田國強

(北京大學信息管理系，北京 100080)

虛擬現(xiàn)實技術應用于教育已經(jīng)成為目前的研究熱點,愈來愈多的研究者致力于開發(fā)應用于教育的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。隨著圖書館數(shù)字化建設速度的加快，圖書館機房也遇到了新的問題[1-3]。在運行與維護過程中，服務器數(shù)量每年増長，設備經(jīng)費支出越來越高；陳舊設備越來越多，性能出現(xiàn)瓶頸：場地緊張、耗電量增加：各服務器運行的應用錯綜復雜、安全性差，管理困難；服務器利用率分布不均衡，出現(xiàn)局部擁堵但總體利用率不高的情況。本文參考虛擬化技術所帶來的便利和優(yōu)勢，將其運用到圖書館的數(shù)字化建設中，重新對這些數(shù)字化資源整合管理，并提出解決方案，提升了效率[4,5]。

清華大學圖書館采用 VMware 服務器虛擬化技術，成功應用于新圖書館數(shù)據(jù)中心的建設中，并達到了良好效果：1.利用9臺服務器CPU總容量568.44GHz，內存總容量3.75TB，2套Isilon存儲，存儲總容量1737.88TB進行虛擬化整合，使得圖書館硬件擴展能力得到提升。2.使用vsphere6.5平臺實現(xiàn)了服務器和存儲的集中化管理，降低了管理難度，提高了管理效率。3.保障圖書館信息化設備能夠健康穩(wěn)定的運行，提升了圖書館服務質量。

一、VMware服務器虛擬化技術

服務器虛擬化技術在不增加設備資金投入的情況下，既保證企業(yè)信息化的正常建設，又讓管理員更加靈活方便地管理數(shù)據(jù)中心。服務器虛擬化是通過虛擬化軟件將物理服務器劃分為多個虛擬服務器來增加資源利用率，每個服務器都運行自己的操作系統(tǒng)和應用程序。服務器虛擬化使每個虛擬服務器看起來像物理服務器一樣，使每臺物理機的容量倍增。服務器虛擬化的概念廣泛應用于IT基礎架構，作為提高現(xiàn)有資源利用率來最小化成本的一種方式。虛擬化可以提高IT靈活性，靈活性和可擴展性，同時顯著節(jié)約成本，提供更高的工作負載移動性，更高的性能和資源可用性，虛擬化使得IT更易于管理，降低運營成本。其他好處還包括：最小化或消除停機時間；提高IT生產(chǎn)力，效率，敏捷性和響應能力；更快地配置應用程序和資源；更高的業(yè)務連續(xù)性和災難恢復；簡化數(shù)據(jù)中心管理。

隨著虛擬化技術的不斷流行，市場上出現(xiàn)了許多不同的虛擬化產(chǎn)品，常見的服務器虛擬化平臺有VMWare的vSphere，Citrix的XenServer，微軟公司的Windows Server Hyper V等。以市場占有率來說，VMware 無疑是虛擬化市場的龍頭老大，其發(fā)展經(jīng)歷了4個階段VMware Workstation、VMware ESX、VMware Infrastructure，VMware vSphere[6-8]。

二、VMware服務器虛擬化技術在清華大學數(shù)字圖書館中的應用

（一）VMware服務器虛擬化架構設計

清華大學圖書館網(wǎng)絡的特點是環(huán)境復雜、節(jié)點多分布廣、業(yè)務需求復雜，設備老舊，傳統(tǒng)IT架構的問題開始顯現(xiàn)。在圖書館沒有開始全面實施服務器虛擬化前，系統(tǒng)運維組負責對館內63臺實體服務器、183臺虛擬服務器和存儲系統(tǒng)的日常維護，對改造前老機房空調、溫控、電源、UPS和線路等基礎設施的監(jiān)控和維護，還要承擔超過200個業(yè)務系統(tǒng)的日常運行維護備份等管理工作。我們在工作中發(fā)現(xiàn)服務器硬件資源分配極為不均衡，關鍵服務器資源緊張的同時部分服務器的使用率只有20%。通過服務器虛擬化技術，可以將一個物理服務器轉換為多個虛擬機，每個虛擬服務器都像一個獨立的物理設備，能夠運行自己的操作系統(tǒng)（OS）和應用程序。

根據(jù)清華大學圖書館實際需求情況，我們對物理主機、存儲陣列和網(wǎng)絡進行了相應的規(guī)劃。在部署服務器虛擬化項目之前，我們先對現(xiàn)有容量進行了統(tǒng)計，鑒于目前的服務器現(xiàn)狀和今后的拓展需要，我們打算把CPU容量擴充到568.44GHz，內存容量擴充到3.75TB，存儲容量擴充到737.88TB。VMware公司為清華大學圖書館建立了基于VMware vSphere 虛擬化技術的數(shù)據(jù)中心架構，制定了服務器統(tǒng)一規(guī)劃、分步驟整合的實施方案。虛擬化架構見圖1：

圖1 清華大學圖書館服務器虛擬化架構拓撲

首先使用這9臺服務器組成服務器群集，分別由3臺Dell R730服務器，3臺Dell R740xd服務器，3臺LENOVO System x3650服務器構成；安裝Isilon存儲陣列，2套Isilon存儲，X200（3節(jié)點）+NL108（4節(jié)點）和NL400（4節(jié)點）。CPU總容量568.44GHz，內存總容量3.75TB，存儲總容量1737.88TB；在每臺服務器裸機上安裝ESXi虛擬化底層軟件，對每臺服務器IP進行配置，通過ESXi虛擬化軟件將服務器的CPU、內存和大容量存儲等物理設備進行虛擬化；安裝配置vCenter Server管理平臺，包括vCenter Server6.5、vCenter DNS和SQL2012，創(chuàng)建虛擬機模板和虛擬機，實現(xiàn)對物理服務器和虛擬機的統(tǒng)一管理；通過用戶客戶端vSphere Web Client連接vCenter Server與ESX Server，對服務器、大容量存儲和虛擬機進行配置管理，還有性能監(jiān)控、報警查看等功能，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心服務器群集的統(tǒng)一管理。

（二）服務器虛擬化的部署及改進

在 VMware 服務器虛擬化實施的整個環(huán)節(jié)，結合清華大學圖書館的業(yè)務特點，提出了 VMware 服務器虛擬化的一些實施建議以及改進的策略。使得服務器虛擬化的部署及改進更加合理，更能為圖書館服務。

1.合理的分配虛擬機CPU、內存和存儲空間大小，提高CPU、內存的利用率。在配置虛擬機內存大小時一定要依據(jù)業(yè)務的 I/O 訪問特點來分配內存資源，對于圖書館主頁、電子圖書、多媒體點播等 I/O 訪問頻繁的應用，虛擬機的內存要分配大一些。而配置虛擬CPU時，配置的原則是在滿足需求的情況下CPU數(shù)量越少越好。在配置虛擬機存儲空間時也要提前規(guī)劃應用服務所需要的空間，留有一定的可擴展余地。

2.虛擬機命名要規(guī)范，如果命名不規(guī)范，有可能會在部署某些應用或者虛擬機文件在數(shù)據(jù)存儲間的遷移工作時候帶來不必要的麻煩。我們目前的虛擬機命名按照統(tǒng)一命名的規(guī)范，命名模式為：IP_應用名稱（漢語拼音縮寫）_操作系統(tǒng)_ [加密狗]，例如IP為166.111.120.172的虛擬機是有加密狗的公告系統(tǒng)，規(guī)范后的命名為：172_ggxt_win2008_dog。

3.注意合理設置虛擬機不同管理員的權限，并在虛擬機備注中寫清楚虛擬機基本情況。由于虛擬機數(shù)目眾多，根據(jù)館內不同部門所使用虛擬機的需要，分配不同權限管理虛擬機，并讓管理員在備注中寫清楚虛擬機基本情況。具體信息包括：虛擬機的創(chuàng)建人，創(chuàng)建時間，虛擬機的使用人（**部門的***），該虛擬機部署的應用系統(tǒng)名稱、廠商支持人員聯(lián)系方式等信息，這樣既方便管理又權責明確。

4.虛擬機的備份與瘦身。部署備份服務器，實現(xiàn)自動化備份。減少虛擬機多余分配空間，精簡存儲空間，提升存儲效率。

三、結論

總體來說VMware公司提供的這套服務器虛擬化解決方案體現(xiàn)了虛擬化技術的優(yōu)勢，清華大學圖書館采用了服務器虛擬化技術不僅有效地提高了資源利用率，同時也節(jié)省了圖書館的人力物力。具體優(yōu)勢如下：

1.VMware 虛擬化技術使得服務器利用率大概在50%-80%，大大降低了硬件購置成本，實現(xiàn)了節(jié)能、低碳環(huán)保的目的。

2.VMware平臺強大的虛擬化整合功能降低了圖書館IT部門的工作量，靈活的擴展性也為圖書館業(yè)務開展提供強有力的支撐和保障。

3.VMware平臺使得圖書館能為廣大讀者提供更優(yōu)質的服務，更好的發(fā)揮圖書館在科學研究中的作用。

隨著虛擬化技術和服務器、存儲、網(wǎng)絡等硬件的發(fā)展，再配合清華大學圖書館數(shù)據(jù)中心的升級和改造，我相信虛擬化技術還會為圖書館資源的數(shù)字化網(wǎng)絡化信息化做出更大貢獻。