虛擬化技術在數字圖書館建設中的應用研究

翟永旭

摘 要：隨著數字圖書館建設的飛速發展，越來越多的信息服務依托網絡開展，從最初的僅有圖書館自動化管理系統，opac和網站，到目前的各類電子書、數據庫、隨書光盤、遠程訪問系統、門禁系統等等。隨著數字圖書館的飛速發展，應用服務器的數量越來越多，帶來了服務器資源利用率低和管理混亂等問題。將服務器虛擬化技術應用到數字圖書館建設中，集中管理，從而最大限度地發揮服務器性能，提供高可靠性、安全性、可用性的應用服務。

關鍵詞：數字圖書館 服務器虛擬化 VMware vSphere 研究應用

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0255-02

隨著數字圖書館建設的飛速發展，越來越多的信息服務依托網絡開展，從最初的僅有圖書館自動化管理系統，opac和網站，到目前的各類電子書，數據庫，隨書光盤，遠程訪問系統，門禁系統等等。數字圖書館建設的通常情況為：每年都要申請經費，采購新的服務器，以滿足不斷增加的數字圖書館應用，按照“一臺服務器、一個操作系統、一種應用”的模式，一臺服務器只承擔單一的應用服務，而購買的服務器硬件配置普遍較高，不能充分發揮其性能的優越性，造成資源的極大浪費。一旦有了新的數字圖書館應用需求，為了避免造成系統沖突，就需要再采購，配置，安裝新的服務器。隨著服務器數量的逐年增加，對機房空間及相應能耗也提出了更高要求，需要不斷的擴充改善。一方面造成的了經費和資源的極大浪費；另一方面也給管理人員維護和管理造成不便。

如何解決這些問題，從而最大限度地發揮服務器性能，提供高可靠性、安全性、可用性的應用服務，為讀者提供穩定、高效的訪問服務，是數字圖書館建設中需要考慮的問題。通過服務器虛擬化技術來助力數字圖書館建設，不僅可以提高服務器的利用率，縮短系統安裝配置的時間，為用戶提供更好的優質訪問服務，而且采用了集中管理，便于設備的管理和維護，提高了高校圖書館的信息化水平。

1 服務器虛擬化技術

1.1 服務器虛擬化

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，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，使資源利用實現最大化，讓IT對業務的變化更具適應力。形象地表述就是把一臺物理的服務器虛擬化為多個虛擬機，通過這種技術，可以同時在一臺主機上運行Linux、Windows、Unix等操作系統，滿足不同的應用需求。

1.2 服務器虛擬軟件

隨著服務器虛擬化技術的發展，目前已有眾多的商業化產品，比較主流的服務器虛擬化軟件有Citrix XenServer、微軟Windows Server 2008 Hyper-V、VMware ESX/ESXI Server。

虛擬軟件選擇的重點是管理工具與自動化功能，圖書館應選擇與服務器硬件具有良好兼容性，在虛擬機上的I/O性能好，并有良好管理組件，符合本館虛擬化規劃的解決方案。綜合比較各軟件的優勢，并根據本校實際，網絡中心已采用VMware，為了以后圖書館與網絡中心形成學校的雙中心，我館最終選擇VMware作為虛擬化軟件。

vSphere是VMware推出的基于云的新一代數據中心虛擬化套件，提供了虛擬化基礎架構、高可用性、集中管理、監控等一整套解決方案，目前最新版本為vSphere 5.0。

VMware vSphere包括以下主要組件和功能。

VMware ESXi：vSphere去掉了原來的ESX，只保留了ESXi。它是一個在物理服務器上運行的虛擬化層，將處理器、內存、存儲器和資源虛擬化為多個虛擬機。

VMware vCenter Server：配置、置備和管理虛擬化IT環境的中央點。提供基本的數據中心服務，如訪問控制、性能監控和警報管理功能。

VMware vSphere Client：允許用戶從任何Windows PC遠程連接到vCenter Server或ESXi的界面。

vSphere VMFS（虛擬機文件系統）：一個針對ESXi虛擬機的高性能群集文件系統。

vSphere vMotion：可以將打開電源的虛擬機從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器，同時保持零停機時間、連續的服務可用性和事務處理完整性。

vSphere High Availability （HA）：可為虛擬機提供高可用性的功能。如果服務器出現故障，受到影響的虛擬機會在其他擁有多余容量的可用服務器上重新啟動。

2 服務器虛擬化在數字圖書館建設中的應用

2.1 服務器虛擬化部署及實施

2013年湖北汽車工業學院圖書館采購了3臺lenovo WQ R680G7六核4CPU、內存為8×8G的服務器，后端存儲為日立HUS 110，4個光纖通道和2個iSCSI，36T存儲空間。基于此制定了湖北汽車工業學院圖書館的虛擬化架構方案，即將3臺物理主機服務器通過光纖交換機連接后端存儲系統，應用VMware Vsphere5.0套件，進行虛擬化部署，建立虛擬化集群，在此集群上建立虛擬機應用，配合使用VMware的P2V工具、VMotion功能和HA高可用性，實施服務器虛擬化應用，具體部署實施如下。

（1）在物理機服務器上安裝ESXi5.0，用HBA卡的光纖連接后端存儲，接口帶寬為8GB/s；安裝vCenter server5.0標準版管理平臺，該平臺由AD域、DC（sql server 2008 r2 x64）、vCenter三個部分組成。所有的業務（包括管理平臺本身）都可以在各服務器間移動而不停止業務。endprint

（2）整合網絡。根據現在的網絡結構，3臺主機有3個網卡，除去一個作為管理網卡，實際還需要有4個網卡，由于物理網絡數量超過服務器的網卡數量，所以采用了分布式交換機，實現多個物理網絡接入。將網絡劃分為4個vlan：創建了vlan1，外網地址網絡；vlan2，校園網網地址網絡；vlan3，一卡通地址網絡；vlan4，圖書館內網地址網絡。創建虛擬機的時候可以通過分配相應的網絡連接，創建系統的虛擬網絡。

（3）規劃服務器部署。根據各應用的系統配置和系統開銷建立虛擬服務器，從而能夠做到各應用的負載平衡。考慮管理的高效性，將平時數據更新維護較頻繁的服務器整合到ESXi集群中，利用vCenter統一管理。

（4）創建虛擬機。在vcenter管理系統中，創建虛擬機，首先建立Windows XP和Windows 2003兩個模板，標配為2vCPU，2G內存和60G硬盤，然后將其生成為模板，以后就可以通過該模板創建許多個相同系統的虛擬機，再根據具體的應用需求調整每個虛擬機分配的CPU、內存和硬盤資源。

（5）遷移服務器。虛擬機也可以通過VMware vCenter Converter轉換的方式創建，在不改變原物理機配置的情況下，方便地把物理機轉換成虛擬機，而且相關的硬件信息都保存在ESXI中。轉換后的虛擬機還可以進行克隆和復制。對于應用穩定，配置復雜的服務器，可以通過此方法創建虛擬機，省去了重新部署的時間。

2.2 虛擬化部署及實施中的問題

（1）在實施過程中，虛擬機全都采用了VMware vCenter Converter轉換的方式進行創建，存在一些問題：如以前的網站應用是采用的普通pc作為服務器，日志記錄有自動重啟、內存溢出現象，轉換后故障依舊。最后，通過在虛擬平臺上創建虛擬機，重新部署網站應用解決問題。

（2）有加密狗的應用，轉換為虛擬機后，無法安裝加密狗設備，最后通過數據庫商升級平臺的方式予以解決。

（3）電子存包柜管理服務器，由于要連通存包柜設備和一卡通中心，又涉及到刷卡設備及扣費管理，進行了虛擬機轉換測試，發現該平臺不支持虛擬化架構。目前仍使用以前的pc作為服務器。

2.3 虛擬化應用效果

通過服務器虛擬化的實施應用，達到了以下效果。

（1）虛擬化的應用使服務器的性能得到了充分的發揮。新購置的3臺高性能服務器的使用率明顯提高，充分利用了服務器的性能。

（2）通過整合減少了物理服務器數量。服務器數量從原來的13臺（包括服務器和普通pc）減少為3臺，并將以前沒條件建設的中國知網和萬方數據本地鏡像建立起來。同時，此種架構有很好的擴展性，現有設備可以繼續使用，從而保護當前的投資，降低IT架構成本。

（3）簡化了管理的復雜度。通過虛擬機管理平臺集中管理，就可以管理幾乎全部的服務器。另外縮短了新應用的部署時間，通過虛擬軟件提供的工具進行直接克隆或從模板部署，以前安裝系統，配置環境需要幾個小時的工作，現在只需要幾分鐘便可完成，省去了大量的安裝配置時間。

（4）系統故障率明顯降低，安全性得到了保障。所有虛擬機及數據全部存儲在后端存儲，機房采用2路電源及ups保障，同時部署了機房檢測系統，機房的溫濕度，電源切換情況，管理人員都能夠隨時掌握，及時做出維護和調整。

3 結語

隨著虛擬化技術的發展完善，虛擬化的理念和解決方案得到了越來越多的信賴和應用。實踐再次證明，在購置高性能服務器的基礎上，將服務器虛擬化技術應用是數字圖書館建設中是有效合理的方法，它能夠最大限度地發揮服務器性能，滿足數字圖書館應用服務的不斷增加，同時也為IT人員的維護和管理帶來便利。作為圖書館的IT人員，今后將更加注重對虛擬化環境的優化配置、虛擬網絡配置以及桌面虛擬化等方面的研究，不斷提升圖書館的數字化服務能力，更好的為讀者提供優質服務。

參考文獻

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[4] 李輝.服務器虛擬化助力數字圖書館的發展[J].農業網絡信息，2011（7）：67-68.endprint