圖書館服務器的虛擬化

文/杜鵬

圖書館服務器的虛擬化

文/杜鵬

服務器虛擬化的概念及平臺

服務器虛擬化

將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，或者讓幾臺服務器變成一臺服務器來用，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統管理，實現服務器整合，讓IT對業務的變化更具適應力——這就是服務器的虛擬化。其核心思想就是能夠通過區分資源的優先次序并隨時隨地將服務器資源分配給最需要它們的工作負載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源。最早的虛擬機為IBM的System/360，支持遞歸虛擬，虛擬機又可以進一步區分。例如現在IBM的zSeries服務器，可以在完全虛擬化環境中運行Linux、AIX或VM應用。虛擬化架構如圖所示：

服務器虛擬化的平臺

目前市場上已有的商品化虛擬化產品有VMware(ESX和vSphere)、Citrix XenServer、Microsofe Hyper-V。

數據中心虛擬化解決方案廠商Vmware于2009年4月發布了vShpere這款最新的虛擬化平臺，使用市場領先的管理程序VMware ESX 和 ESXi 為動態、自動化的數據中心奠定基礎。VMware ESX 和 ESXi 是部署較為廣泛的管理程序，可使應用程序實現最高水準的可靠性和性能。這兩款管理程序是 VMware vSphere 的核心組件。

應用服務軟件方案提供商Citrix公司也于2009年5月在美國拉斯維加斯召開的Citrix Synergy 2009大會上發布了最新版本的XenServer 5.5。XenServer 5.5對原有管理工具XenCenter和實時遷移功能XenMotion進行強化，API針對包括管理工具在內的各個虛擬化環境進行重新設置。它還可以將V M w a r e的虛擬磁盤格式轉化成為XenServer或者Hyper-V采用的VHD格式，這樣就可以輕松地將VMware虛擬化環境切換到XenServer環境。

微軟公司于2009年6月推出了新一代服務器虛擬化解決方案Hyper-V，Hyper-V采用微內核的架構，兼顧了安全性和性能的要求。通過 Hyper-V，企業可以利用已掌握的 Windows 服務器管理技能，無需購買第三方軟件即可享有虛擬化的靈活性和安全性方面的好處。Hyper-V 是一個高靈活性、高性能、經濟高效且廣受支持的虛擬化平臺。

虛擬化架構示意

圖書館服務器面臨的困境

網絡、服務器和存儲構成數字圖書館的基礎設施平臺，這個平臺穩定可靠運行、且能滿足不斷增長的應用和服務的需求，是數字圖書館正常運行的保證。近年來隨著圖書館服務的不斷擴大，圖書館物理服務器的數量越來越多，一臺服務器一般只對應提供一個服務，服務器的CPU、內存等資源利用率不超過20%，出現使用效率低，維護工作量大等問題，由于無備機，一旦服務器出現故障，圖書館將無法給用戶提供正常的服務，更可能導致數據的丟失。硬件出現故障后服務就停止了，無法及時滿足隨時出現的新的應用需求，包括各類的新增數據庫試用和新增的應用等。服務器數量的增多，能耗增大，也導致機房的空間緊張，電力系統告急，空調功率跟不上，布線系統一團亂麻，嚴重不符合節能、環保、可持續發展的理念。如何利用先進、成熟的信息技術實現安全、綠色、整合管理是圖書館系統建設要重點考慮的問題。經過調研分析發現，實施虛擬化已經是越來越多的企業IT部門在部署新的服務器之前首先要做的事情。

服務器虛擬化帶來的好處

性能與穩定性的提升

服務器的虛擬化可以在一個物理服務器上虛擬出多臺服務器，允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而不相互影響，從而顯著提高計算機的工作效率。通過虛擬化項目的實施，將原來超過維護保修期限的部分老服務器可以進行遷移，其中一些服務器已經產生硬件報警，系統穩定性和可靠性都存在隱患，整合后性能與穩定性方面都得到很大提升。

成本預算的降低

圖書館傳統方式部署的服務器數量很大，與之配套的機柜、UPS、空調、機房、能耗、人力等對圖書館來說是一筆不小的開銷，如果服務器配置的是雙機模式，運營和維護的成本將更高。圖書館采用服務器虛擬化后，機房的空間、機柜、耗電量、空調成本大大降低，節能減排，低碳，減少了對環境的污染，打破了一臺物理服務器一個應用程序的傳統機制，提高了服務器的利用率，降低了成本。

服務器部署速度的提升

過去新上一臺服務器需要走復雜的流程，而現在新建虛擬機只是幾分鐘的事情。可以創建虛擬機模板配置虛擬機，使用模板，短時間內可以完成批量服務器系統的部署。可以在不改變物理機的原有配置情況下, 方便地把物理機轉換成虛擬機,也可以在虛擬機上重新安裝應用系統，這大大簡化了服務器的應用部署。

服務器利用率的最大化

最大化服務器利用率和整合服務器是相關聯的，服務器什么時候被整合，什么時候其利用率問題才有可能得到解決。深入到機房服務器應用現場去考察一下，會發現很多具有兩個甚至四個處理器的服務器上面只運行著一個很小的應用軟件，這些服務器的使用情況甚至沒有被注冊登記。實際上，這些系統如果將潛力全部發揮出來的話，可以裝載三到五個虛擬應用。將所有的傳統應用服務聚集起來，放置到一臺具有幾個虛擬實例的服務器上，通過虛擬化充分利用現有的服務器資源，可以有效提高服務器的利用率。

虛擬化需要考慮的問題

服務器在成功部署前需要進行虛擬化評估，在采取行動之前必須分析環境，要清楚有哪些服務器，連接了哪些外圍設備，要分析服務器的性能特征，分析支持虛擬化服務器的硬件需求，做好備份分析和災難恢復分析。

虛擬化服務器的整合

目前各圖書館提供的業務服務項目主要有：匯文系統、電子圖書、cnki全文數據庫、維普科技期刊、VOD視頻點播、隨書光盤庫、試用數據等。其中VOD視頻點播、隨書光盤服務器在提供服務時需要占用大量的CPU資源，這類服務器并不適合做虛擬化應用。虛擬化整合的對象適用于需要應用部署在X86架構服務器上，舊系統無法遷移安裝到新的硬件平臺上或無廠商支持，但需要提供應用服務的系統。虛擬化不適用對I/0有苛刻要求的應用，如有USB加密狗的服務器。

虛擬服務器的部署

對于大部分系統，應該不要直接進行物理服務器到虛擬服務器的遷移，而是在虛擬平臺上構建新的服務器，重新部署該應用，然后再遷移數據。這種重新部署的方法要求準備好原來應用系統的部署和安裝文檔，并且在部署之后要進行仔細測試。其優點是原來的系統不受任何影響，并可以暫時保留，如果新部署平臺發現任何問題，可以隨時切換回原來的平臺，待問題解決之后進繼續進行虛擬化遷移工作。

安全風險的問題

圖書館服務器虛擬化實現了服務器的高度集中管理，但任何新技術都存在潛在的安全問題，如何規避新技術帶來的安全風險問題必須引起技術人員足夠的重視。Gartner的分析師Neil MacDonald在一份研究報告中指出，60%的虛擬化服務器的安全性低于它所取代的物理服務器的安全性，而且這種狀況將持續到2012年。如果不能有效解決虛擬機的安全性問題，那么安全性問題很可能成為虛擬化應用最大的絆腳石。

虛擬化技術已經改變了計算機世界，面對不斷增長的數字資源數據庫，選擇服務器虛擬化技術也許成為未來數字圖書館服務器的發展方向。圖書館管理者需要以保證服務質量為前提，綜合考慮虛擬化技術的發展現狀與館藏資源的結構情況，制定出符合自己需求的服務器虛擬化方案。

(作者單位為徐州醫學院)