服務(wù)器虛擬化技術(shù)在圖書館的應(yīng)用研究

南曉凡

(遼寧省圖書館，遼寧 沈陽 110015)

1 圖書館傳統(tǒng)服務(wù)器架設(shè)存在的問題

1.1 服務(wù)器數(shù)量增加

忙碌的生活節(jié)奏加之網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使讀者們逐漸習(xí)慣于在網(wǎng)絡(luò)上來學(xué)習(xí)、研究，獲取自己需求的信息資源。而圖書館為了滿足多方面的讀者需求，除了需要利用自身的館藏創(chuàng)建本館特色資源數(shù)據(jù)庫外，還需要不斷從數(shù)據(jù)商處購買各種電子資源數(shù)據(jù)庫。再有，圖書館網(wǎng)站、讀者OPAC檢索等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也都要安裝在服務(wù)器上并向讀者發(fā)布，由此可以看出如果不做合理整合，圖書館服務(wù)器的數(shù)量會越發(fā)龐大。

1.2 服務(wù)器硬件資源使用率低

各家電子資源數(shù)據(jù)商使用的技術(shù)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而各自對服務(wù)器的軟、硬件運行環(huán)境要求也有所不同。就筆者所在單位而言，雖然中國知網(wǎng)(清華同方)系列數(shù)據(jù)庫和重慶維普的中文期刊數(shù)據(jù)庫都要求使用Windows2000及以上的服務(wù)器操作系統(tǒng)和IIS(Internet Information Services)即互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)，但是前者需要清華同方自主研發(fā)的KBase全文數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而后者則要求SQL Server2000及以上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。具體應(yīng)用中還會遇到需要UNIX、LINUX或者Oracle等操作環(huán)境的其他服務(wù)。如果將多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)簡單地安裝在一臺服務(wù)器上，那就有可能會引起多種服務(wù)之間的軟件沖突或不兼容等一系列問題;即使多種服務(wù)之間不發(fā)生干擾，但當(dāng)其中一個應(yīng)用出現(xiàn)問題，需要宕機維護的時候，其他應(yīng)用也將無法使用，這就給設(shè)備維護和讀者使用帶來相當(dāng)程度的不便。因而很多圖書館在無奈之下，只能采取一種服務(wù)配置一臺服務(wù)器的方法，這樣就造成了服務(wù)器硬件使用率低下。

1.3 運維成本增加

傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)之下，圖書館服務(wù)項目的增加意味著服務(wù)器數(shù)量的增加，而服務(wù)器數(shù)量的增加就導(dǎo)致其運維成本大幅增加，包括機房空間、UPS(Uninterruptible Power System即不間斷電源)、耗電量和人力管理成本等。服務(wù)器散發(fā)的熱量、噪聲對環(huán)境也有污染，灰塵、熱量等輕則使服務(wù)器運行不穩(wěn)定，重則縮短服務(wù)器使用壽命，使服務(wù)器的運維成本大大增加。

2 虛擬化技術(shù)在圖書館應(yīng)用的可行性

2.1 服務(wù)器虛擬化概述

服務(wù)器虛擬化(Server Virtualization)是將服務(wù)器的物理資源如CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件抽象成邏輯資源，使服務(wù)器硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，將一臺服務(wù)器變成幾臺甚至幾十臺相互獨立的虛擬服務(wù)器，在這些虛擬的服務(wù)器上可以安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。這樣一臺物理服務(wù)器上可以同時運行Windows、Linux和Unix等多個操作系統(tǒng)，使我們不再受到物理硬件上的局限，提高了硬件資源的利用率，優(yōu)化了系統(tǒng)管理，達到了物理服務(wù)器整合的目的，讓服務(wù)器的配置和使用更加適合圖書館的發(fā)展趨勢。

每個被虛擬化的服務(wù)器系統(tǒng)被稱為Virtual Ma-chine，也就是常說的虛擬機，這些被虛擬出來的機器就和平時我們使用的真實的計算機工作方式一樣，可以安裝操作系統(tǒng)以及各類服務(wù)應(yīng)用程序，也可以利用虛擬機來訪問網(wǎng)絡(luò)。因此，當(dāng)我們在虛擬機中對各種軟件進行使用測評時，由于某些原因可能也會造成虛擬系統(tǒng)的“崩潰”，不過，這種所謂的“崩潰”，只是虛擬機上的操作系統(tǒng)，所以不用緊張，只要調(diào)用虛擬機系統(tǒng)自帶的“UNDO”功能，馬上就可以恢復(fù)到該虛擬機在本次軟件安裝之前的原始系統(tǒng)狀態(tài)。

傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)和虛擬化服務(wù)器架構(gòu)的差別可由圖1和圖2清楚地表明。

圖1 傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)

圖2 虛擬化架構(gòu)

在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，物理硬件是與操作系統(tǒng)緊密相關(guān)的，一臺電腦上只能運行一個操作系統(tǒng)，在這一個操作系統(tǒng)上允許運行多個應(yīng)用。一旦操作系統(tǒng)出現(xiàn)問題，所有的應(yīng)用都隨之停頓，一個應(yīng)用出現(xiàn)問題，也可能影響到其他的應(yīng)用。同時，應(yīng)用的遷移也十分困難，應(yīng)用必須停止，脫離物理硬件之后，才能遷移到另一個操作系統(tǒng)或者另一臺服務(wù)器之中。

而加入了虛擬化這個抽象層后，操作系統(tǒng)被解放出來，不再與物理硬件一一對應(yīng)。一臺服務(wù)器上可以運行多個操作系統(tǒng)，可以為每一個應(yīng)用都配置一個操作系統(tǒng)，而不必擔(dān)心應(yīng)用和操作系統(tǒng)之間互相干擾，引發(fā)服務(wù)器故障。

2.2 服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢

2.2.1 提高服務(wù)器利用率，降低成本

采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以對現(xiàn)有服務(wù)器硬件資源進行合理整合。通過實踐可以證明，采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)之后，Windows服務(wù)器和Unix服務(wù)器的硬件資源利用率分別從15%左右和30%左右提升到90%左右。由于虛擬化技術(shù)可以將兩個或者兩個以上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安裝在同一臺物理服務(wù)器中，結(jié)果就是減少了服務(wù)器的數(shù)量，節(jié)省了用電、UPS、排灰、減噪等支出，有效降低了機房設(shè)備的運維成本，同時也節(jié)省了人力成本。

2.2.2 服務(wù)器高效管理

將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安裝到虛擬機中以后，我們可以像對傳統(tǒng)方式一服務(wù)一機的服務(wù)器一樣對該虛擬機進行管理，包括啟動、修改配置、添加/刪除硬件、創(chuàng)建備份、還原等。也可以建立一個虛擬機專門用于重要數(shù)據(jù)備份，虛擬機內(nèi)的數(shù)據(jù)除了像物理服務(wù)器一樣通過數(shù)據(jù)傳送進行異地或復(fù)制備份之外，還可以將整個虛擬機備份，這樣的管理方式也為數(shù)據(jù)備份提供了良好的運行環(huán)境。

2.2.3 虛擬機安裝簡單

虛擬機可以通過虛擬軟件直接克隆或者從宿主機遷移的方式進行系統(tǒng)和應(yīng)用程序的安裝，節(jié)省了重新安裝的時間，簡單快捷。因為虛擬機自己已經(jīng)具備了備份、恢復(fù)、遷移等功能，而且即使拋開局域網(wǎng)絡(luò)的支持，也可以快速地將系統(tǒng)從一臺服務(wù)器上遷移到其他服務(wù)器之中，使系統(tǒng)災(zāi)難最小化。

3 虛擬化技術(shù)應(yīng)用需注意的幾個問題

3.1 服務(wù)器安全隱患

服務(wù)器虛擬化技術(shù)減少了圖書館對服務(wù)器的采購支出，這樣就把多項網(wǎng)絡(luò)服務(wù)集中到單臺物理服務(wù)器上，對于多種服務(wù)來說，有可能需要在物理服務(wù)器端開放更多的服務(wù)端口，隨著訪問人數(shù)的集中增加，也伴隨著遭受更多病毒、惡意程序或代碼攻擊的可能。如果多臺虛擬機不能及時做好安全防護和補丁措施，將會使物理服務(wù)器安全性大為降低，風(fēng)險隱患成倍增加。

3.2 通信風(fēng)險

隨著虛擬機的增加，各虛擬機之間以及虛擬機與物理服務(wù)器之間的通信不斷增加，各種應(yīng)用測試以及正式使用時的測試、數(shù)據(jù)備份、服務(wù)器遷移等也會使物理服務(wù)器有更多地被病毒和惡意程序攻擊的概率。而即使只有其中一臺被攻克，就會給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他虛擬機和服務(wù)器造成重大的安全隱患。

3.3 服務(wù)器負載過重

服務(wù)器虛擬化后，每臺物理服務(wù)器將出現(xiàn)兩個或以上的虛擬機，加上多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)共享物理服務(wù)器的硬件資源的情況，在具體應(yīng)用過程中很可能遇到硬件資源不足、個別應(yīng)用搶占帶寬等問題，使服務(wù)器負載過重，效率下降這就導(dǎo)致客戶端訪問緩慢，甚至引起物理服務(wù)器宕機。一旦發(fā)生這種情況多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將同時受影響。

4 推動虛擬化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)措施

4.1 安裝殺毒和安全軟件

在保證系統(tǒng)兼容的情況下，我們要像對待物理服務(wù)器一樣來對虛擬機進行安全防護，為每臺物理服務(wù)器和虛擬機安裝殺毒軟件和系統(tǒng)安全防護軟件，并且要安裝好系統(tǒng)補丁，還要定時升級殺毒軟件的病毒庫。

4.2 系統(tǒng)防火墻設(shè)置

為了盡量降低數(shù)據(jù)傳輸過程給服務(wù)器帶來的風(fēng)險，技術(shù)上可以在數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層之間設(shè)置防火墻，通過對防火墻的設(shè)置，讓可信任的數(shù)據(jù)能夠無障礙傳輸，對于無信任標(biāo)志的數(shù)據(jù)傳輸，需要經(jīng)過防火墻的認證才能有效傳遞。這樣可以有效減低虛擬機在數(shù)據(jù)通訊上帶來的諸多風(fēng)險。

4.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合理搭配

如果要避免出現(xiàn)服務(wù)器負載過重的情況，首先必須要對各個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用所需的服務(wù)器資源進行合理的統(tǒng)籌搭配，其次盡量把對系統(tǒng)環(huán)境要求相同或相似的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)做成各自的虛擬機后放在同一臺服務(wù)器中。具體操作上可以按照小型搭配小型或大型，訪問量低搭配訪問量低或高的原則進行。在具體使用過程中還要對物理服務(wù)器的各項硬件資源進行監(jiān)控，避免物理服務(wù)器超負荷運行。

5 結(jié)語

當(dāng)前傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)已經(jīng)逐漸顯露疲態(tài)，在可擴充、便于管理、節(jié)約成本等方面都讓企業(yè)或者集團無法滿意。而虛擬化這一革命性的技術(shù)，實現(xiàn)了物理層和應(yīng)用層的分隔，最大化利用硬件資源，實現(xiàn)更多的應(yīng)用，簡化了傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)，將IT環(huán)境改造得更強大、更富有彈性。應(yīng)用推動技術(shù)，從處理器層面到操作系統(tǒng)層面，一個趨于完整的服務(wù)器虛擬化的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)正在逐漸形成，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用前景逐漸展現(xiàn)在人們眼前。圖書館要做的，就是合理地運用虛擬化技術(shù)，為讀者和社會創(chuàng)造更大的價值!

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