文/杜鵬

圖書(shū)館服務(wù)器的虛擬化

文/杜鵬

服務(wù)器虛擬化的概念及平臺(tái)

服務(wù)器虛擬化

將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，或者讓幾臺(tái)服務(wù)器變成一臺(tái)服務(wù)器來(lái)用，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力——這就是服務(wù)器的虛擬化。其核心思想就是能夠通過(guò)區(qū)分資源的優(yōu)先次序并隨時(shí)隨地將服務(wù)器資源分配給最需要它們的工作負(fù)載來(lái)簡(jiǎn)化管理和提高效率，從而減少為單個(gè)工作負(fù)載峰值而儲(chǔ)備的資源。最早的虛擬機(jī)為IBM的System/360，支持遞歸虛擬，虛擬機(jī)又可以進(jìn)一步區(qū)分。例如現(xiàn)在IBM的zSeries服務(wù)器，可以在完全虛擬化環(huán)境中運(yùn)行Linux、AIX或VM應(yīng)用。虛擬化架構(gòu)如圖所示：

服務(wù)器虛擬化的平臺(tái)

目前市場(chǎng)上已有的商品化虛擬化產(chǎn)品有VMware(ESX和vSphere)、Citrix XenServer、Microsofe Hyper-V。

數(shù)據(jù)中心虛擬化解決方案廠商Vmware于2009年4月發(fā)布了vShpere這款最新的虛擬化平臺(tái)，使用市場(chǎng)領(lǐng)先的管理程序VMware ESX 和 ESXi 為動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)中心奠定基礎(chǔ)。VMware ESX 和 ESXi 是部署較為廣泛的管理程序，可使應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)最高水準(zhǔn)的可靠性和性能。這兩款管理程序是 VMware vSphere 的核心組件。

應(yīng)用服務(wù)軟件方案提供商Citrix公司也于2009年5月在美國(guó)拉斯維加斯召開(kāi)的Citrix Synergy 2009大會(huì)上發(fā)布了最新版本的XenServer 5.5。XenServer 5.5對(duì)原有管理工具XenCenter和實(shí)時(shí)遷移功能XenMotion進(jìn)行強(qiáng)化，API針對(duì)包括管理工具在內(nèi)的各個(gè)虛擬化環(huán)境進(jìn)行重新設(shè)置。它還可以將V M w a r e的虛擬磁盤格式轉(zhuǎn)化成為XenServer或者Hyper-V采用的VHD格式，這樣就可以輕松地將VMware虛擬化環(huán)境切換到XenServer環(huán)境。

微軟公司于2009年6月推出了新一代服務(wù)器虛擬化解決方案Hyper-V，Hyper-V采用微內(nèi)核的架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求。通過(guò) Hyper-V，企業(yè)可以利用已掌握的 Windows 服務(wù)器管理技能，無(wú)需購(gòu)買第三方軟件即可享有虛擬化的靈活性和安全性方面的好處。Hyper-V 是一個(gè)高靈活性、高性能、經(jīng)濟(jì)高效且廣受支持的虛擬化平臺(tái)。

虛擬化架構(gòu)示意

圖書(shū)館服務(wù)器面臨的困境

網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)構(gòu)成數(shù)字圖書(shū)館的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)穩(wěn)定可靠運(yùn)行、且能滿足不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用和服務(wù)的需求，是數(shù)字圖書(shū)館正常運(yùn)行的保證。近年來(lái)隨著圖書(shū)館服務(wù)的不斷擴(kuò)大，圖書(shū)館物理服務(wù)器的數(shù)量越來(lái)越多，一臺(tái)服務(wù)器一般只對(duì)應(yīng)提供一個(gè)服務(wù)，服務(wù)器的CPU、內(nèi)存等資源利用率不超過(guò)20%，出現(xiàn)使用效率低，維護(hù)工作量大等問(wèn)題，由于無(wú)備機(jī)，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，圖書(shū)館將無(wú)法給用戶提供正常的服務(wù)，更可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。硬件出現(xiàn)故障后服務(wù)就停止了，無(wú)法及時(shí)滿足隨時(shí)出現(xiàn)的新的應(yīng)用需求，包括各類的新增數(shù)據(jù)庫(kù)試用和新增的應(yīng)用等。服務(wù)器數(shù)量的增多，能耗增大，也導(dǎo)致機(jī)房的空間緊張，電力系統(tǒng)告急，空調(diào)功率跟不上，布線系統(tǒng)一團(tuán)亂麻，嚴(yán)重不符合節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念。如何利用先進(jìn)、成熟的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全、綠色、整合管理是圖書(shū)館系統(tǒng)建設(shè)要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)施虛擬化已經(jīng)是越來(lái)越多的企業(yè)IT部門在部署新的服務(wù)器之前首先要做的事情。

服務(wù)器虛擬化帶來(lái)的好處

性能與穩(wěn)定性的提升

服務(wù)器的虛擬化可以在一個(gè)物理服務(wù)器上虛擬出多臺(tái)服務(wù)器，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而不相互影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。通過(guò)虛擬化項(xiàng)目的實(shí)施，將原來(lái)超過(guò)維護(hù)保修期限的部分老服務(wù)器可以進(jìn)行遷移，其中一些服務(wù)器已經(jīng)產(chǎn)生硬件報(bào)警，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性都存在隱患，整合后性能與穩(wěn)定性方面都得到很大提升。

成本預(yù)算的降低

圖書(shū)館傳統(tǒng)方式部署的服務(wù)器數(shù)量很大，與之配套的機(jī)柜、UPS、空調(diào)、機(jī)房、能耗、人力等對(duì)圖書(shū)館來(lái)說(shuō)是一筆不小的開(kāi)銷，如果服務(wù)器配置的是雙機(jī)模式，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的成本將更高。圖書(shū)館采用服務(wù)器虛擬化后，機(jī)房的空間、機(jī)柜、耗電量、空調(diào)成本大大降低，節(jié)能減排，低碳，減少了對(duì)環(huán)境的污染，打破了一臺(tái)物理服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用程序的傳統(tǒng)機(jī)制，提高了服務(wù)器的利用率，降低了成本。

服務(wù)器部署速度的提升

過(guò)去新上一臺(tái)服務(wù)器需要走復(fù)雜的流程，而現(xiàn)在新建虛擬機(jī)只是幾分鐘的事情?？梢詣?chuàng)建虛擬機(jī)模板配置虛擬機(jī)，使用模板，短時(shí)間內(nèi)可以完成批量服務(wù)器系統(tǒng)的部署?？梢栽诓桓淖兾锢頇C(jī)的原有配置情況下, 方便地把物理機(jī)轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī),也可以在虛擬機(jī)上重新安裝應(yīng)用系統(tǒng)，這大大簡(jiǎn)化了服務(wù)器的應(yīng)用部署。

服務(wù)器利用率的最大化

最大化服務(wù)器利用率和整合服務(wù)器是相關(guān)聯(lián)的，服務(wù)器什么時(shí)候被整合，什么時(shí)候其利用率問(wèn)題才有可能得到解決。深入到機(jī)房服務(wù)器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)去考察一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多具有兩個(gè)甚至四個(gè)處理器的服務(wù)器上面只運(yùn)行著一個(gè)很小的應(yīng)用軟件，這些服務(wù)器的使用情況甚至沒(méi)有被注冊(cè)登記。實(shí)際上，這些系統(tǒng)如果將潛力全部發(fā)揮出來(lái)的話，可以裝載三到五個(gè)虛擬應(yīng)用。將所有的傳統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)聚集起來(lái)，放置到一臺(tái)具有幾個(gè)虛擬實(shí)例的服務(wù)器上，通過(guò)虛擬化充分利用現(xiàn)有的服務(wù)器資源，可以有效提高服務(wù)器的利用率。

虛擬化需要考慮的問(wèn)題

服務(wù)器在成功部署前需要進(jìn)行虛擬化評(píng)估，在采取行動(dòng)之前必須分析環(huán)境，要清楚有哪些服務(wù)器，連接了哪些外圍設(shè)備，要分析服務(wù)器的性能特征，分析支持虛擬化服務(wù)器的硬件需求，做好備份分析和災(zāi)難恢復(fù)分析。

虛擬化服務(wù)器的整合

目前各圖書(shū)館提供的業(yè)務(wù)服務(wù)項(xiàng)目主要有：匯文系統(tǒng)、電子圖書(shū)、cnki全文數(shù)據(jù)庫(kù)、維普科技期刊、VOD視頻點(diǎn)播、隨書(shū)光盤庫(kù)、試用數(shù)據(jù)等。其中VOD視頻點(diǎn)播、隨書(shū)光盤服務(wù)器在提供服務(wù)時(shí)需要占用大量的CPU資源，這類服務(wù)器并不適合做虛擬化應(yīng)用。虛擬化整合的對(duì)象適用于需要應(yīng)用部署在X86架構(gòu)服務(wù)器上，舊系統(tǒng)無(wú)法遷移安裝到新的硬件平臺(tái)上或無(wú)廠商支持，但需要提供應(yīng)用服務(wù)的系統(tǒng)。虛擬化不適用對(duì)I/0有苛刻要求的應(yīng)用，如有USB加密狗的服務(wù)器。

虛擬服務(wù)器的部署

對(duì)于大部分系統(tǒng)，應(yīng)該不要直接進(jìn)行物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的遷移，而是在虛擬平臺(tái)上構(gòu)建新的服務(wù)器，重新部署該應(yīng)用，然后再遷移數(shù)據(jù)。這種重新部署的方法要求準(zhǔn)備好原來(lái)應(yīng)用系統(tǒng)的部署和安裝文檔，并且在部署之后要進(jìn)行仔細(xì)測(cè)試。其優(yōu)點(diǎn)是原來(lái)的系統(tǒng)不受任何影響，并可以暫時(shí)保留，如果新部署平臺(tái)發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，可以隨時(shí)切換回原來(lái)的平臺(tái)，待問(wèn)題解決之后進(jìn)繼續(xù)進(jìn)行虛擬化遷移工作。

安全風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題

圖書(shū)館服務(wù)器虛擬化實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的高度集中管理，但任何新技術(shù)都存在潛在的安全問(wèn)題，如何規(guī)避新技術(shù)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題必須引起技術(shù)人員足夠的重視。Gartner的分析師Neil MacDonald在一份研究報(bào)告中指出，60%的虛擬化服務(wù)器的安全性低于它所取代的物理服務(wù)器的安全性，而且這種狀況將持續(xù)到2012年。如果不能有效解決虛擬機(jī)的安全性問(wèn)題，那么安全性問(wèn)題很可能成為虛擬化應(yīng)用最大的絆腳石。

虛擬化技術(shù)已經(jīng)改變了計(jì)算機(jī)世界，面對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)字資源數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇服務(wù)器虛擬化技術(shù)也許成為未來(lái)數(shù)字圖書(shū)館服務(wù)器的發(fā)展方向。圖書(shū)館管理者需要以保證服務(wù)質(zhì)量為前提，綜合考慮虛擬化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與館藏資源的結(jié)構(gòu)情況，制定出符合自己需求的服務(wù)器虛擬化方案。

(作者單位為徐州醫(yī)學(xué)院)