基于VMware的圖書館數字化改造

摘 要： 圖書館數字化進程的加速使各種應用和館藏的數字資源越來越多，但同時顯現出資源利用率低、服務器資源占用多和不易維護等問題。以南京審計學院圖書館數字化改造中使用虛擬化技術為實例，介紹了VMware虛擬化技術，并使用VMware搭建數字圖書館的基礎架構，從而實現了設備的高可用性，降低了運營成本和風險，使維護和管理更便捷。

關鍵詞： 數字化； 虛擬化； VMware； 數字圖書館

中圖分類號：TP338；G250.76 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）09-24-03

Digitalization transformation of library based on VMware

Tang Jing

（Nanjing Audit University Library， Nanjing， Jiangsu 211815， China）

Abstract： The acceleration of library digitalization makes the kinds of apps and digital resources in library become more and more. However， there exists problems such as the low use ratio， huge need of servers and difficulties in maintenance. Take the library of Nanjing Audit University for example， where the virtualization technology is used during the digitized transformation， the virtualization of VMware is introduced. The infrastructure of D-lib is constructed with VMware to realize the high availability， low operating costs and risks. The maintenance and management become more convenient.

Key words： digitalization； virtualization； VMware； digital library

0 引言

數字圖書館發展一般要經歷三個階段：基于信息資源的數字圖書館；基于集成服務的數字圖書館；基于面向用戶的數字圖書館。就數字化服務功能而言，南京審計學院圖書館還處于由傳統型圖書館向新型數字化圖書館平穩過度的階段。在這個階段必然要觸及到功能性建設的問題。從2009年開始，筆者和同事對南京審計學院圖書館進行了數字化改造。

1 背景

2009年南京審計學院圖書館能正常運行的服務器有9臺（如表1所示），其中4臺是2007年購買的HP GL380G5服務器，分別用于匯文系統、金審工程自建數據庫發布服務、暢想之星非書資源數據庫和教學參考數據庫，其余5臺是2000年至2005年購買的設備，分別用于匯文opac服務、金審工程自建數據庫加工服務、定題服務、考試題庫數據庫和隨書光盤服務。所有服務器都是單機運行，沒有冗余備份，尤其是匯文系統涉及全館的圖書借還工作，一旦機器發生故障將影響全館的日常工作。圖書館的主頁Web運行在一臺PC機上，一旦PC機發生故障將嚴重影響圖書館的數字服務。圖書館當時的存儲設備是HP EVA 8000，其裸容量為10TB，RIAD后為6TB，全部都被使用。

隨著圖書館數字化的發展，各種應用和館藏的數字資源越來越多，所需的服務器、存儲和網絡設備也越來越多，其相應配套設備也相應增加，管理工作量也成倍增長?，F有的容量已經遠遠不能滿足需求，匯文系統和金審工程等關鍵性數據也沒有異地冗余備份。

VMware虛擬化技術正是解決上述問題的有效方法。通過VMware虛擬化技術使我們能夠充分利用并靈活配置、管理硬件資源，提高應用服務的可部署性、持續性和高效性。

2 VMware虛擬化技術及其主要功能概述

VMware是EMC下屬的一家獨立的軟件子公司，創建于1998年，它把大型機虛擬機技術帶到工業標準計算機的所有領域。1999年，VMware發行的第一個產品是VMware工作站，2001年相繼發布了VMware GSX和ESX服務器進入市場[1]。

VMware虛擬基礎構架確保運行，通過提高效率，靈活性，響應速度來降低成本。通過虛擬設備確保VMware能快速地把所需求和資源聯系在一起。虛擬設備能夠簡化計算機構架，顯著地降低發布應用的成本和復雜性。這種技術適用于實現產品的服務器整合，加強應用運行的連貫性和縮短軟件開發周期。

2.1 VMware ESX Server

VMware ESX Server是一種虛擬機軟件，它是一個低成本、高效、可擴展的虛擬主機平臺，具有高級資源管理功能。VMware ESX Server通過提高資源使用率，擴展計算容量和最大限度地提高服務器的可管理性而將計算基礎構架的總體擁有成本降至最低。

2.2 HA（High Availablility）高可用性

通過部署使用VMware HA的虛擬機可以為客戶提供一個易于使用、經濟高效的故障切換解決方案，以保護出現故障的服務器。通過在資源池中的另一臺物理服務器上自動重啟虛擬機，以保護任何應用程序。通過監控心跳信號信息來檢測虛擬機內部的操作系統故障。根據用戶定義的時間間隔，自動重啟因服務器故障而受影響的虛擬機。

2.3 DRS（Distributed Resource Scheduler）動態系統資源調度

DRS主要功能提取虛擬化架構中的硬件資源。以資源池為單位，統一調配與管理計算資源，并且獨立于提供資源的物理服務器。以分層方式有效的組織資源池，充分利用可用的IT資源以滿足業務的需求。VMware DRS確保實現最高的資源利用率，同時保持業務部門對其基礎結構的控制權和自主權?？梢愿鶕I務需要，靈活地添加、刪除或重組資源池。在資源池中進行分配更改，而不影響其他不相關的資源池。

2.4 Vmotion

Vmware Vmotion可以使運行中的虛擬機從一臺物理服務器實時遷移到另一臺物理服務器，它實現了零停機時間和連續可用的服務，并能全面保證事物的完整性。Vmotion是一種用戶創建動態、自動化、自我優化的數據中心的關鍵促成技術。

3 南京審計學院圖書館數字化改造

3.1 改造原則

對圖書館數字化改造遵循以下原則。

⑴ 完整性，方案必須能夠完全滿足數字圖書館業務發展需求，能夠站在圖書館數字化角度建設一個真正統一計算存儲平臺架構，以滿足各項服務要求。

⑵ 穩定性，改造方案和設備必須成熟穩定，具體體現在設備本身的高可靠性以及高可用性方案的保障，在業界廣泛使用并擁有好評，此外還能夠提供完善、高質量的服務保障。

⑶ 可擴展性，可持續發展，經濟、科學地選擇方案和設備，降低總體擁有成本，可根據圖書館的發展來進行靈活擴展，架構能夠靈活擴展，滿足未來3-5年擴展要求。

⑷ 高性能，改造配置的服務器、存儲設備必須提供高性能特性，能夠滿足圖書館未來3-5年的發展要求，并留有性能擴展余量。

⑸ 先進性，改造的方案和設備必須采用主流和代表未來發展方向的技術。

3.2 改造后的軟硬件配置

改造后南審圖書館所有軟硬件配置如表2所示。

3.3 改造后的架構

經過一期和二期改造，我們基本實現了數字化圖書館改造初期制定的預定目標。南京審計學院圖書館目前的信息化硬件基礎架構采用DELL PowerEdge M1000e刀片服務器機箱和EMC CX4-480存儲、EMC VNX 5500存儲構建。5臺DELL PowerEdge M710和3臺DELL PowerEdge M820刀片服務器安裝在DELL PowerEdge M1000e刀箱內，利用光纖交換模塊與EMC CX4-480和EMC VNX 5500存儲連接，服務器安裝VMware vSphere 5.1服務器虛擬化軟件構建了虛擬化環境，部署虛擬機以承載圖書館的大部分業務系統?，F在圖書館虛擬機有32個之多，其中在運行的虛擬機26個，分別是各種數據商的數據庫鏡像、自建特色數據庫、圖書館Web等（如圖1所示）。同時在底層服務器上安裝了虛擬環境安全優化平臺——趨勢防病毒軟件，防護單臺物理機上的所有虛擬服務器之間的互相攻擊和病毒傳播。我們在兩個站點的存儲之間，把需要通過SRM保護的磁盤分別做了底層的數據同步，以保證兩個站點之間的數據一致性；對匯文系統的數據也建立的包含一致性組校驗的數據同步。同時通過VMware vSphere Site Recovery Manager虛擬化站點容災軟件構建虛擬化高可用容災平臺，以應對計劃外存儲因意外宕機而導致的虛擬化環境宕機。配置的SRM的數據同步通過EMC 存儲底層的同步軟件MirrorView來實現，此同步方式保證了同步數據的一致性，并且不占用網絡帶寬，也不占用本地服務器資源。圖2為南京審計學院圖書館數字化項目拓撲圖。

4 虛擬化帶來的好處

4.1 利用率高

通過提高利用率和實現自動化獲得高效率，將硬件的利用率從5%-15%提高到80%以上。沒有部署VMware虛擬化之前，一臺服務器最多上2-3個應用，且不能保證各應用之間不會出現搶占資源、相互沖突的問題?，F在一臺服務器上可以虛擬出N個虛擬機，每個虛擬機相互獨立互不干擾，其性能、使用資源一目了然，且根據實際可以調控。

4.2 安全性高

通過High Availability，VMotion，StorageVMotion等功能，使虛擬機可以在使用的情況下在服務器和存儲之間遷移。應用可以保持不間斷服務，在VMware的服務器硬件出現故障后，虛擬機自動切換到其他服務器上繼續運行；存儲的硬盤、機籠等硬件出現故障，對于事先做過虛擬化站點容災的關鍵性應用，通過VMware vSphere Site Recovery Manager虛擬化站點容災軟件設置的計劃任務，可以在第一時間使服務從備用的存儲上啟動。不會因為硬件故障導致服務器宕機，出現數據丟失、服務器崩潰等現象，使服務保持不間斷，以保證服務器的安全。安全性還體現在，如果對關鍵性應用進行更改，快照功能的使用可以在虛擬機部署出現錯誤時恢復到更改之前的狀態。自從部署了虛擬化軟件后，南審圖書館在服務遷移、軟件更新、數據更新、硬件更換等實現了不停機在線作業。

4.3 節約資金，大幅度降低成本

可使基礎架構成本降低20%以上，運營成本減少30%以上。南京審計學院圖書館現有應用30個，如果是在以前，一個應用一個服務器的方式最少需要購買25臺以上的服務器，現在應用VMware之后，在8臺刀片服務器上虛擬出了28個服務器；全館共有服務器12臺（如表2所示），不僅滿足了全部需求還留有富余。

4.4 反應迅速，縮短周期

能夠快速響應不斷變化的業務需要，部署快速便捷，節約時間。使用VMware虛擬化后，搭建一個新的虛擬機在有模板的情況下只需幾分鐘就能完成，上一個新的應用一般只需一天。不像以前上新的應用就需要等待購買新服務器。

4.5 可擴展性強，擴展方便

當應用越來越多，虛擬機的數量達到上限時，只需在新的服務器（品牌、規格沒有限制）上部署VMware虛擬化軟件就能把新服務器加入到現有的虛擬化架構內，從而使服務器負載降低并能承載更多的應用。如南審圖書館在一期改造時購買了5臺DELL PowerEdge M710刀片服務器，部署了虛擬化軟件，使用兩年后，隨著應用增加，服務器負載變大，在二期改造時又購買了3臺DELL PowerEdge M820刀片服務器并安裝了VMware軟件，直接加入原有的虛擬化架構，解決了問題。

4.6 簡化架構，管理方便統一

傳統的機架式服務器每個服務器都需要連接存儲、網絡、鍵盤、鼠標、顯示器和電源，機房的線路如蜘蛛線密密麻麻，管理起來也不方便?，F在使用了刀片+存儲+VMware架構之后，線路簡化了，更換設備也方便。使用統一的管理界面，所有虛擬機在同一界面顯示，不需要逐個機器輪流切換使用了。

5 結束語

南京審計學院圖書館在數字化圖書館建設過程中，使用VMware虛擬化技術完成了基礎架構的搭建。解決了物理服務器資源利用率低與應用需求服務器資源大的矛盾，解決了維護不易、應用搭建完成上線周期長等問題。提高了維護管理水平，降低了硬件投資成本，降低了能耗，提高了機器使用率，增強了業務的穩定性，提升了數據恢復和備份能力，保障了數據安全，為圖書館數字化建設提供了良好的基礎。同時，強大的可擴展性可以滿足后期數字化圖書館的建設需求。

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