尤永 劉丹

摘 要： 大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨，虛擬化技術(shù)已經(jīng)在廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，本文主要介紹虛擬化技術(shù)及其在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用，涉及服務(wù)器虛擬化技術(shù)的研究背景及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化 圖書館

Abstract：Big data era has come， virtualization technology has been widely used in various fields， this paper mainly introduces the virtualization technology and its application in the field of library， involving the server virtualization technology background and advantages.

Keyword：Server virtualization Library

中圖分類號(hào)：G25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）05-0043-02

一、虛擬化技術(shù)概述

1.虛擬化技術(shù)的研究背景

通過對(duì)近五年來的期刊研究熱詞詞頻分析檢索，發(fā)現(xiàn)虛擬化已經(jīng)是成為了目前圖書館領(lǐng)域主流的技術(shù)。以下是熱詞推薦表，從中可以清楚的看到，虛擬化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟了，涉及的種類也比較多，受到廣泛的關(guān)注，是研究的熱點(diǎn)，涉及了與虛擬化相關(guān)的多個(gè)方面。

2.服務(wù)器虛擬化技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬化技術(shù)的發(fā)展可追溯到20 世紀(jì)六、七十年代，當(dāng)時(shí)克里斯托弗在《計(jì)算機(jī)分時(shí)應(yīng)用》一文中首次提到了virtualization （ 虛擬化） 一詞[1]，隨后IBM 公司于1972 年發(fā)布了用于創(chuàng)建靈活大型主機(jī)的虛擬機(jī)（ VM） 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)動(dòng)態(tài)的需求快速而有效地使用各種資源的效果[2]。

服務(wù)器虛擬化是將服務(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，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。它是一種方法，能夠通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序，并隨時(shí)隨地能將服務(wù)器資源分配給最需要它們工作的來負(fù)載，從而避免為單個(gè)工作負(fù)載峰值而儲(chǔ)備過多的資源，減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。[3]

3.國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)研究現(xiàn)狀分析

為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與專業(yè)性，本研究利用了專業(yè)分析軟件（萬方創(chuàng)新助手），采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的研究方法，通過構(gòu)造主題詞檢索式對(duì)國內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)期刊、論文等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出了服務(wù)器虛擬化技術(shù)在圖書館領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。檢索式采用的是主題=圖書館 AND （服務(wù)器虛擬化 OR 虛擬化技術(shù)），產(chǎn)生了如下分析結(jié)果：

圖表1 文獻(xiàn)總體產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)表

圖表2.近十年中文期刊論文分布列表

圖表3. 主題為服務(wù)器虛擬化或虛擬化技術(shù)的cnki檢索結(jié)果表

從圖表1和圖表2可以看出，服務(wù)器虛擬化或虛擬化技術(shù)在圖書館方面的應(yīng)用研究文獻(xiàn)還不是很多，相對(duì)于圖表3所顯示的服務(wù)器虛擬化或虛擬化技術(shù)在其他領(lǐng)域的研究，無論從發(fā)文數(shù)量上還是深度上都處于起步階段。虛擬化技術(shù)也是近幾年新興起來的高新技術(shù)，發(fā)展趨勢也呈逐年遞增態(tài)勢，研究的廣度與深度也在不斷加強(qiáng)。

二、服務(wù)器虛擬化在圖書館的應(yīng)用

1.圖書館服務(wù)器虛擬化的必要性

圖書館作為文獻(xiàn)資料的收集及使用地，肩負(fù)著教學(xué)科研、文化傳播等重要職能，作為數(shù)據(jù)的集合體，越來越多不同種類，不同形式的數(shù)據(jù)涌入到我們的圖書館，尤其在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，電子文獻(xiàn)資源已經(jīng)成為各個(gè)圖書館的主要文獻(xiàn)保障資源，數(shù)據(jù)量成幾何級(jí)增長，各式各樣的數(shù)據(jù)庫也層出不窮，視頻資源，流媒體，電子圖書，隨書光盤等等數(shù)字資源對(duì)我們圖書館的服務(wù)器形成了巨大挑戰(zhàn)，存儲(chǔ)容量及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)都和以往有很大不同。面對(duì)如此多的數(shù)字形式，往往一臺(tái)服務(wù)器上都要裝上十幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致有的應(yīng)用程序不兼容，數(shù)據(jù)庫無法正常使用。不同終端對(duì)操作系統(tǒng)也有不同的要求，無法滿足眾多數(shù)據(jù)庫同時(shí)存在于一臺(tái)物理服務(wù)器的需求。在管理員管理資源上也存在著巨大難度及隱患，一旦這臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)，則在其上所運(yùn)行的程序?qū)o法繼續(xù)運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫將無法使用，直到這臺(tái)服務(wù)修理完成，更嚴(yán)重的話將重新安裝程序數(shù)據(jù)庫等，需要大量人力物力，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響正常使用。

2.虛擬化之前面臨的問題

實(shí)施服務(wù)器虛擬化之前，圖書館應(yīng)用程序數(shù)量較多、服務(wù)器數(shù)量有限，并且利用率較低，主要存在以下問題：

2.1服務(wù)器利用率低

機(jī)房內(nèi)運(yùn)行的大部分機(jī)器的利用率都非常低，由于一臺(tái)服務(wù)器只能有一個(gè)操作系統(tǒng)，受系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺(tái)的限制，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過15%，大量的系統(tǒng)資源被閑置。

2.2可管理性差

首先是可用性低，幾乎每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器都是單機(jī)，如果哪臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)也將中斷，影響讀者對(duì)圖書館資源的正常使用。其次是系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)容時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行，也將造成應(yīng)用中斷，其中包括一些重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)，一旦中斷服務(wù)影響很大。

2.3兼容性差

目前，很多高校都在建設(shè)分校，這就包括建設(shè)新的圖書館，一些之前安裝在本地的平臺(tái)由于種種原因，無法將其系統(tǒng)和應(yīng)用程序重新安裝到新的服務(wù)器上，遷移到其他服務(wù)器上，需要和舊系統(tǒng)兼容的系統(tǒng)。新的軟件包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件無法運(yùn)行在老的硬件平臺(tái)，而老的代碼有時(shí)候也很難移植到新的硬件平臺(tái)上。例如：由于各種資源數(shù)據(jù)庫不同公司分別開發(fā)，需要的運(yùn)行的軟硬平臺(tái)很多時(shí)候不能保證兼容。為節(jié)省時(shí)間、物力和保持系統(tǒng)部署的順利，只能用增加服務(wù)器單獨(dú)部署的方法來解決。

2.4成本高

服務(wù)器和存儲(chǔ)購置成本高，維護(hù)成本遞增，也不得不考慮。隨著應(yīng)用的不斷增加，服務(wù)器數(shù)量也跟著增加，每年要支出高額購置費(fèi)用不說，還有部分服務(wù)器已經(jīng)過保修期，部件逐漸進(jìn)入老化期，維護(hù)、維修預(yù)算費(fèi)用也逐年增加。

2.5應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)困難

很多應(yīng)用系統(tǒng)都是多年前由廠家安裝的，由于時(shí)間過長，安裝介質(zhì)、驅(qū)動(dòng)等內(nèi)容丟失，已經(jīng)很難再把這些應(yīng)用重新部署到新發(fā)服務(wù)器平臺(tái)。

2.6新應(yīng)用上線緩慢

采用傳統(tǒng)的物理服務(wù)器，新資源從立項(xiàng)、報(bào)批到采購、實(shí)施和部署，時(shí)間久、周期長。新的電子資源數(shù)據(jù)庫需要等硬件設(shè)備搭建完成后才可進(jìn)行數(shù)字資源的上線，拖延了資源的上新速度。

3.解決方法及案例分析

為解決以上問題，提高服務(wù)器資源的使用率，降低設(shè)備采購成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個(gè)靈活的資源使用平臺(tái)，服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合是當(dāng)前普遍運(yùn)用的技術(shù)。

經(jīng)過產(chǎn)品可行性分析和市場調(diào)研，我們對(duì)圖書館運(yùn)用服務(wù)器虛擬化的情況進(jìn)行了初步了解。目前，虛擬化技術(shù)在圖書館的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍和完善了，國內(nèi)很多的高校、普教等早已開始部署應(yīng)用服務(wù)器虛擬化平臺(tái)系統(tǒng)，比較有代表性的屬人大圖書館，之前人大圖書館擁有60多臺(tái)服務(wù)器，應(yīng)用系統(tǒng)和本地?cái)?shù)據(jù)庫60多個(gè)，分別安裝在不同的服務(wù)器上，經(jīng)過長期的建設(shè)，存在很多問題。如資源利用率偏低、機(jī)房空間越來越小、服務(wù)器的高耗能、業(yè)務(wù)連續(xù)性無法保證、管理復(fù)雜、繁瑣、成本高等等。人民大學(xué)通過8臺(tái)HP DL580機(jī)架式服務(wù)器和一臺(tái)HP刀片機(jī)，基本實(shí)現(xiàn)了圖書館應(yīng)用系統(tǒng)的全部虛擬化。大大提高了服務(wù)效率，新應(yīng)用系統(tǒng)部署速度也得到提高，有效降低了采購、維護(hù)成本，系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性也得到了有效保障。

虛擬化技術(shù)的應(yīng)用可謂非常廣泛，首都師范大學(xué)就利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)搭建了試驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。通過引入一臺(tái)高性能的戴爾PE6950服務(wù)器和VMwareVsphere的虛擬軟件，以非常經(jīng)濟(jì)的投入搭建出了一個(gè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)不僅能夠以簡單的方式模擬出各種IT環(huán)境，高效地支持各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且能夠更好地支持在操作系統(tǒng)和多核計(jì)算等方面的教研活動(dòng)。該平臺(tái)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但功能強(qiáng)大，其平臺(tái)的建成使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐和理論上都向前邁進(jìn)了一大步。第一，靈活虛擬。利用Vsphere虛擬化平臺(tái)的強(qiáng)大性能，教師在實(shí)驗(yàn)課中可根據(jù)學(xué)生的數(shù)量多少劃分出相應(yīng)的虛擬機(jī)，并給每個(gè)學(xué)生都分配一臺(tái)虛擬化的服務(wù)器，讓學(xué)生在其上實(shí)踐所學(xué)的各種計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，比如安裝Unix、Linux、Solaris和Windows等不同的操作系統(tǒng)，進(jìn)行應(yīng)用軟件的配置和優(yōu)化等等；第二，應(yīng)用提升。利用虛擬系統(tǒng)可以自由分割、隨意組合的特點(diǎn)，教師在實(shí)驗(yàn)課中可將不同的系統(tǒng)，包括DNS系統(tǒng)、網(wǎng)站系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)和安全證書等安裝在相互獨(dú)立的虛擬機(jī)中，再組合成一個(gè)功能齊全的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，讓學(xué)生以身臨其境的方式，深入探尋IT網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作規(guī)律；第三，開拓視野。教師可以因材施教，給學(xué)習(xí)得比較深入的學(xué)生分配多個(gè)虛擬機(jī)，讓其將自己編寫的各種程序放在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行調(diào)試，或讓其在虛擬的異構(gòu)平臺(tái)上模擬各種應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使其實(shí)踐能力和視野得到進(jìn)一步的提高。總之，有個(gè)服務(wù)器虛擬化技術(shù)，我們的工作效率大大提高，利用有限的人力物力資源，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，易于管理，互不干擾，大大減輕了工作量，節(jié)約了成本。

除了高校計(jì)算機(jī)中心、圖書館外，還有很多社會(huì)機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、公共圖書館等都在利用虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，降低成本，提高效率。

4.服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢

4.1提高設(shè)備資源的利用率

通過合理的技術(shù)手段對(duì)主機(jī)（服務(wù)器）系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行合理整合，提高主機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等資源的利用率。整合完成后，在資源被完全利用的基礎(chǔ)上大大減少服務(wù)器的數(shù)量，并使用統(tǒng)一管理平臺(tái)對(duì)所有主機(jī)進(jìn)行管理；增加高性能存儲(chǔ)設(shè)備，解決存儲(chǔ)與服務(wù)器之間的性能瓶頸，實(shí)施數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，降低系統(tǒng)管理的成本，提高系統(tǒng)運(yùn)維與進(jìn)一步擴(kuò)展的經(jīng)濟(jì)性。

4.2保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性

傳統(tǒng)單一物理機(jī)遇到硬件故障、軟件故障或者擴(kuò)容時(shí)需要停掉所有業(yè)務(wù)，關(guān)機(jī)進(jìn)行維修，造成應(yīng)用的中斷，由于維修時(shí)間的不確定性，嚴(yán)重影響了圖書館正常業(yè)務(wù)的開展。服務(wù)器虛擬化整合后，可以通過在線遷移功能將虛擬機(jī)遷移至兩一臺(tái)物理機(jī)上，所需時(shí)間短，操作簡便，所有業(yè)務(wù)正常開展，有充足的時(shí)間來維修損壞的服務(wù)器。

4.3降低運(yùn)維工作的復(fù)雜性

在合理的主機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)整合的基礎(chǔ)上，在保證應(yīng)用系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的前提下，減少物理主機(jī)的數(shù)量，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置服務(wù)器統(tǒng)一管理平臺(tái)，降低主機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)的日常維護(hù)工作量。簡單高效的IT系統(tǒng)運(yùn)維管理也能避免系統(tǒng)人工維護(hù)造成的不穩(wěn)定性和不確定性。

4.4提高圖書館信息化服務(wù)能力

通過主機(jī)與存儲(chǔ)系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的資源的合理利用，實(shí)現(xiàn)針對(duì)為不同的應(yīng)用系統(tǒng)配置不同的設(shè)施資源，從而提高電子政務(wù)系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)性能。實(shí)現(xiàn)電子政務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源共享，提高信息化條件下圖書館的管理能力與服務(wù)水平。提供數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的、高速和穩(wěn)定的綜合保障管理服務(wù)及公共信息服務(wù)，使信息化成果惠及全校師生。

4.5為后續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)

設(shè)計(jì)、搭建合理的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)和存儲(chǔ)架構(gòu)，可以在解決現(xiàn)有傳統(tǒng)物理服務(wù)器問題的基礎(chǔ)上，能提供更多的未來系統(tǒng)擴(kuò)展能力，為圖書館信息化平臺(tái)未來的應(yīng)用系統(tǒng)及所需資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展提供一個(gè)良好的和開放的IT架構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

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