关于数字图书馆应用服务器虚拟化技术的研究

徐燕宾

（百色学院图书馆，广西 百色 533000）

关于数字图书馆应用服务器虚拟化技术的研究

徐燕宾

（百色学院图书馆，广西 百色 533000）

简述服务器虚拟化技术的特点与优势，分析服务器虚拟化技术在图书馆业内的应用案例,指出在服务器虚拟化实施中应重视虚拟化评估，合理配置硬件，关注虚拟机的管理、技术人员的培训等问题。

虚拟化；虚拟机；数字化；服务器

图书馆数字化建设中，随着各种数字化应用服务不断增加，对服务器的需求日益增长，接踵而来的是对馆舍空间、设备成本、维护成本和人员成本的不断需求。图书馆的数字化应用中有不少是数据量不多、访问量不高的应用，随着IT技术的发展，服务器的性能不断提升，按照“一台服务器、一个操作系统、一种应用”的服务器利用模式，许多服务器的资源利用率在20%以下，服务器硬件资源严重浪费。因此，如何对服务器进行资源整合，提高服务器的利用率，减少服务器的需求数量，节省服务器的投资和运维成本，是图书馆数字化建设中需要考虑的问题之一。

一、服务器虚拟化技术

简而言之，服务器虚拟化就是将物理服务器、操作系统及其应用程序“打包”为一个文件——可移动的虚拟机(VM)，具有不同操作系统的多个虚拟机可以同时在同一个物理服务器上独立并行运行，每个虚拟机都有自己独立的一套虚拟硬件（BIOS、处理器、内存、存储、网络等）。

目前，虚拟化技术已经比较成熟，市场上已有许多商用产品，VMware的ESX Server和微软的Hyper-v是目前比较主流的服务器虚拟化软件，其中VMware ESX Server具有支持多数主流操作系统、管理工具齐全、虚拟化性能好、市场占有率高等优势，因此VMware ESX Server应成为图书馆服务器虚拟化软件的首选，鉴于此，论文将以VMware为研究对象论述一二。

二、服务器虚拟化技术的特点与优势——以VMware ESX Server为例

利用VMware ESX Server虚拟化软件实现服务器整合，概括起来，其主要优势表现为：提高服务器的利用率，实现资源的动态配置，实现服务器的高可用性、便捷的灾难恢复机制，便于部署、管理、易于维护。简述如下：

⑴提高服务器利用率，减少运营成本。Vmware{0＞ESX Server把一台高性能的物理服务器划分为多个虚拟服务器，每个虚拟服务器可以运行一个应用，这样一台物理服务器就可以并行地运行多个应用程序而不发生冲突，从而大大提高了服务器的硬件使用率，减少服务器的购置数量，大幅度地降低对硬件、功耗、冷却和空间的要求。

⑵快速的安装和部署应用，方便维护。采用服务器虚拟化技术后，每个应用都被简化为一个虚拟机文件，利用Vmware ESX Server提供的部署向导和虚拟机模板的方式创建和部署虚拟机，只需几分钟的时间就可完成虚拟机的系统安装、应用程序安装，省去了大量的安装配置时间；利用Vmware ESX Server的快照克隆技术可将安装好的虚拟机克隆若干个镜像，当物理服务器发生硬件故障时，只需要将克隆好的镜像文件还原到新的物理服务器上，并把备份数据导入系统，一个新的虚拟服务器就重新安装完毕，大大缩短系统维护的时间。

⑶资源的动态负载平衡。采用Vmware ESX建立虚拟化集群，Vmware DRS（分布式资源调度）把整个群集的资源看作一个资源池，实现动态均衡分配这些计算资源。Vmware DRS可根据业务需求和业务重要性预先定义相应的资源分配原则，并持续监控资源池的使用率，智能地为相关虚拟机分配资源。当一个虚拟机遇到负载的增加时，DRS通过为资源池中的物理服务器重新分配虚拟机的方式，为其分配更多的资源；当增加新的物理服务器到资源池时，DRS可自动利用新增的计算能力，重新分布虚拟机。

⑷应用的高可用性。VMware ESXserver的高可用（VMware HA）和动态迁移（Vmotion）等功能，可以保证虚拟机不间断地运行，保证关键应用的连续可用。VMware HA可以不间断地监测物理服务器的运行状态，无论哪一台物理服务器出现硬件故障，VMware Vmotion立即把所有运行于该服务器的虚拟机自动切换到其他正常工作的VMware服务器上继续运行，无需人为干预，避免了突发硬件故障对正常工作的影响。

三、服务器虚拟化技术在图书馆中的应用研究

随着越来越多的新技术应用于图书馆数字化建设中，图书馆的数字化应用服务也不断增多，如中国知网、万方数据资源系统、维普中文科技期刊全文数据库、随书光盘数据库、电子图书（超星、书生、方正）、爱迪科森网上报告厅，等等。传统的做法是每一个数字化应用都安装在一台物理服务器上，图书馆往往需要投入大量的经费购买服务器，但服务器的利用率却很低，而且因为图书馆的数字资源要提供24×7的服务，仅耗电就是一笔不小的开支，造成不必要的资源浪费，大量低利用率的服务器资源迫切需要进行整合以便充分地利用，而这正是服务器虚拟化技术所要达到的目的。笔者通过文献调研法发现，有不少图书馆已经成功应用服务器虚拟化技术整合数字化应用服务，整合效果如下：

①福州大学图书馆已经虚拟化的应用：中国经济信息网、中国权威经济论文、超星电子图书、Apabi电子图书、中图外文电子书、数据库集群域服务器、数据库复制集群（2个）、图书馆网站和文检、情报学教学网站、FTP下载、书后盘下载、万方数据库、清华同方CNKI、美国化学文摘、人大复印资料、全国报刊索引、维普文摘等18个应用。虚拟化应用效果：服务器购置量从5台减少为3台，新购置高性能服务器的使用率明显提高，平均值从6%-7%提高到了60%左右，高峰使用率从40%左右提高到了85%左右。利用虚拟网络之间的NAT转换端口映射，减少了入侵途径，保证了后台系统的安全。通过SAN快照功能对系统关键数据和系统盘进行容灾备份，都进一步保障了系统的安全，系统故障率明显降低，用户的访问稳定性得到了保证，服务质量得到提高。

②山西大学图书馆已经虚拟化的应用：Calis的大部分应用（统一检索、联合目录、门户）、Dspace和一些系统框架服务器等12个应用。虚拟化应用效果：服务器从20台压缩到8台，空调由2台压缩到1台，用电量是原先的40%。快速架设、备份和恢复现有应用，助力系统开发和调试新应用尝试。

③解放军医学图书馆已经虚拟化的应用：CALIS应用（编目数据传输库、数据传输协议、数据传输网关）、光盘镜像数据库、核心数据库、公共查询系统、期刊导航系统、远程分馆服务、维普期刊数据库、中国生物医学期刊数据库、中国生物医学文献数据库、视频点播系统等共12个应用。虚拟化应用效果：通过整合减少了物理服务器数量，服务器购置量从原计划的7台减少为3台，节省了设备经费。新购置高性能服务器的使用率明显提高,直接配置应用系统的平均值提高到了60%左右，高峰使用率从35%左右提高到了85%左右，充分利用了服务器的性能，淘汰了原有12台老旧服务器,部署后各应用的稳定性明显上升。

从多个图书馆应用虚拟化技术整合服务器资源的案例可以看出，把一些使用效率不高的数字化应用进行虚拟化后整合到高性能的虚拟服务器中,不仅提高服务器的使用率，减少物理服务器的购置数量，降低设备经费和运维成本，而且提高了应用服务的稳定性、高可用性，使图书馆数字资源的服务质量得到提高。可见，服务器虚拟化技术为图书馆整合数字化应用服务提供了可行的、高稳定性的解决方案，并已经逐渐在图书馆数字化建设中发挥作用。

四、虚拟化实施中需要注意的问题

服务器虚拟化的先进性毋庸置疑，图书馆业内应用服务器虚拟化技术的实际案例也表明，使用虚拟化技术合并服务器是可行的，但是任何技术都存在风险性，在实施服务器虚拟化之前，必须制订详细的方案，未雨绸缪，防患于未然。

⑴重视虚拟化评估，做好虚拟化部署方案。并非所有的服务器都需要实施虚拟化，如果服务器的CPU和内存占用率已经达到85%以上时，对其进行虚拟化反而适得其反；另外，对那些需要USB加密的数据库，由于虚拟机无法识别USB接口，也无法进行虚拟化部署。因此，在实施服务器虚拟化前，必须先作一个虚拟化的评估，可以借助VMware相应的工具，对各个应用的硬件使用效率进行评估，了解并掌握自己的物理资源，明确哪些应用需要实施虚拟化，然后根据需要虚拟化的对象，制订详细的虚拟化方案，包括测试、部署、备份和应急等方案，争取把风险减到最低。

⑵合理配置硬件。服务器虚拟化实施的硬件平台如服务器、存储、网络等要综合考虑。服务器需同时运行多个虚拟机，即把多个操作系统集中在一台服务器上运行，对CPU、内存及存储的要求较高，而且当虚拟机增加时，对I/O和内存的性能需求也随之提高，所以要选取高性能且I/O和内存的扩展性都比较好的服务器。当然，存储和网络的建设也不容忽视，VMware ESX server的高可用（VMware HA）和动态迁移（Vmotion）都必须建立在高性能的共享存储区域网络(SAN)上，即虚拟机文件必须存储在共享存储上，网络必须畅通无阻，才能实现在多个物理服务器之间迁移虚拟机的功能，实现负载平衡和高可用性，共享存储以选择光纤通道的SAN为佳，次之iSCSI存储系统。

⑶虚拟机的管理问题。虚拟机管理比原来的物理机管理难度更大，服务器虚拟化相当于把一台物理服务器划分成多个虚拟服务器，虚拟服务器和物理服务器一样需要进行打补丁、维护、备份，意味着管理员的维护工作量增多了，而且由于虚拟机的创建和部署非常容易，容易造成虚拟服务器的无序扩展，从而导致虚拟机管理混乱，另外，虚拟服务器在防病毒和防攻击方面的性能比较弱，等等。管理员会面临比以前还要多的管理问题，这些问题都需要依赖虚拟系统管理工具来解决，目前管理虚拟化环境的工具还不是很完善，有待于虚拟化软件公司的进一步开发，在计划服务器虚拟化时就必须考虑到虚拟化安全问题。

⑷技术人员的培训。在服务器虚拟化实施之前，必须对专业技术人员进行虚拟化软件知识培训。物理服务器虚拟化以后，不仅仅需要掌握管理物理服务器的技术和知识，还需要了解管理虚拟机的相关技术和知识，增加管理存储、虚拟网络等技能，要求技术人员的知识面更广，因此，对技术人员的培训工作应该在服务器虚拟化实施之前进行。

［1］林泽东，张纯金，王翀.部署虚拟化前需要思考的几个问题［J］.电脑知识与技术,2009，（31）.

［2］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，（4）.

［3］王炜.虚拟化技术在图书馆自动化管理中的应用［J］.晋图学刊,2008，（5).

［4］董秋生,黄文,马骏涛等.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，（1）.

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