市級圖書館中心機房實施虛擬化的思考

王松濤

摘 要：中心機房承載著圖書館的各項關鍵業務，保障著圖書館基礎業務和數字資源服務的正常運行。傳統機房管理模式耗時費力，存在諸多不便。借助新興的虛擬化技術，將中心機房改造成為虛擬化的數據中心，能極大提高機房設備的使用效率，減輕管理人員的工作負擔，為各項業務工作的開展提供強大的助力。

關鍵詞：機房 虛擬化 FusionSphere FusionComputer

中圖分類號：G25 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-000-02

隨著我國經濟社會的高速發展，國家對公共文化事業愈加重視，陸續開展了全國文化信息資源共享工程、數字圖書館推廣工程、電子閱覽室建設計劃等一系列重點文化工程，有力促進了全國，特別是西部欠發達地區的公共文化事業發展，縮小了西部欠發達地區與東部發達地區在文化數字資源上的差距。在共享工程和數推工程中，市級圖書館都配備了服務器、存儲、UPS、交換機、防火墻等機房設備，用于承載文化工程中的數字資源存儲和服務推送的功能。因此，市級圖書館事實上已經擁有自己的中心機房和一些關鍵業務，需要加強中心機房的管理與維護，確保關鍵業務的穩定運行。

一、市級圖書館中心機房現狀分析

市級圖書館中心機房設備包括：9臺服務器，2臺存儲，3臺防火墻，4臺交換機，2套UPS電源；關鍵業務包括：業務自動化系統1個，共享工程業務系統4個，數推工程業務系統2個，共享工程配發數字資源1個，圖推工程配發數字資源1個，自購數字資源2個，試用數字資源2個，合計13個關鍵業務。

因此，在傳統方式下，13個關鍵業務需要分別運行在9臺服務器上，個別服務器需要承載著2～3個關鍵業務，存在以下問題：

1.由于各個業務對服務器操作系統環境（Windows或Linux，32位系統或64位系統）、中間件軟件（如Java Runtime Environment、Microsoft .Net Framework）、存儲資源的要求不同，多個業務系統運行在同一服務器上難免相互干擾、影響，并且隨著業務數量的增多而愈加難以協調。同時，當某個業務的維護人員登錄到服務器時，整個服務器對他都是開放的，包括其上運行的多個業務系統，因此從管理角度看，存在較大安全隱患；在同一服務器上運行多個業務，當某一業務的維護需要對多個業務系統的共用軟件進行修改時，難以評估此操作對其他業務造成的影響，存在較大隱患。

2.服務器的資源（包括計算資源、內存資源、存儲資源、網絡資源）有效利用率不高。原因在于，一是現有服務器的資源較之現有業務需求，存在較大富裕，即單一服務器僅安裝單一或少量業務存在資源浪費，而單一服務器安裝太多業務又難以解決不同業務對系統的不同要求；業務對資源的需求存在高峰期，必須預留必要的資源用于需求高峰期，但在非高峰期，為高峰期預留的資源將處于閑置浪費狀態。非高峰期是常態，高峰期是非常態，進一步加劇了資源的閑置浪費。因此，如何提高服務器資源的有效利用率，減少直接、間接的浪費，是機房管理人員必須解決的一個問題。

二、市級圖書館中心機房管理與維護應對

保障機房設施的正常運轉，不僅要從制度上予以保障，更要從技術上予以保障。鑒于市級圖書館的實際情況，要充分利用現有設備，就必須借助新興的虛擬化技術，將中心機房改造成為虛擬化的數據中心，從而提高整體的維護效率和使用效率。主要有以下優點：

1.平臺虛擬化。實施虛擬化后，在虛擬化平臺上虛擬出服務器，簡稱虛擬機。創建的虛擬機既可以是32位的，也可以是64位的；既可以安裝Windows操作系統，也可以安裝Linux操作系統。可創建的虛擬機數量不受限制，只要虛擬機的計算資源和內存資源總和不超過物理服務器即可，從而方便管理人員根據業務需要進行平臺定制。

2.資源虛擬化。實施虛擬化后，計算資源、內存資源、存儲資源、網絡資源都虛擬成“池”，能被多個虛擬化平臺使用，方便管理人員按照業務需要進行分配；同時，虛擬化平臺還將根據業務的實時需要進行動態分配，提高資源的有效利用率。

3.方便的部署策略。實施虛擬化后，可以將已部署好系統環境的虛擬機轉化為模板，在需要時按照模板部署出標準、統一的任意多個虛擬機環境，也可以直接克隆已部署好系統環境的虛擬機，從而節約管理員時間，提高系統部署效率。

4.方便的虛擬機快照策略。實施虛擬化后，既可以使用快照備份虛擬機的整機狀態，也可以在對關鍵業務進行不確定的、嘗試性的操作時，先做快照，再進行操作，一旦操作不當出現問題，可立即回到快照之時，方便管理員試錯。（注：快照不適合數據庫，會產生不可預知的錯誤。）

虛擬化的優點很多，但也存在不足：

1.基礎設備門檻高。實施虛擬化，承載虛擬化的物理服務器配置要高，即具有較好的計算資源、內存資源和存儲資源，能夠虛擬出多臺虛擬機，才能體現出實施虛擬化的“集約化”優勢；若物理服務器配置太低，則會因為虛擬化本身要占用一定的資源，反而不如不使用虛擬化，無法體現實施虛擬化的必要。

2.技術門檻要求高。實施虛擬化，不僅要掌握服務器系統的管理、維護知識，還要掌握實施虛擬化的技術知識和網絡、存儲相關知識要點，這些都需要有針對性的、長期的系統學習。

三、市級圖書館中心機房虛擬化實踐選擇及實施要點

目前，虛擬化技術處于快速發展階段，主流的虛擬化產品廠商有Vmware、Citrix和Microsoft，各有優缺，簡述如下：

1.Vmware在服務器虛擬化上占主導地位，專業性最強，提供免費的具有功能限制的版本vSphere Hypervisor，僅支持單節點管理，不提供集群、高可用性、克隆等高級功能。

2.Citrix在應用虛擬化方面具有較強優勢，并且提供開源的XenServer，限制較少，提供多節點集中管理和克隆功能，不提供集群、高可用性等高級功能。

3.Microsoft將Hyper-V集成在其系統平臺中，可免費使用，也提供免費的Hyper-V Server版本，因其平臺的廣泛適用型和對其平臺的習慣性，易用性較強。支持單節點管理、克隆、快照、故障遷移等功能。

但這三者的免費版本上都不提供官方技術支持，需要自行學習摸索，對市級圖書館具有一定的難度；商業版提供技術支持但費用不菲，市級圖書館難以承擔。因此，最終選擇華為FusionSphere實施虛擬化，原因如下：

1.免費版本與商業版本功能一致，方便今后無縫升級為商業版本。FusionSphere免費版對于6個物理CPU以內（含6個）的系統（集群），永久免費使用，不限制任何資源功能，資源功能與商業版相同。

2.提供電話技術支持和詳盡的技術文檔，解決了后顧之憂。雖然免費版不提供商業支持和上門服務，但電話技術支持和詳盡的技術文檔對于解決學習和使用過程中的問題非常有幫助，對入門級用戶使用也較為簡單易行。

3.符合我國軟件安全的相關要求。FusionSphere基于開源的OpenStack，華為已成為OpenStack社區的核心成員，使得FusionSphere的品牌知名度和品牌深度雖然在現階段不如三大主流廠商的產品，但因其源碼開放，在技術上與國際接軌，所以具有有較大潛力和較高的自主性、安全性。

在部署FusionSphere前，要做好前期的準備工作：

1.學習FusionSphere相關文檔（可訪問華為云計算信息自助服務平臺http：//enterprise.huawei.com/topic/FusionCloud_2013/index.html），了解其基本特性和基本要求。

2.提前在華為官網上下載相關軟件包。

備份用于虛擬化的物理主機上的資料（部署FusionCompute會格式化物理主機的硬盤）。

在部署FusionSphere時，要注意：

1.提前規劃好物理主機、VRM虛擬機的靜態IP地址。因集群規模較小，可以將FusionSphere的管理平面、業務平面、數據平面統一為一個平面（即同一個IP段）。

2.可將主機的多個網口綁定給任意網絡接口（如管理接口、業務接口、數據接口），以提高網絡的可靠性和帶寬。在做網口綁定時，需要將相應的交換機端端口配置為Trunk組。

3.因為物理主機相對較少，網絡結構較為簡單，并沒有嚴格劃分管理平面、業務平面、數據平面，因此添加數據存儲會報錯，只需在數據存儲中將“虛擬化SAN存儲平面配置”設置為“關閉”，通過管理平面承載存儲心跳流量，即可正常添加數據存儲。

4.FusionSphere提供“裸設備映射”功能，將存儲設備上的資源直接映射給虛擬機使用，用于滿足虛擬機中需要進行大量磁盤讀寫操作的業務，例如：Oracle數據庫、MS SqlServer數據庫應用。

通過實施虛擬化，僅用一臺高性能4路服務器、一臺存儲就滿足了全館13個業務的需要，并留有較大的資源富裕，極大的提高了設備的利用效率；在業務的管理、維護上，可以方便的查看設備運行狀態和資源使用情況，包括各個虛擬機的資源使用情況，還可以直接登入每臺虛擬機進行管理、維護，實現了集中統一管理，減輕了管理人員負擔，提高了維護效率。同時，虛擬化的運行機制具有良好的擴展性，保障了在服務器資源不敷使用時，可以將新的資源增加進來，或者在服務器資源過度富裕時，剔除一些不必要的服務器資源，保證虛擬化的數據中心能夠靈活應對各種不斷變化的業務需要，盡可能的充分利用服務器資源。因此，市級圖書館中心機房實施虛擬化是數字化圖書館發展的必然選擇。

參考文獻

[1]馬博峰。VMware、Citrix和Microsoft虛擬化技術詳解與應用實踐，北京：機械工業出版社，2013（1）.

[2]王偉任著，蔣魏鵬譯。瘋狂Winodws Server 2012 Hyper-V 3.0實戰虛擬化講義，北京：中國水利水電出版社。2014（4）.