文/杜鹏

图书馆服务器的虚拟化

文/杜鹏

服务器虚拟化的概念及平台

服务器虚拟化

将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成一台服务器来用，不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力——这就是服务器的虚拟化。其核心思想就是能够通过区分资源的优先次序并随时随地将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。最早的虚拟机为IBM的System/360，支持递归虚拟，虚拟机又可以进一步区分。例如现在IBM的zSeries服务器，可以在完全虚拟化环境中运行Linux、AIX或VM应用。虚拟化架构如图所示：

服务器虚拟化的平台

目前市场上已有的商品化虚拟化产品有VMware(ESX和vSphere)、Citrix XenServer、Microsofe Hyper-V。

数据中心虚拟化解决方案厂商Vmware于2009年4月发布了vShpere这款最新的虚拟化平台，使用市场领先的管理程序VMware ESX 和 ESXi 为动态、自动化的数据中心奠定基础。VMware ESX 和 ESXi 是部署较为广泛的管理程序，可使应用程序实现最高水准的可靠性和性能。这两款管理程序是 VMware vSphere 的核心组件。

应用服务软件方案提供商Citrix公司也于2009年5月在美国拉斯维加斯召开的Citrix Synergy 2009大会上发布了最新版本的XenServer 5.5。XenServer 5.5对原有管理工具XenCenter和实时迁移功能XenMotion进行强化，API针对包括管理工具在内的各个虚拟化环境进行重新设置。它还可以将V M w a r e的虚拟磁盘格式转化成为XenServer或者Hyper-V采用的VHD格式，这样就可以轻松地将VMware虚拟化环境切换到XenServer环境。

微软公司于2009年6月推出了新一代服务器虚拟化解决方案Hyper-V，Hyper-V采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。通过 Hyper-V，企业可以利用已掌握的 Windows 服务器管理技能，无需购买第三方软件即可享有虚拟化的灵活性和安全性方面的好处。Hyper-V 是一个高灵活性、高性能、经济高效且广受支持的虚拟化平台。

虚拟化架构示意

图书馆服务器面临的困境

网络、服务器和存储构成数字图书馆的基础设施平台，这个平台稳定可靠运行、且能满足不断增长的应用和服务的需求，是数字图书馆正常运行的保证。近年来随着图书馆服务的不断扩大，图书馆物理服务器的数量越来越多，一台服务器一般只对应提供一个服务，服务器的CPU、内存等资源利用率不超过20%，出现使用效率低，维护工作量大等问题，由于无备机，一旦服务器出现故障，图书馆将无法给用户提供正常的服务，更可能导致数据的丢失。硬件出现故障后服务就停止了，无法及时满足随时出现的新的应用需求，包括各类的新增数据库试用和新增的应用等。服务器数量的增多，能耗增大，也导致机房的空间紧张，电力系统告急，空调功率跟不上，布线系统一团乱麻，严重不符合节能、环保、可持续发展的理念。如何利用先进、成熟的信息技术实现安全、绿色、整合管理是图书馆系统建设要重点考虑的问题。经过调研分析发现，实施虚拟化已经是越来越多的企业IT部门在部署新的服务器之前首先要做的事情。

服务器虚拟化带来的好处

性能与稳定性的提升

服务器的虚拟化可以在一个物理服务器上虚拟出多台服务器，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而不相互影响，从而显著提高计算机的工作效率。通过虚拟化项目的实施，将原来超过维护保修期限的部分老服务器可以进行迁移，其中一些服务器已经产生硬件报警，系统稳定性和可靠性都存在隐患，整合后性能与稳定性方面都得到很大提升。

成本预算的降低

图书馆传统方式部署的服务器数量很大，与之配套的机柜、UPS、空调、机房、能耗、人力等对图书馆来说是一笔不小的开销，如果服务器配置的是双机模式，运营和维护的成本将更高。图书馆采用服务器虚拟化后，机房的空间、机柜、耗电量、空调成本大大降低，节能减排，低碳，减少了对环境的污染，打破了一台物理服务器一个应用程序的传统机制，提高了服务器的利用率，降低了成本。

服务器部署速度的提升

过去新上一台服务器需要走复杂的流程，而现在新建虚拟机只是几分钟的事情。可以创建虚拟机模板配置虚拟机，使用模板，短时间内可以完成批量服务器系统的部署。可以在不改变物理机的原有配置情况下, 方便地把物理机转换成虚拟机,也可以在虚拟机上重新安装应用系统，这大大简化了服务器的应用部署。

服务器利用率的最大化

最大化服务器利用率和整合服务器是相关联的，服务器什么时候被整合，什么时候其利用率问题才有可能得到解决。深入到机房服务器应用现场去考察一下，会发现很多具有两个甚至四个处理器的服务器上面只运行着一个很小的应用软件，这些服务器的使用情况甚至没有被注册登记。实际上，这些系统如果将潜力全部发挥出来的话，可以装载三到五个虚拟应用。将所有的传统应用服务聚集起来，放置到一台具有几个虚拟实例的服务器上，通过虚拟化充分利用现有的服务器资源，可以有效提高服务器的利用率。

虚拟化需要考虑的问题

服务器在成功部署前需要进行虚拟化评估，在采取行动之前必须分析环境，要清楚有哪些服务器，连接了哪些外围设备，要分析服务器的性能特征，分析支持虚拟化服务器的硬件需求，做好备份分析和灾难恢复分析。

虚拟化服务器的整合

目前各图书馆提供的业务服务项目主要有：汇文系统、电子图书、cnki全文数据库、维普科技期刊、VOD视频点播、随书光盘库、试用数据等。其中VOD视频点播、随书光盘服务器在提供服务时需要占用大量的CPU资源，这类服务器并不适合做虚拟化应用。虚拟化整合的对象适用于需要应用部署在X86架构服务器上，旧系统无法迁移安装到新的硬件平台上或无厂商支持，但需要提供应用服务的系统。虚拟化不适用对I/0有苛刻要求的应用，如有USB加密狗的服务器。

虚拟服务器的部署

对于大部分系统，应该不要直接进行物理服务器到虚拟服务器的迁移，而是在虚拟平台上构建新的服务器，重新部署该应用，然后再迁移数据。这种重新部署的方法要求准备好原来应用系统的部署和安装文档，并且在部署之后要进行仔细测试。其优点是原来的系统不受任何影响，并可以暂时保留，如果新部署平台发现任何问题，可以随时切换回原来的平台，待问题解决之后进继续进行虚拟化迁移工作。

安全风险的问题

图书馆服务器虚拟化实现了服务器的高度集中管理，但任何新技术都存在潜在的安全问题，如何规避新技术带来的安全风险问题必须引起技术人员足够的重视。Gartner的分析师Neil MacDonald在一份研究报告中指出，60%的虚拟化服务器的安全性低于它所取代的物理服务器的安全性，而且这种状况将持续到2012年。如果不能有效解决虚拟机的安全性问题，那么安全性问题很可能成为虚拟化应用最大的绊脚石。

虚拟化技术已经改变了计算机世界，面对不断增长的数字资源数据库，选择服务器虚拟化技术也许成为未来数字图书馆服务器的发展方向。图书馆管理者需要以保证服务质量为前提，综合考虑虚拟化技术的发展现状与馆藏资源的结构情况，制定出符合自己需求的服务器虚拟化方案。

(作者单位为徐州医学院)