基于虚拟技术的数字图书馆

廉诗阳 林梦圆

【摘要】随着图书馆数字资源的快速增长，图书馆的服务器数量也随之增多，但是图书馆为维持基本服务和特殊服务而增加设备的同时，服务器的利用率却并没有提高。利用虚拟技术来整合图书馆数字资源，可以有效提高服务器的利用率，加快应用部署的速度，为读者提供稳定、高效的访问服务。

【关键词】虚拟技术;VMware;服务器虚拟化;灾难恢复

引言

随着计算机网络技术的快速发展，越来越多的人更加习惯在网上获取信息，图书馆作为信息资讯的中心更加需要为读者提供他们需要的电子资源。随着图书馆数字资源的快速增长，相应地图书馆服务器数量也会越来越多，但是由于需求不同、应用不同，使图书馆为维持基本服务和特殊服务而增加设备的同时，服务器的利用率却并没有提高。但是机房设施不能无限扩充，那么如何才能充分提高服务器的利用率，加快应用部署的速度，提供高可靠性、高可用的应用服务，为读者提供稳定、高效的访问服务呢？这已成为图书馆发展建设的瓶颈。

由于人为操作错误、电脑病毒、黑客攻击、系统软件或应用软件的缺陷、硬件损毁、自然灾害等原因， 给我们的数据安全带来了极大的安全隐患。当图书馆的数据遭到破坏，需要多长时间能够恢复整个系统，恢复对读者的网络服务，体现了图书馆的网络安全水平，处理不好将对图书馆的整体形象产生负面影响。

虚拟技术的广泛应用为以上情况供了良好的解决方案。

1.虚拟技术

虚拟技术是通过软件模拟具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，我们可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，可以安装操作系统，安装应用程序、访问网络资源等。通过使用虚拟机，可以提高图书馆硬件的使用效率，大大节约硬件采购成本。

2.虚拟技术在服务器上的应用

图书馆为维持基本服务和特殊服务需要运行很多数据库、很多应用，但是不能增加一种应用就增加一台服务器，通常的做法就是把不太容易发生冲突的应用或数据库放在同一服务器上，但是随着数据库访问量的增加，需要应用服务的工作人员或读者越来越多，发生冲突、造成死锁的可能性在不断增长，这势必会影响同在这个服务器上的其他数据库或应用的运行，因此分离服务器上的部分数据库及应用同样非常重要。服务器数量的增多，也导致相应的运营成本增加，包括空间、机柜、网线、耗电量、空调和人力成本等。同时服务器的发热量大、噪声大、能耗大、辐射强，对环境的污染也在加大。服务器虚拟化技术的引入为我们提供了一套可行的方案。

服务器虚拟化（Server Virtualization）是指多个操作系统在同一时间运行在同一台主机上。通过这种技术，在一台机器上可以支持Linux，Windows UNIX等操作系统同时运行， 而不需要重启机器以切换操作系统。

图书馆应用虚拟化技术可以很方便地将需要整合的几个服务器合而为一。用VMware在同一台物理机上为每个服务器建立一个单独的虚拟机，每台虚拟机有独立的光驱、软驱、硬盘、CPU和内存等硬件，在网卡设置上可以为每个虚拟机选择一个独立的IP，也可以和主机共享IP，还可以在虚拟机之间组建一个局域网，然后在每个虚拟机上安装所需的操作系统，既可以是Windows，也可以是Linux，安装过程和物理机上的操作完全一样。虚拟机的操作系统和主机的操作系统是互相独立的，即使虚拟机出现严重错误，也不会影响主机的运行。在VMware软件中同时运行这些虚拟机，就相当于打开了这几台服务器，通过VMware可以将使用率低、数据量小的多个服务器整合为一个物理服务器，使每台服务器的使用率都相对提高，做到物尽其用，避免资源的浪费。服务器数量的减少，也降低了相应的运营成本和能源消耗，减少了对环境的污染。

3.虚拟技术在数据业务灾难恢复上的应用

在互联网高度发达的今天，图书馆业务服务器的数据安全无时无刻不受到威胁，灾难恢复在这时候就显得尤为重要。传统的系统备份，比如用ghost软件，往往只能恢复到本机，在其他机器上恢复系统时往往因为硬件不同而造成软件冲突，显示蓝屏而无法运行。而虚拟化技术则没有这个缺点，它的可移植性很强，将整个虚拟机复制到硬件配置不同的物理机，它依然可以运行，因为它有独立的一套虚拟硬件，无论是台式机还是服务器，都可以顺利地工作，这样就可以大大缩短恢复服务所需时间。同时虚拟化技术本身就提供了备份、恢复和迁移的功能 。虚拟化服务器能够实现几乎零宕机实时迁移，且无需存储局域网（SAN）的支持，从而将任何由系统故障等灾难性事件带来的威胁降低到最小。此外，由于虚拟化服务器可以被激活、重起且可在限定的时间内重建重要的服务器，所以虚拟技术在短时间内快速成为经济高效且具有更高管理性能的灾难恢复（HA DR）解决方案之一。

图1 物理连接拓扑图

4.虚拟化平台的架设

为便于管理，根据本馆现有服务器的具体情况，我们统一选用3台配置比较高并且规格型号相同的IBM x3850M2服务器为虚拟化整合的物理硬件，有2台光纤交换机分别连在3台IBM x3850M2服务器的2个HBA卡上，连接IBM DS3400磁盘阵列的双控制器，实现完全交叉冗余连接，每台服务器安装了4个千兆以太网卡分别连接到H3C核心交换机的千兆交换模块上。拓扑图如图1所示。

VMware Infrastructure 3.5虚拟架构套件作为服务器虚拟化的软件，每台物理服务器都安装 VMware Infrastructure 3.5的ESX Server3.5组件，后端存储系统采用ESX Server 3.5拟化集群，在此集群上建立虚拟机应用，利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，根据每种数字资源的需要对每台虚拟服务器所需的硬件资源，如CPU、内存、存储空间等进行划分。在每台虚拟服务器上都安装配置Windows或Linux操作系统。

5.虚拟技术在图书馆应用当中出现的问题

ESX功能虽然非常强， 但是在实施过程中也遇到了些许的问题。在我们的配置和应用实施中主要遇到以下问题：

（1）无法识别USB接口，从而导致凡是利用USB加密的数据库都无法利用虚拟机来部署。如CA数据库、清华同方中文全文数据库等。

（2）系统的备份问题，由于虚拟机无法与现有的磁带库进行物理连接，因此备份服务器不能利用虚拟机进行系统备份。

（3）网络存储系统安全稳定的问题，虚拟机和物理机一样面临着安全问题，由于所有的虚拟机配置文件都保存在后台的网络存储介质中，要充分保证存储介质的安全和稳定才能确保虚拟平台的正常运行。对虚拟机要采用与物理机相同的安全措施。例如安装防火墙和防病毒软件等，定期升级更新补丁程序，这样才能最大限度保证虚拟机的安全运行。

6.结束语

利用虚拟机整合后图书馆的数字资源无论从应用服务的稳定性、高可用性、合理的资源调配、快速部署等方面， 还是从节能、节电、节约空间等方面， 都比应用前有显著改善。

新兴的虚拟化技术排除了成本和复杂性等障碍，为数字化图书馆提供了一个新的平台。虽然虚拟化也带来额外的管理和安全风险，但只要仔细评估需求，严格选择技术方案，以保证服务质量为宗旨，就能享受它所带来的回报。

随着虚拟机技术的广泛应用，虚拟机技术将会在图书馆网络建设、数据管理、数据容灾、服务器管理等方面继续发挥重要作用，必将在自动化业务工作方面、在个人电脑平台上有广阔的应用前景。

参考文献

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[3]英特尔PRO/1000多端口网卡白皮书通过多端口网卡和虚拟基础设施提高IT管理水平[OL].http：//www.zdnet.com.cn/special/intel powercenter/

作者简介：廉诗阳（1970—），男，满族，北京电子科技职业学院工程师，主要研究方向：计算机、通信。