服务器虚拟化技术在数字图书馆中的应用

贡维才，叶 玲，孙鉴坤

(1.黄冈职业技术学院图书馆，湖北黄冈438002;2.黄冈师范学院图书馆，湖北黄冈438000)

随着图书馆数字化建设的不断发展，图书馆应用服务器数量大量增加，导致图书馆数字化系统管理较为复杂，一台物理服务器对应一个服务、使用效率低、维护量大、无备用机，硬件出现故障服务停止，存储空间静态分配、利用率很低、造成空间的浪费，系统迁移不灵活，无法及时满足随时出现的新的应用需求(各类试用、新增应用等)［1］。如何才能有效提高服务器硬件资源利用率、降低总体成本、简化管理以及加快应用部署呢?根据虚拟化技术在各大图书馆的应用，本人认为，选择合适的虚拟化技术应用方案，能很好地解决上述问题。

1 服务器虚拟化技术

1.1 虚拟化的定义

虚拟化是一个为了简化管理、优化资源的解决方案。如同空旷、通透的写字楼，整个楼层几乎看不到墙壁，用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间，进而节省成本，发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路，在IT领域就叫做虚拟化技术。

虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上;而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。

1.2 服务器虚拟化技术原理

服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，将一个物理服务器虚拟成若干个虚拟服务器使用［3］。如图2-1所示，在采用服务器虚拟化之前，三种不同的应用分别运行在三个独立的物理服务器上;在采用服务器虚拟化之后，这三种应用运行在三个独立的虚拟服务器上，而这三个虚拟服务器可以被一个物理服务器托管。服务器虚拟化技术在服务器管理方面有突出的优势，从而有效的控制成本。简而言之就是:淡化用户对物理计算资源，如处理器，内存，I/O设备的直接访问，取而代之的是用户对其逻辑的访问，而后台物理的连接则是由虚拟化技术实现。

图1 服务器虚拟化

2 图书馆服务器虚拟化技术方案应用

2.1 图书馆服务器虚拟化解决方案规划

根据建设思路，结合图书馆实际业务情况，并考虑业务发展对处理能力的要求，保证能够满足未来三至五年业务的发展需要，本着“经济、使用、先进、开放”的选型原则，在以保有原服务器，提高自有资产利用率的原则下，我馆选用了以前的6台配置较高的服务器作为ESXI物理主机使用，应用VMwareVsphere软件系统，进行虚拟化部署，配合使用VMware的P2V工具、VMotion功能和HA高可用性，实施服务器虚拟化应用，通过最大限度提高应用程序吞吐量来降低资金和运营成本。在安全性方面，优先考虑网络隔离，即提供足够的物理网卡进行应用分离，根据应用类型采用不同网卡实现负载均衡，采用一个单独网卡进行控制管理。在存储方面，选用二套H3C-IX1000的磁盘柜做为整体存储，将3台物理主机服务器通过光纤交换机连接后端共享存储，为保证系统可用性，通过虚拟化的DRS(动态资源分配)技术实现应用自动负载迁移。即当其中某台物理服务器上的资源不够时，运行在上面的部分虚拟机可以平滑迁移到另一台物理服务器，实现应用级别的负载均衡。设置集群HA，当任一台物理服务器发生故障，所有的虚拟机可以实时在另一台物理服务器上重新启用。安装VCenter软件，对物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一管理监控，实现自动化资源调配。

2.2 服务器虚拟化软件的选择

2.2.1 思杰的服务器虚拟化软件Xen Server

XenServer是在云计算环境中经过验证的企业级虚拟化平台，可提供创建和管理虚拟基础架构所需的所有功能。它深得很多要求苛刻的企业信赖，被用于运行最关键的应用，而且被最大规模的云计算环境和 xSP所采用。同时XenCenter是一种虚拟化图形接口管理工具，可在同一界面，管理多台的XenServer服务器。管理上，通常会先在Xen-Center建立一个服务器群组(Pool)，然后将位于同一机房内的XenServer服务器加入。

2.2.2 微软的服务器虚拟化软件Hyper-V

微软的服务器虚拟化软件Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，首次内置于Windows Server 2008中。相对于微软过去的虚拟化技术-Virtual Server/PC(Type 2，多了一层操作系统，兼容性好，速度较慢)，Hyper-V采用Type 1架构，让虚拟机可以较直接的使用实体主机的硬件资源，以提高虚拟系统之效能;并可在主机上支持多达16颗CPU，每台虚拟主机亦可支持至4颗CPU。

2.2.3 VMware的服务器虚拟化软件ESX Server

VMware ESX是IT基础架构进行动态自我优化的基础，VMware ESX Server是一个强健的，经过生产验证的虚拟层，它将处理器、内存、存储和网络资源抽象到多台虚拟机中。ESX Server为图书馆IT环境提供了最高级别的性能，通过跨在同一服务器上并行运行的大量虚拟机共享硬件资源，提高了硬件利用率并大大减少资金和运营成本。即使是对最占用资源的应用程序，也能通过高级资源管理、高可用性和安全性功能提高服务级别。以VMotion技术在各服务器或刀片服务器之刀板间弹性动态迁移系统平台，让IT人员做更有效的资源调度，并获得更好且安全周密的防护，当系统发生灾难时，可以在最短时间，迅速复原系统的运作。

3 图书馆服务器虚拟化的实施方案

一般来说服务器虚拟化的实施方法分为二种:一种方法是逐步对现有的服务器进行迁移。另一种方法是集中实施，迁移现有服务器。第一种方法周期较长，见效缓慢，但是可以平稳过渡。后一种方法周期短，见效快，短期内需要投入较多人力和财力资源。考虑到短时期内的人力投入有限，并且有些服务器上的应用不能很快整合到虚拟化平台上，所以我们选择了逐步实施虚拟化的方案。另外，对于存储量需求很大或系统资源需要较大的系统，暂时不考虑迁移到服务器虚拟化平台上。

我馆采用VMware ESXi软件作为服务器虚拟化平台，增加2台高配置服务器、同时对原有4台服务器进行硬件扩容、由6台服务器组成机群、在服务器虚拟化平台上为多个业务提供运行环境通过VMware虚拟化平台的物理隔离技术、完成各业务服务器操作系统与服务器硬件之间的相对独立、为图书馆业务平台提供一个与服务器硬件无关的基础架构，保证各业务的连续运行。

3.1 图书馆服务器虚拟化的硬件配置

2 台高配置服务器，配置为Intel Xeon E7450×4，32GB，146GBx2，4 个集成千兆网卡，1 块HBA 卡。

3 台原有服务器，配置为Intel Xeon X5355×2，16GB，146GBx2，4个集成千兆网卡，1块HBA卡。

1 台管理服务器，配置为Intel Xeon X5355×2，4GB，146GBx2，1 个千兆网卡。

2 台IPSAN架构的H3C-IX1000存储，容量为12TB。

3.2 图书馆服务器虚拟化的群集

数据业务群集，2台高配置服务器与4台原有服务器组成，布置12个虚拟服务器，包括以下服务:图书馆业务管理相关服务，包括ORACLE数据库、图书馆自动化管理系统(ilasIII)、OPAC服务器、电子阅览室管理系统、读者邮件通知系统、远程服务系统和门禁系统等;本地镜像电子资源服务，如电子书、电子期刊等;多媒体资源服务，如音频、视频和随书光盘等非纸资源;网络发布和管理服务，如 WEB、DHCP、FTP、网络管理、远程访问等。

4 图书馆服务器虚拟化应用的效果

4.1 降低成本，节省能源

通过实施VMware服务器虚拟化解决方案，降低了服务器闲置率，减少了能耗需求，同时节省了资金，提高了服务器的利用率。通过在服务器上创建多个虚拟服务器的方式，完成了传统方式下需要十几台服务器才能完成的工作，在降低物理服务器数量的同时，还大大降低了对机房环境的需求，降低能耗需求，支持环保，同时具有更灵活稳定的管理特性。本馆采用虚拟化技术之后，UPS负载由55%降到33%。

4.2 提高硬件使用效率，便于统一管理

由于采用VMware ESXi软件件搭建虚拟构架，进行虚拟化后，计划内宕机损失为零，计划外宕机接近与零。整合后的系统管理大大简化，维护成本也大幅下降，简化了IT管理。VCenter为IT环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性。基于虚拟化的分布式服务为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、效率和可靠性级别。通过使用vRangerPro软件，为虚拟服务器提供易于使用、集中化的备份工具，实现集中化的备份管理，不用担心某台服务器出现问题，会影响到整个应用平台。

5 结束语

本文对图书馆服务器虚拟化进行了方案的设计和某些具体实现技术的研究，但本文在某些方面的设计还不够完善，还有待改进和追加新功能，服务器虚拟化技术对于大多数高校图书馆来说是一门新技术，在国内图书馆的应用还处于起步阶段，就目前的发展现状来看，仍然存在一些问题。而且服务器虚拟化技术的发展和改进还存在着大量上升空间，我相信，虚拟化存在的不足将随着时间的推移和大家的努力而得到不同程序的解决，随着IT技术的发展，虚拟化产品的功能会更加日益完善，服务器虚拟化技术的建设必将迎来美好的明天。

［1］刘荣发.服务器虚拟化技术在图书馆数字化服务中的应用［J］.现代图书情报技术，2007(04).

［2］梁永鸿，苏宁.服务器虚拟化整合在数字图书馆的应用［J］.电脑知识与技术，2011(22).

［3］王捷.服务器虚拟化与图书馆实施策略［J］.图书馆学刊，2011(06).

［4］周彩阳.图书馆服务器虚拟化技术可行性分析［J］.图书馆论坛，2008(03).

［5］董秋生，黄文，马骏涛，宋欣.服务器虚拟化技术在数字图书馆服务器整合中的应用［J］.情报理论与实践，2009(01).