服务器虚拟化技术在图书馆的应用研究

南晓凡

(辽宁省图书馆，辽宁 沈阳 110015)

1 图书馆传统服务器架设存在的问题

1.1 服务器数量增加

忙碌的生活节奏加之网络技术的发展，使读者们逐渐习惯于在网络上来学习、研究，获取自己需求的信息资源。而图书馆为了满足多方面的读者需求，除了需要利用自身的馆藏创建本馆特色资源数据库外，还需要不断从数据商处购买各种电子资源数据库。再有，图书馆网站、读者OPAC检索等网络服务也都要安装在服务器上并向读者发布，由此可以看出如果不做合理整合，图书馆服务器的数量会越发庞大。

1.2 服务器硬件资源使用率低

各家电子资源数据商使用的技术没有统一的标准，而各自对服务器的软、硬件运行环境要求也有所不同。就笔者所在单位而言，虽然中国知网(清华同方)系列数据库和重庆维普的中文期刊数据库都要求使用Windows2000及以上的服务器操作系统和IIS(Internet Information Services)即互联网信息服务，但是前者需要清华同方自主研发的KBase全文数据库管理系统，而后者则要求SQL Server2000及以上的关系数据库管理系统。具体应用中还会遇到需要UNIX、LINUX或者Oracle等操作环境的其他服务。如果将多种网络服务简单地安装在一台服务器上，那就有可能会引起多种服务之间的软件冲突或不兼容等一系列问题;即使多种服务之间不发生干扰，但当其中一个应用出现问题，需要宕机维护的时候，其他应用也将无法使用，这就给设备维护和读者使用带来相当程度的不便。因而很多图书馆在无奈之下，只能采取一种服务配置一台服务器的方法，这样就造成了服务器硬件使用率低下。

1.3 运维成本增加

传统服务器架构之下，图书馆服务项目的增加意味着服务器数量的增加，而服务器数量的增加就导致其运维成本大幅增加，包括机房空间、UPS(Uninterruptible Power System即不间断电源)、耗电量和人力管理成本等。服务器散发的热量、噪声对环境也有污染，灰尘、热量等轻则使服务器运行不稳定，重则缩短服务器使用寿命，使服务器的运维成本大大增加。

2 虚拟化技术在图书馆应用的可行性

2.1 服务器虚拟化概述

服务器虚拟化(Server Virtualization)是将服务器的物理资源如CPU、内存、磁盘、I/O等硬件抽象成逻辑资源，使服务器硬件变成可以动态管理的“资源池”，将一台服务器变成几台甚至几十台相互独立的虚拟服务器，在这些虚拟的服务器上可以安装操作系统和应用程序。这样一台物理服务器上可以同时运行Windows、Linux和Unix等多个操作系统，使我们不再受到物理硬件上的局限，提高了硬件资源的利用率，优化了系统管理，达到了物理服务器整合的目的，让服务器的配置和使用更加适合图书馆的发展趋势。

每个被虚拟化的服务器系统被称为Virtual Ma-chine，也就是常说的虚拟机，这些被虚拟出来的机器就和平时我们使用的真实的计算机工作方式一样，可以安装操作系统以及各类服务应用程序，也可以利用虚拟机来访问网络。因此，当我们在虚拟机中对各种软件进行使用测评时，由于某些原因可能也会造成虚拟系统的“崩溃”，不过，这种所谓的“崩溃”，只是虚拟机上的操作系统，所以不用紧张，只要调用虚拟机系统自带的“UNDO”功能，马上就可以恢复到该虚拟机在本次软件安装之前的原始系统状态。

传统的服务器架构和虚拟化服务器架构的差别可由图1和图2清楚地表明。

图1 传统服务器架构

图2 虚拟化架构

在传统的架构中，物理硬件是与操作系统紧密相关的，一台电脑上只能运行一个操作系统，在这一个操作系统上允许运行多个应用。一旦操作系统出现问题，所有的应用都随之停顿，一个应用出现问题，也可能影响到其他的应用。同时，应用的迁移也十分困难，应用必须停止，脱离物理硬件之后，才能迁移到另一个操作系统或者另一台服务器之中。

而加入了虚拟化这个抽象层后，操作系统被解放出来，不再与物理硬件一一对应。一台服务器上可以运行多个操作系统，可以为每一个应用都配置一个操作系统，而不必担心应用和操作系统之间互相干扰，引发服务器故障。

2.2 服务器虚拟化的优势

2.2.1 提高服务器利用率，降低成本

采用服务器虚拟化技术可以对现有服务器硬件资源进行合理整合。通过实践可以证明，采用服务器虚拟化技术之后，Windows服务器和Unix服务器的硬件资源利用率分别从15%左右和30%左右提升到90%左右。由于虚拟化技术可以将两个或者两个以上的网络服务安装在同一台物理服务器中，结果就是减少了服务器的数量，节省了用电、UPS、排灰、减噪等支出，有效降低了机房设备的运维成本，同时也节省了人力成本。

2.2.2 服务器高效管理

将网络服务安装到虚拟机中以后，我们可以像对传统方式一服务一机的服务器一样对该虚拟机进行管理，包括启动、修改配置、添加/删除硬件、创建备份、还原等。也可以建立一个虚拟机专门用于重要数据备份，虚拟机内的数据除了像物理服务器一样通过数据传送进行异地或复制备份之外，还可以将整个虚拟机备份，这样的管理方式也为数据备份提供了良好的运行环境。

2.2.3 虚拟机安装简单

虚拟机可以通过虚拟软件直接克隆或者从宿主机迁移的方式进行系统和应用程序的安装，节省了重新安装的时间，简单快捷。因为虚拟机自己已经具备了备份、恢复、迁移等功能，而且即使抛开局域网络的支持，也可以快速地将系统从一台服务器上迁移到其他服务器之中，使系统灾难最小化。

3 虚拟化技术应用需注意的几个问题

3.1 服务器安全隐患

服务器虚拟化技术减少了图书馆对服务器的采购支出，这样就把多项网络服务集中到单台物理服务器上，对于多种服务来说，有可能需要在物理服务器端开放更多的服务端口，随着访问人数的集中增加，也伴随着遭受更多病毒、恶意程序或代码攻击的可能。如果多台虚拟机不能及时做好安全防护和补丁措施，将会使物理服务器安全性大为降低，风险隐患成倍增加。

3.2 通信风险

随着虚拟机的增加，各虚拟机之间以及虚拟机与物理服务器之间的通信不断增加，各种应用测试以及正式使用时的测试、数据备份、服务器迁移等也会使物理服务器有更多地被病毒和恶意程序攻击的概率。而即使只有其中一台被攻克，就会给网络内其他虚拟机和服务器造成重大的安全隐患。

3.3 服务器负载过重

服务器虚拟化后，每台物理服务器将出现两个或以上的虚拟机，加上多个网络服务共享物理服务器的硬件资源的情况，在具体应用过程中很可能遇到硬件资源不足、个别应用抢占带宽等问题，使服务器负载过重，效率下降这就导致客户端访问缓慢，甚至引起物理服务器宕机。一旦发生这种情况多个网络服务将同时受影响。

4 推动虚拟化技术应用的相关措施

4.1 安装杀毒和安全软件

在保证系统兼容的情况下，我们要像对待物理服务器一样来对虚拟机进行安全防护，为每台物理服务器和虚拟机安装杀毒软件和系统安全防护软件，并且要安装好系统补丁，还要定时升级杀毒软件的病毒库。

4.2 系统防火墙设置

为了尽量降低数据传输过程给服务器带来的风险，技术上可以在数据层和应用层之间设置防火墙，通过对防火墙的设置，让可信任的数据能够无障碍传输，对于无信任标志的数据传输，需要经过防火墙的认证才能有效传递。这样可以有效减低虚拟机在数据通讯上带来的诸多风险。

4.3 网络服务合理搭配

如果要避免出现服务器负载过重的情况，首先必须要对各个网络服务应用所需的服务器资源进行合理的统筹搭配，其次尽量把对系统环境要求相同或相似的网络服务做成各自的虚拟机后放在同一台服务器中。具体操作上可以按照小型搭配小型或大型，访问量低搭配访问量低或高的原则进行。在具体使用过程中还要对物理服务器的各项硬件资源进行监控，避免物理服务器超负荷运行。

5 结语

当前传统的服务器架构已经逐渐显露疲态，在可扩充、便于管理、节约成本等方面都让企业或者集团无法满意。而虚拟化这一革命性的技术，实现了物理层和应用层的分隔，最大化利用硬件资源，实现更多的应用，简化了传统服务器架构，将IT环境改造得更强大、更富有弹性。应用推动技术，从处理器层面到操作系统层面，一个趋于完整的服务器虚拟化的产业系统正在逐渐形成，虚拟化技术的应用前景逐渐展现在人们眼前。图书馆要做的，就是合理地运用虚拟化技术，为读者和社会创造更大的价值!

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