[摘要]通過介紹虛擬化技術(shù)的概念及與云計算的關(guān)系，分析云計算環(huán)境下圖書館建設(shè)對虛擬化技術(shù)的現(xiàn)實需求，著重探討虛擬化技術(shù)在圖書館發(fā)展建設(shè)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]虛擬化；云計算；圖書館

1前言

隨著圖書館數(shù)字化進程推進，稍大型的圖書館建成了數(shù)據(jù)中心，同時各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)相繼投入使用，各種類型的海量數(shù)字資源也開始為讀者提供服務(wù)；2012年文化部、財政部在全國實施“公共電子閱覽室建設(shè)計劃”，使各個級別的公共圖書館都有了電子閱覽室。而隨著云計算時代的到來，數(shù)據(jù)中心面臨著資源利用率低、資源調(diào)配不靈活、管理難度大、可擴展性差、高能耗等諸多挑戰(zhàn)，同時公共電子閱覽室隨著使用量的激增也面臨著管理維護困難等問題。如何解決云計算環(huán)境下圖書館存在的上述問題，已成為當前圖書館發(fā)展建設(shè)的一項重要內(nèi)容。

云計算被認為是繼PC、互聯(lián)網(wǎng)之后再一次改寫IT面貌的“第三次IT革命”，在走過最初技術(shù)引入期的喧囂以后，云計算的價值得到了業(yè)界的進一步認可，應(yīng)用范圍逐步拓展，但限于云計算技術(shù)的發(fā)展，云計算的應(yīng)用遠沒有達到理論所期望的程度，而虛擬化技術(shù)作為云計算的基礎(chǔ)支撐性技術(shù)卻得到了前所未有的發(fā)展和應(yīng)用。本文通過介紹虛擬化技術(shù)的概念及與云計算的關(guān)系，分析了云計算環(huán)境下圖書館建設(shè)的現(xiàn)實需求，著重探討了虛擬化技術(shù)在圖書館發(fā)展建設(shè)中的應(yīng)用，期望以此促進虛擬化技術(shù)在圖書館界更進一步的應(yīng)用實踐。

2虛擬化概述

2.1 虛擬化概念

在IT技術(shù)中虛擬化是一個非常寬泛的概念，例如有Java虛擬機的虛擬化、虛擬現(xiàn)實等方面的虛擬化，而本文所要探討的概念是云計算環(huán)境中針對IT資源的效能和管理方面的虛擬化技術(shù)。百度百科對其這樣描述：虛擬化是指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行，是一個為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案。如同空曠、通透的寫字樓，整個樓層沒有固定的墻壁，用戶可以用同樣的成本構(gòu)建出更加自主適用的辦公空間，進而節(jié)省成本，發(fā)揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進行重新規(guī)劃以達到最大利用率的思路，在IT領(lǐng)域就叫做虛擬化技術(shù)[1]。而維基百科這樣描述：在計算機技術(shù)中，虛擬化（Virtualization）是將計算機物理資源如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲等予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，使用戶可以比原本的組態(tài)更好的方式來應(yīng)用這些資源。這些資源的新虛擬部分是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式、地域或物理組態(tài)所限制。

從以上定義我們可以看出，虛擬化技術(shù)就其本質(zhì)而言屬于一種資源管理技術(shù)，它將軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、存儲等隔離開來，使用戶能更充分、更合理地管理與控制各種資源。

2.2 虛擬化與云計算

虛擬化和云計算是兩個截然不同的概念，云計算相比較虛擬化來說是更大層面上的概念，是包括虛擬化、網(wǎng)絡(luò)、分布式計算、面向服務(wù)模式等技術(shù)的整合共享，云計算通過個性化共享計算資源的方法，為用戶提供無所不在的且與硬件和平臺無關(guān)的服務(wù)。云計算是整個IT信息化體系的一次變革，也可以說是一種計算機服務(wù)商業(yè)化的體現(xiàn)方式。而虛擬化是解決IT資源的靈活應(yīng)用和提高利用效率的一項具體的實現(xiàn)技術(shù)，云計算要將海量、異構(gòu)、動態(tài)、分布式的資源組織在一起，必須用虛擬化技術(shù)屏蔽計算資源的異構(gòu)性，同時虛擬化也是云計算實現(xiàn)資源池化、按需獲取、彈性擴展等能力的最重要的支撐技術(shù)，是云計算的原動力和基石。目前，云計算的整體性研究和應(yīng)用尚處于起步探索階段，而虛擬化已開始了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。因此可以說虛擬化技術(shù)是云計算的先行軍，兩者互為依存，云計算環(huán)境促進了虛擬化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，而虛擬化技術(shù)也推進了云計算的發(fā)展。

3圖書館發(fā)展對虛擬化的需求

云計算環(huán)境下的圖書館是廣域的信息資源體系和集成服務(wù)體系，制約當前圖書館建設(shè)與發(fā)展的瓶頸問題除了信息資源的重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)標準的不統(tǒng)一和版權(quán)等問題外，以下幾個方面也是需要面對的問題：一是圖書館運行的軟硬件環(huán)境不同，同時各種應(yīng)用程序開發(fā)所采用的技術(shù)也不同，這種系統(tǒng)異構(gòu)導(dǎo)致圖書館IT資源利用率低下；二是隨著館藏資源的數(shù)字化和各種商用數(shù)據(jù)庫等各類型數(shù)字資源開始為讀者提供服務(wù)，傳統(tǒng)的存儲方式已無法滿足大量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息資源的存儲；三是數(shù)字化圖書館內(nèi)計算機成為每個館員工作的基本工具，加上館內(nèi)電子閱覽室內(nèi)所使用的計算機，對如此大量的計算機進行及時管理和維護是一項很艱難的工作。同時讓讀者在任何時間、任何地點都可以使用圖書館的數(shù)字資源也是圖書館人努力的方向。

虛擬化實現(xiàn)了不同技術(shù)層面的抽象和邏輯轉(zhuǎn)化工作，在系統(tǒng)資源集成方面的作用尤其顯著。首先，虛擬化技術(shù)通過軟件模擬硬件的方式，將服務(wù)器資源邏輯切分，創(chuàng)建虛擬機的獨立運行環(huán)境。其次，每個虛擬機以文件形式保存，獨立于真實的硬件之上，實現(xiàn)了服務(wù)器資源的高效利用，同時也展現(xiàn)了資源的高度靈活性。再次，虛擬化技術(shù)強大的兼容性，實現(xiàn)了計算和操作系統(tǒng)、硬件無關(guān)。最后，由于資源的虛擬化，用戶可通過標準接口透明地訪問系統(tǒng)。因此，虛擬化技術(shù)實現(xiàn)圖書館IT資源的整合和高效靈活利用的同時，也為圖書館將來真正實現(xiàn)“云服務(wù)”提供了最基本的技術(shù)保障。

4虛擬化技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用

云計算環(huán)境下圖書館系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)運營、資源組織、用戶與系統(tǒng)資源管理方式與傳統(tǒng)圖書館有較大不同。如何實現(xiàn)對圖書館的資源進行有效調(diào)配管理與調(diào)配，如何實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施資源的訪問、管理和配置過程簡單化，如何實現(xiàn)對數(shù)字資源的廣泛使用，如何實現(xiàn)對電子閱覽室的維護管理等問題，是云計算環(huán)境下圖書館確保高效、經(jīng)濟、安全、快捷地為讀者提供服務(wù)必須面對和解決的問題。而虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的，利用其可以有效地解決上述難題，目前虛擬化技術(shù)在圖書館建設(shè)中的應(yīng)用主要包括服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、桌面虛擬化等。

4.1 服務(wù)器虛擬化

隨著數(shù)字資源量的迅猛增長和讀者應(yīng)用服務(wù)的不斷增加，圖書館的服務(wù)器數(shù)量越來越龐大，服務(wù)器數(shù)量的增加除了需要大量的購置資金，也意味著運行維護成本的大幅增加，比如機房空間、耗電量和人力維護管理成本等；同時由于各家電子資源和應(yīng)用服務(wù)對服務(wù)器的軟件、硬件運行要求有所不同，如果將多種服務(wù)強行簡單安裝在一臺服務(wù)器上，可能會引起各服務(wù)之間的軟件沖突或不兼容等諸多問題。即使各個服務(wù)之間能和平共處不發(fā)生干擾，但當某一個應(yīng)用服務(wù)出現(xiàn)問題需要維護時，其他應(yīng)用也必須停止服務(wù)，而應(yīng)用服務(wù)因各種各樣的原因需要維護是不可避免的，這將嚴重影響讀者的使用。因此，許多圖書館采取單服務(wù)器、單操作系統(tǒng)和單應(yīng)用的形式，造成了服務(wù)器資源的巨大浪費。如何將服務(wù)器資源整合成既能動態(tài)自動分配資源，又能保持服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時還能熱備容災(zāi)、易于管理和維護，已成為圖書館亟待研究解決的問題。

服務(wù)器虛擬化是將服務(wù)器的物理資源抽象成邏輯資源，變成可動態(tài)管理的CPU、磁盤、內(nèi)存等各類資源池，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離獨立的虛擬服務(wù)器，這樣可以在每臺虛擬服務(wù)器上安裝各自的操作系統(tǒng)和運行應(yīng)用程序，不再受限于物理硬件的局限，實現(xiàn)了多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用同一時間并行在同一臺服務(wù)器上運行，從而提高服務(wù)器資源的利用率，同時也簡化了系統(tǒng)管理，達到了物理服務(wù)器優(yōu)化整合靈活應(yīng)用的目的，節(jié)約了維護成本。

目前市場上有商業(yè)和免費開源兩類虛擬化軟件，都已在圖書館界有了較為成功的實踐。例如，解放軍醫(yī)學(xué)院圖書館采用VMware公司的ESX Server3.5建立虛擬化集群，中國人民大學(xué)圖書館采用VMware vSphere 4 Enterprise進行了服務(wù)器的整合[2]，而深圳大學(xué)圖書館采用了免費開源的虛擬化軟件KVM來進行資源的整合和部署。實踐結(jié)果表明通過服務(wù)器虛擬化的部署，首先減少了圖書館服務(wù)器的數(shù)量，提高了設(shè)備利用率，其次提高了應(yīng)用服務(wù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，同時在節(jié)能減排方面也有顯著改善。

4.2 存儲虛擬化

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使作為文獻信息收藏單位的圖書館數(shù)字資源量迅速增長，致使圖書館對存儲設(shè)備的需求激增。同時隨著圖書館數(shù)字化進程的推進，對數(shù)字資源的共享備份和存儲訪問的要求也越來越高。傳統(tǒng)的直接附加存儲（DAS）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲 （NAS）、存儲域網(wǎng)絡(luò)（SAN）和Internet小型計算機系統(tǒng)接口等數(shù)字資源存儲技術(shù)已不能滿足圖書館發(fā)展的要求。

存儲虛擬化是對存儲硬件資源進行抽象化表現(xiàn)，是在服務(wù)器和硬件物理存儲之間的一個虛擬層。這個虛擬層對服務(wù)器提供存儲服務(wù)并控制和管理所有的存儲資源，它負責(zé)存儲硬件的增減、拆分、合并、調(diào)換等，也就是說服務(wù)器與硬件存儲不直接交流，而通過這個虛擬層來協(xié)調(diào)。存儲虛擬化本質(zhì)是在軟件層截取主機端對邏輯空間的請求，同時把它們映射到相應(yīng)的真實物理位置。在虛擬存儲環(huán)境中，圖書館管理員只需要管理基于異構(gòu)平臺的存儲空間，而不必關(guān)心底層物理環(huán)境的復(fù)雜性，所有的存儲操作將變得非常方便。而且利用虛擬存儲技術(shù)，圖書館管理員可以直接對數(shù)據(jù)存儲空間進行控制和管理，而不需要對物理存儲硬件進行控制和管理。

目前市場上已經(jīng)有多個成熟的虛擬化存儲系統(tǒng)在銷售，而且其功能正朝著操作簡單化和接口規(guī)范化的方向發(fā)展。圖書館界的不少同仁已在圖書館應(yīng)用存儲虛擬化方面作了論述，例如孟凡立和孫榮在《高效圖書館存儲虛擬化研究與實踐》一文中通過對傳統(tǒng)存儲方式和VSA的對比，提出了利用VSA構(gòu)建圖書館存儲虛擬化的方案，并詳細講述了具體的實現(xiàn)過程[3]，筆者認為值得同仁參考和借鑒。

4.3 桌面虛擬化

圖書館的計算機管理和維護工作紛繁雜亂，往往涉及軟件、硬件和各種數(shù)據(jù)等各種因素，需要管理人員投入大量的時間和精力，尤其是利用率極高的電子閱覽室機器的管理和維護更是讓管理人員身心俱疲。因此如何讓計算機維護和管理簡捷高效一直是管理維護人員不斷探索的問題；隨著iPad和智能手機等各種移動終端的普及，越來越多的讀者希望能隨時方便地使用圖書館的電子資源[4]，但這類設(shè)備受限于不同平臺的兼容性和安裝不同應(yīng)用等問題，極大地影響了讀者使用圖書館電子資源的熱情。

桌面虛擬化技術(shù)是將計算機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的靈活性和安全性。通常所用的PC機是基于“桌面”的應(yīng)用，也就是操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件的組合。而桌面虛擬技術(shù)依賴于服務(wù)器虛擬化，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上通過服務(wù)器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統(tǒng)，同時根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備，通俗理解就是桌面虛擬技術(shù)將“桌面”托管在服務(wù)器上，而所有應(yīng)用都是基于服務(wù)器上的資源來運行，所有的數(shù)據(jù)也都保留在服務(wù)器上。讀者可以隨時隨地訪問網(wǎng)絡(luò)上屬于自己的桌面系統(tǒng)，方便快捷地使用圖書館的各種電子資源，就像在物理PC的桌面上操作一樣。在圖書館的電子閱覽室中，采用桌面虛擬化方式管理，將不需要在每個PC機的桌面上部署和管理各種軟件客戶端，所有應(yīng)用客戶端系統(tǒng)都將一次性地部署在數(shù)據(jù)中心的一臺專用服務(wù)器上，極大地減少了電子閱覽室的維護量。

桌面虛擬化不但是當下最熱門的虛擬技術(shù)之一，也是為數(shù)不多的得到客戶和市場認可的虛擬化服務(wù)[5]。市場上桌面虛擬化產(chǎn)品主要有Citrix和Vmware等，目前桌面虛擬化在企業(yè)應(yīng)用得較多，在圖書館界也有不少經(jīng)典案例，例如中國刑警學(xué)院圖書館采用了VMware vSphere4企業(yè)級虛擬化架構(gòu)來實現(xiàn)圖書館桌面應(yīng)用的虛擬化，系統(tǒng)管理員坐在一臺計算機旁便可以管理該館電子閱覽室40個桌面應(yīng)用，同時借助虛擬化平臺系統(tǒng)的管理工具，可以靈活地對桌面進行軟件安裝、備份、恢復(fù)等操作，極大地方便了系統(tǒng)管理員的日常管理，也大幅減少了工作量。

5結(jié)語

從圖書館自動化發(fā)展史看，幾乎每一項新信息技術(shù)的出現(xiàn)都能引起圖書館界的極大關(guān)注并推動圖書館的管理與服務(wù)升級。虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了物理層和應(yīng)用層的分離[6]，做到了資源池化，將IT環(huán)境改造得更強大、更富有彈性。相信隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展和成熟，其在圖書館的應(yīng)用將更加廣泛和深入。

[參考文獻]

[1] 百度百科.muek.虛擬化[EB/OL].[2014-05-08]. http：//baike.baidu.com/view/729629.htm.

[2] 葛延霞，李伶.VMware虛擬化技術(shù)在圖書館服務(wù)器整合中的應(yīng)用——以中國人民大學(xué)圖書館服務(wù)實踐為例[J].情報理論與實踐，2011（11）：126—128.

[3] 孟凡立，孫榮.高校圖書館存儲虛擬化研究與實踐[J].圖書館學(xué)研究，2012（10）：25—28.

[4] 王平.云計算關(guān)鍵技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用研究[J].情報資料工作，2010（5）：52—56.

[5] 袁援，凌卉.云計算技術(shù)驅(qū)動下構(gòu)建數(shù)字圖書館虛擬化環(huán)境的探討[J].情報理論與實踐，2010（12）：119—123，128.

[6] 胡小菁，范并思.云計算給圖書館管理帶來的挑戰(zhàn)[J]，大學(xué)圖書館學(xué)報，2009（4）：7—12.

[收稿日期]2014-09-01

[作者簡介]

范春玲（1978—），女，副研究館員，本科學(xué)歷，黑龍江省圖書館。