臺服務(wù)器。對應(yīng)于應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了每個(gè)物理服務(wù)器可以集成多個(gè)虛擬機(jī)，從而有效地提高了服務(wù)器的運(yùn)行效率。抑制服務(wù)器數(shù)量的急劇增加使每臺服務(wù)器的平均利用率提高了約70%。 其次，能夠縮短新應(yīng)用程序的部署時(shí)間。 通過對虛擬機(jī)進(jìn)行應(yīng)用程序和系統(tǒng)的安裝，可以通過相關(guān)的學(xué)習(xí)軟件提供的工具，對虛擬機(jī)模塊進(jìn)行克隆或者以宿主機(jī)遷移的方式來完成，能夠縮短大量配置時(shí)間，可以在幾分鐘內(nèi)完成新系統(tǒng)的配置工作，增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，使用這種虛擬化的軟件功能，包括高可用，分布式資源調(diào)動(dòng)，動(dòng)態(tài)遷移，確保在遷移過程中虛擬機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運(yùn)行，無論哪臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，都能夠確報(bào)其他服務(wù)器虛擬機(jī)能夠在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)完成運(yùn)行，確保應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和高效性，降低異構(gòu)資源管理難度，能夠支持多種操作系統(tǒng)應(yīng)用平臺，避免傳統(tǒng)用系統(tǒng)在升級過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)不兼容，不匹配問題。最后能夠極大程度上減少資源浪費(fèi)，減少成本輸入，在整個(gè)運(yùn)行過程中所需要的成本包括人力，數(shù)據(jù)，空間，耗電量等，能夠整合多臺傳統(tǒng)物理服務(wù)器，降低服務(wù)器在維護(hù)管理過程中所需的人力，，財(cái)力，物力，進(jìn)而也能夠從一定程度上減少工作人員的工作量。

3 小結(jié)

經(jīng)過本課題研究，并通過文獻(xiàn)查閱和訪談的形式對某圖書館服務(wù)器虛擬化進(jìn)行實(shí)踐研究，在購買高性能服務(wù)器的前提下，實(shí)現(xiàn)對圖書館數(shù)字化應(yīng)用的服務(wù)器虛擬化整合，利用有限的設(shè)備和經(jīng)費(fèi)，以滿足圖書館不斷增加的應(yīng)用服務(wù)需求，使數(shù)據(jù)庫資源數(shù)據(jù)不斷增長，盡管目前所采用的服務(wù)器虛擬化技術(shù)還存在很多問題，但隨著技術(shù)的完善，虛擬化理念和解決方案將會得到更多更廣的運(yùn)用。