清华大学图书馆VMware服务器虚拟化应用

2019-10-23田国强

魅力中国 2019年39期

田国强

(北京大学信息管理系，北京 100080)

虚拟现实技术应用于教育已经成为目前的研究热点,愈来愈多的研究者致力于开发应用于教育的虚拟现实系统。随着图书馆数字化建设速度的加快，图书馆机房也遇到了新的问题[1-3]。在运行与维护过程中，服务器数量每年増长，设备经费支出越来越高；陈旧设备越来越多，性能出现瓶颈：场地紧张、耗电量增加：各服务器运行的应用错综复杂、安全性差，管理困难；服务器利用率分布不均衡，出现局部拥堵但总体利用率不高的情况。本文参考虚拟化技术所带来的便利和优势，将其运用到图书馆的数字化建设中，重新对这些数字化资源整合管理，并提出解决方案，提升了效率[4,5]。

清华大学图书馆采用 VMware 服务器虚拟化技术，成功应用于新图书馆数据中心的建设中，并达到了良好效果：1.利用9台服务器CPU总容量568.44GHz，内存总容量3.75TB，2套Isilon存储，存储总容量1737.88TB进行虚拟化整合，使得图书馆硬件扩展能力得到提升。2.使用vsphere6.5平台实现了服务器和存储的集中化管理，降低了管理难度，提高了管理效率。3.保障图书馆信息化设备能够健康稳定的运行，提升了图书馆服务质量。

一、VMware服务器虚拟化技术

服务器虚拟化技术在不增加设备资金投入的情况下，既保证企业信息化的正常建设，又让管理员更加灵活方便地管理数据中心。服务器虚拟化是通过虚拟化软件将物理服务器划分为多个虚拟服务器来增加资源利用率，每个服务器都运行自己的操作系统和应用程序。服务器虚拟化使每个虚拟服务器看起来像物理服务器一样，使每台物理机的容量倍增。服务器虚拟化的概念广泛应用于IT基础架构，作为提高现有资源利用率来最小化成本的一种方式。虚拟化可以提高IT灵活性，灵活性和可扩展性，同时显著节约成本，提供更高的工作负载移动性，更高的性能和资源可用性，虚拟化使得IT更易于管理，降低运营成本。其他好处还包括：最小化或消除停机时间；提高IT生产力，效率，敏捷性和响应能力；更快地配置应用程序和资源；更高的业务连续性和灾难恢复；简化数据中心管理。

随着虚拟化技术的不断流行，市场上出现了许多不同的虚拟化产品，常见的服务器虚拟化平台有VMWare的vSphere，Citrix的XenServer，微软公司的Windows Server Hyper V等。以市场占有率来说，VMware 无疑是虚拟化市场的龙头老大，其发展经历了4个阶段VMware Workstation、VMware ESX、VMware Infrastructure，VMware vSphere[6-8]。

二、VMware服务器虚拟化技术在清华大学数字图书馆中的应用

（一）VMware服务器虚拟化架构设计

清华大学图书馆网络的特点是环境复杂、节点多分布广、业务需求复杂，设备老旧，传统IT架构的问题开始显现。在图书馆没有开始全面实施服务器虚拟化前，系统运维组负责对馆内63台实体服务器、183台虚拟服务器和存储系统的日常维护，对改造前老机房空调、温控、电源、UPS和线路等基础设施的监控和维护，还要承担超过200个业务系统的日常运行维护备份等管理工作。我们在工作中发现服务器硬件资源分配极为不均衡，关键服务器资源紧张的同时部分服务器的使用率只有20%。通过服务器虚拟化技术，可以将一个物理服务器转换为多个虚拟机，每个虚拟服务器都像一个独立的物理设备，能够运行自己的操作系统（OS）和应用程序。

根据清华大学图书馆实际需求情况，我们对物理主机、存储阵列和网络进行了相应的规划。在部署服务器虚拟化项目之前，我们先对现有容量进行了统计，鉴于目前的服务器现状和今后的拓展需要，我们打算把CPU容量扩充到568.44GHz，内存容量扩充到3.75TB，存储容量扩充到737.88TB。VMware公司为清华大学图书馆建立了基于VMware vSphere 虚拟化技术的数据中心架构，制定了服务器统一规划、分步骤整合的实施方案。虚拟化架构见图1：

图1 清华大学图书馆服务器虚拟化架构拓扑

首先使用这9台服务器组成服务器群集，分别由3台Dell R730服务器，3台Dell R740xd服务器，3台LENOVO System x3650服务器构成；安装Isilon存储阵列，2套Isilon存储，X200（3节点）+NL108（4节点）和NL400（4节点）。CPU总容量568.44GHz，内存总容量3.75TB，存储总容量1737.88TB；在每台服务器裸机上安装ESXi虚拟化底层软件，对每台服务器IP进行配置，通过ESXi虚拟化软件将服务器的CPU、内存和大容量存储等物理设备进行虚拟化；安装配置vCenter Server管理平台，包括vCenter Server6.5、vCenter DNS和SQL2012，创建虚拟机模板和虚拟机，实现对物理服务器和虚拟机的统一管理；通过用户客户端vSphere Web Client连接vCenter Server与ESX Server，对服务器、大容量存储和虚拟机进行配置管理，还有性能监控、报警查看等功能，从而实现对数据中心服务器群集的统一管理。

（二）服务器虚拟化的部署及改进

在 VMware 服务器虚拟化实施的整个环节，结合清华大学图书馆的业务特点，提出了 VMware 服务器虚拟化的一些实施建议以及改进的策略。使得服务器虚拟化的部署及改进更加合理，更能为图书馆服务。

1.合理的分配虚拟机CPU、内存和存储空间大小，提高CPU、内存的利用率。在配置虚拟机内存大小时一定要依据业务的 I/O 访问特点来分配内存资源，对于图书馆主页、电子图书、多媒体点播等 I/O 访问频繁的应用，虚拟机的内存要分配大一些。而配置虚拟CPU时，配置的原则是在满足需求的情况下CPU数量越少越好。在配置虚拟机存储空间时也要提前规划应用服务所需要的空间，留有一定的可扩展余地。

2.虚拟机命名要规范，如果命名不规范，有可能会在部署某些应用或者虚拟机文件在数据存储间的迁移工作时候带来不必要的麻烦。我们目前的虚拟机命名按照统一命名的规范，命名模式为：IP_应用名称（汉语拼音缩写）_操作系统_ [加密狗]，例如IP为166.111.120.172的虚拟机是有加密狗的公告系统，规范后的命名为：172_ggxt_win2008_dog。

3.注意合理设置虚拟机不同管理员的权限，并在虚拟机备注中写清楚虚拟机基本情况。由于虚拟机数目众多，根据馆内不同部门所使用虚拟机的需要，分配不同权限管理虚拟机，并让管理员在备注中写清楚虚拟机基本情况。具体信息包括：虚拟机的创建人，创建时间，虚拟机的使用人（**部门的***），该虚拟机部署的应用系统名称、厂商支持人员联系方式等信息，这样既方便管理又权责明确。

4.虚拟机的备份与瘦身。部署备份服务器，实现自动化备份。减少虚拟机多余分配空间，精简存储空间，提升存储效率。