VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中的應(yīng)用

孟一奇

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)圖書(shū)館，黑龍江哈爾濱 150040）

近年來(lái)，隨著數(shù)字圖書(shū)館的快速發(fā)展，許多信息服務(wù)依靠網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從原來(lái)的自動(dòng)化圖書(shū)館、自動(dòng)化管理系統(tǒng)、網(wǎng)站到當(dāng)前各種數(shù)據(jù)庫(kù)、電子書(shū)、門(mén)禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)等。 圖書(shū)館建設(shè)通常為每年申請(qǐng)一定的經(jīng)費(fèi)，采購(gòu)服務(wù)器，以滿(mǎn)足不斷增加的復(fù)雜化圖書(shū)館應(yīng)用需求， 按照每臺(tái)服務(wù)器對(duì)應(yīng)一種應(yīng)用，一個(gè)操作系統(tǒng)的管理模式，一臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)了某種應(yīng)服務(wù)，而由于購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器的硬件配置較高，無(wú)法發(fā)揮其性能，進(jìn)而造成一定程度的資源浪費(fèi)。一旦有新的數(shù)據(jù)庫(kù)要求，為了避免不必要的功能沖突，您需要配置或購(gòu)買(mǎi)安裝多臺(tái)服務(wù)器。隨著服務(wù)器的增加，機(jī)房的空間及功能也提出了更高的要求，需要不斷改進(jìn)。另一方面，對(duì)于圖書(shū)館管理者來(lái)說(shuō)，在管理和維護(hù)方面也非常不方便。如何有效解決上述問(wèn)題，極大程度發(fā)揮服務(wù)器的綜合性，有效的提升其安全性，從進(jìn)而能夠?yàn)閳D書(shū)館讀者提供更高效的，在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)過(guò)程中迫切需要安全穩(wěn)定的接入服務(wù)。通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)改進(jìn)數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)不僅可以提高服務(wù)器的綜合利用率，縮短系統(tǒng)安裝配置所需要的時(shí)間，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，而且采用了集中化的管理，特別是自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)的優(yōu)勢(shì)更加突出，直接提高了圖書(shū)館信息化建設(shè)水平。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化實(shí)際上是通過(guò)單個(gè)主機(jī)同時(shí)操作和操作多個(gè)客戶(hù)端。利用這種技術(shù)，在一臺(tái)主機(jī)上就可以支持多種操作系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)行包括 Linux，windows以及Unix等系統(tǒng)，不需要進(jìn)行機(jī)器的重啟就可以切換操作系統(tǒng)。 VMware被認(rèn)為是服務(wù)器虛擬化行業(yè)的龍頭，最具有典型性的產(chǎn)品，是基于云端的新一代數(shù)據(jù)中心虛擬化套件，能夠提供虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)，高可用性，集中管理以及監(jiān)控等。包括VMware ESX Server，VMware GSX Server，VMware workstation。 其中，兩者都是在主機(jī)的操作系統(tǒng)上完成虛擬化軟件。VMware ESX Server是該公司虛擬產(chǎn)品的重點(diǎn)，能夠?qū)⑻摂M化軟件直接在硬件平臺(tái)上完成運(yùn)行， VMware infrastructure是公司最新發(fā)布的，其虛擬架構(gòu)套件包括 VMware ESX Server，VMware vCenter server，VI client這三個(gè)基礎(chǔ)組件。第一個(gè)是物理服務(wù)器級(jí)別的虛擬層，可用于配置服務(wù)器，包括內(nèi)存，cpu，儲(chǔ)存器等硬件資源，并且這些資源根據(jù)提前設(shè)置好的分配形式到運(yùn)行在其中的各個(gè)虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)可以以獨(dú)立的模式完成后期運(yùn)行。第二種是對(duì)物理服務(wù)器虛擬機(jī)分配的集中化管理，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心提供集中化管理環(huán)境，也是調(diào)配配置管理虛擬化架構(gòu)的重點(diǎn)。第三種是客戶(hù)端管理軟件，后臺(tái)管理員通過(guò)遠(yuǎn)程連接到每一個(gè) ESX server上，它是管理員用于管理和配置的主要工具，可以創(chuàng)建虛擬機(jī)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉虛擬機(jī)，調(diào)整 CPU以及內(nèi)存占用比例，進(jìn)行遷移克隆虛擬機(jī)以及相關(guān)性能監(jiān)測(cè)。

2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館中的運(yùn)用

我們通過(guò)文獻(xiàn)資料查閱以及訪(fǎng)談的方式，對(duì)一些高校圖書(shū)館進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)很多圖書(shū)館需要存儲(chǔ)的數(shù)字化資源越來(lái)越多，所購(gòu)設(shè)備也逐漸增加，這種情況下需要高校付出更多的維護(hù)管理成本，為便于應(yīng)用服務(wù)器，該操作滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的要求，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了服務(wù)器的綜合利用率，解決了當(dāng)前數(shù)據(jù)中心無(wú)法實(shí)現(xiàn)硬件資源應(yīng)用統(tǒng)一管理的問(wèn)題。此外，該庫(kù)最初用于數(shù)字應(yīng)用服務(wù)，主要包括網(wǎng)絡(luò)和資源服務(wù)。資源服務(wù)包括萬(wàn)方全文數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)知識(shí)網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫(kù)和超星電子書(shū)，非書(shū)光盤(pán)，圖書(shū)館自動(dòng)化管理等，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)涉及到遠(yuǎn)程認(rèn)證，防毒，備份以及 web服務(wù)，這些服務(wù)器需要由物理服務(wù)器和相應(yīng)的存儲(chǔ)空間保護(hù)，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)很多服務(wù)器已經(jīng)使用了五年以上，而且在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，雖然管理員將兩臺(tái)性能較好的服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用化集中，但可能會(huì)使系統(tǒng)之間發(fā)生沖突，導(dǎo)致一系列問(wèn)題，無(wú)法為讀者提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。結(jié)合實(shí)際調(diào)查，我們選擇了VMware服務(wù)器虛擬化解決方案來(lái)改進(jìn)大學(xué)數(shù)字圖書(shū)館的一系列服務(wù)。

2.1 假設(shè)虛擬化平臺(tái)

在本次調(diào)查中，我們需要利用VI3服務(wù)器，以通過(guò)兩臺(tái)服務(wù)器完成ESX服務(wù)器的運(yùn)行。其中一個(gè)用于操作，并且需要服務(wù)器共享存儲(chǔ)設(shè)備。在硬件結(jié)構(gòu)和配置要求方面，在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)過(guò)程中，我們購(gòu)買(mǎi)了四臺(tái)型號(hào)為HP DL580 G5的服務(wù)器。用于安裝ESX Server，由于需要在物理服務(wù)器中運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器，因此對(duì)硬件配置有很高的要求。需要更大的 CPU和內(nèi)存，每臺(tái)服務(wù)器配置64 G CPU硬盤(pán)，大小3 X146 GB，以太網(wǎng)卡，HBA可以通過(guò)光纖交換機(jī)連接到存儲(chǔ)設(shè)備，以在存儲(chǔ)陣列上部署虛擬組合數(shù)字資源。 儲(chǔ)存EVA6400使用的是雙光纖交換機(jī)，完成線(xiàn)路的冗余。 因此，該服務(wù)器集成雙口位置 HBA能夠確保儲(chǔ)存線(xiàn)路冗余，這種服務(wù)器采用的是四個(gè)集成千兆以太網(wǎng)網(wǎng)卡，可以將其分為兩組，用于核心千兆交換機(jī)斷連接，利用網(wǎng)卡綁定，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。從虛擬服務(wù)器的配置部署應(yīng)用上來(lái)看，在虛擬器安裝上采用的是遷移工具或者系統(tǒng)克隆的方式，前者由 VMware提供，可以將物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器。將物理機(jī)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)，相關(guān)信息保存于EXS中，通過(guò)轉(zhuǎn)換公共檢索，F(xiàn)TP等物理服務(wù)器，轉(zhuǎn)換部署時(shí)間后，可以復(fù)制和克隆虛擬機(jī)。其次，另一種虛擬機(jī)的建立是通過(guò)模仿克隆的方式完成的，建立系統(tǒng)服務(wù)器模板，安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，可以將其作為模板，利用模板克隆完成虛擬機(jī)的建立，根據(jù)各個(gè)應(yīng)用中對(duì)不同虛擬服務(wù)器所需硬件資源，包括內(nèi)存，空間，CPU進(jìn)行劃分，將原有的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行遷移，遷移之后的虛擬服務(wù)器，無(wú)論是從性能，操作功能上來(lái)看，是與單臺(tái)物理服務(wù)器等同的，但是卻能夠從極大程度上提升資源的有效利用率，降低管理成本，提高系統(tǒng)靈活性和響應(yīng)能力。為了實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)資源的高可用性和熱遷移性能，VMware Virtual Architecture Suite會(huì)生成虛擬機(jī)程序包文件。 并將這些數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存與 San儲(chǔ)存陣列上，根據(jù)數(shù)字化系統(tǒng)的配置，開(kāi)銷(xiāo)，空間等各項(xiàng)需求參數(shù)，然后，完成虛擬服務(wù)器的建立，并在物理服務(wù)器上執(zhí)行分配，以使每個(gè)物理服務(wù)器的負(fù)載相等。

2.2 虛擬化平臺(tái)的管理上

服務(wù)器虛擬架構(gòu)完成后，需要對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)督和管理，可以用于實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)服務(wù)器資源的有效管理，控制備份資料遷移等系統(tǒng)維護(hù)和監(jiān)管，后臺(tái)管理員可以通過(guò)在網(wǎng)絡(luò) PC客戶(hù)端中運(yùn)行 VI客戶(hù)端來(lái)遠(yuǎn)程連接到此服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的維護(hù)管理。

2.3 數(shù)字圖書(shū)館服務(wù)器虛擬化的實(shí)際效果

這種虛擬化技術(shù)可以支持各種平臺(tái)和操作系統(tǒng)，以滿(mǎn)足圖書(shū)館的各種應(yīng)用需求，也可以避免傳統(tǒng)圖書(shū)館用系統(tǒng)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中存在的復(fù)雜環(huán)節(jié)以及系統(tǒng)不匹配問(wèn)題。但是，虛擬化的實(shí)現(xiàn)存在一些問(wèn)題。可能無(wú)法識(shí)別USB接口，這可能導(dǎo)致使用USB加密數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法通過(guò)虛擬機(jī)部署。比如中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)等，其次是系統(tǒng)備份，由于虛擬連接無(wú)法與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的物理連接，因此，備份服務(wù)器無(wú)法通過(guò)虛擬機(jī)完成系統(tǒng)備份。最后是網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，由于所有虛擬機(jī)所配置的文件都統(tǒng)一保存在后臺(tái)儲(chǔ)存介質(zhì)中，只有通過(guò)確保存儲(chǔ)介質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性，虛擬平臺(tái)才能夠正常運(yùn)行。此外在實(shí)施過(guò)程中，所有的新機(jī)采用了轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行創(chuàng)建，可能會(huì)存在過(guò)去的網(wǎng)站采用普通 pc作為服務(wù)器，日志記錄中存在自動(dòng)重啟和內(nèi)存溢出問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)數(shù)字化圖書(shū)館服務(wù)器進(jìn)行虛擬化處理之后，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，它可以有效地提高服務(wù)器的綜合利用效率，而新的虛擬化技術(shù)可以避免孤島模式，即一臺(tái)服務(wù)器。對(duì)應(yīng)于應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了每個(gè)物理服務(wù)器可以集成多個(gè)虛擬機(jī)，從而有效地提高了服務(wù)器的運(yùn)行效率。抑制服務(wù)器數(shù)量的急劇增加使每臺(tái)服務(wù)器的平均利用率提高了約70%。 其次，能夠縮短新應(yīng)用程序的部署時(shí)間。 通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行應(yīng)用程序和系統(tǒng)的安裝，可以通過(guò)相關(guān)的學(xué)習(xí)軟件提供的工具，對(duì)虛擬機(jī)模塊進(jìn)行克隆或者以宿主機(jī)遷移的方式來(lái)完成，能夠縮短大量配置時(shí)間，可以在幾分鐘內(nèi)完成新系統(tǒng)的配置工作，增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，使用這種虛擬化的軟件功能，包括高可用，分布式資源調(diào)動(dòng)，動(dòng)態(tài)遷移，確保在遷移過(guò)程中虛擬機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運(yùn)行，無(wú)論哪臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，都能夠確報(bào)其他服務(wù)器虛擬機(jī)能夠在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)完成運(yùn)行，確保應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和高效性，降低異構(gòu)資源管理難度，能夠支持多種操作系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)，避免傳統(tǒng)用系統(tǒng)在升級(jí)過(guò)程中出現(xiàn)的系統(tǒng)不兼容，不匹配問(wèn)題。最后能夠極大程度上減少資源浪費(fèi)，減少成本輸入，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中所需要的成本包括人力，數(shù)據(jù)，空間，耗電量等，能夠整合多臺(tái)傳統(tǒng)物理服務(wù)器，降低服務(wù)器在維護(hù)管理過(guò)程中所需的人力，，財(cái)力，物力，進(jìn)而也能夠從一定程度上減少工作人員的工作量。

3 小結(jié)

經(jīng)過(guò)本課題研究，并通過(guò)文獻(xiàn)查閱和訪(fǎng)談的形式對(duì)某圖書(shū)館服務(wù)器虛擬化進(jìn)行實(shí)踐研究，在購(gòu)買(mǎi)高性能服務(wù)器的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)館數(shù)字化應(yīng)用的服務(wù)器虛擬化整合，利用有限的設(shè)備和經(jīng)費(fèi)，以滿(mǎn)足圖書(shū)館不斷增加的應(yīng)用服務(wù)需求，使數(shù)據(jù)庫(kù)資源數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)，盡管目前所采用的服務(wù)器虛擬化技術(shù)還存在很多問(wèn)題，但隨著技術(shù)的完善，虛擬化理念和解決方案將會(huì)得到更多更廣的運(yùn)用。