VMware服务器虚拟化技术在高校图书馆服务器管理中的应用及研究

来源:用户上传      作者:苏娜

　　摘要：结合本馆实际情况指出传统服务器管理模式存在的缺点，介绍了VMware虚拟化平台的主要组件及其功能，重点阐述了VMware服务器虚拟化解决方案在本馆机房服务器整合中的应用。实践结果表明服务器进行虚拟化以后可以显著提高服务器资源的利用率，实现资源优化配置，提升管理效率，减轻管理员运维负担。利用服务器虚拟化技术的优势，在日常维护时可以有效保证图书馆服务器的连续性和安全性。
　　关键词：服务器虚拟化;虚拟机;资源整合
　　中图分类号：TP391 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2020）08-0256-03
　　1 概述
　　随着数字化图书馆的发展，传统的图书馆服务方式已不能满足读者需求，以读者为中心开展的新业务系统、个性化应用服务、特色资源等日益增加，而负责运行这些资源和服务器的需求也在不断增加。传统的一对一服务器管理模式，即“一台服务器、一个操作系统、一种应用”，使得服务器资源的利用率很低，部署维护难度大，运营成本高，已经很难满足图书馆各项业务的发展需求，如何进行服务器资源的优化配置，简化运维管理，服务器虚拟化技术的应用成为智能管理服务器的有效手段。
　　2 服务器虚拟化技术概述
　　服务器虚拟化技术是通过对物理服务器资源的重新划分，把一个服务器划分成多个相对独立、相互隔离且可同时运行的虚拟服务器[1]。服务器虚拟化可以提供良好的独立性、封装性和安全性，不但能集中管理网络上分散的服务和应用，而且可以在各服务和应用之间根据实际需求动态地分配服务器资源[2]。
　　在服务器管理中应用服务器虚拟化技术，主要是利用通过虚拟化可以创建虚拟操作系统、处理器和存储空间，可以对硬件资源进行管理，从而根据需求不断扩展服务器的功能。服务器虚拟化技术主要有以下几个特点：一是科学合理的配置资源的同时满足用户的个性化需求。通过虚拟化平台可以对虚拟机的内存空间、磁盘空间等进行有效配置[3]。二是服务器虚拟化技术拥有强大的适应能力。可以通过对服务器的状态进行分析整合，提升服务器的整体性能，保证服务器到达最佳性能。
　　3 现阶段图书馆服务器管理中存在的问题
　　（1）资源利用率低，管理投入的成本高
　　传统的服务器一对一管理模式，导致服务器资料利用率很低。随着图书馆业务的扩展服务器数量、业务系统的不断增加，相应的硬件资源，管理人员、能源消耗等也不断随之增多。
　　（2）系统安全性低，故障频发，维护难度大
　　服务器在日常运行中经常会出现各类故障，如硬件设备故障、系统漏洞、资源配置不均、黑客攻击等，服务器数量的增多，导致管理人员日常工作量加大，有时一些故障难以及时发现和解决，严重影响了业务系统的正常开展。
　　（3）服务器部署时间长，数据备份恢复难度高
　　由于服务器型号不同，部署新服务器或者进行系统恢复操作时，需要进行一系列的系统配置，操作复杂，耗时长。对应用系统升级、关键数据节点进行备份时，由于服务器数量多，操作系统不同，进行数据备份的难度很大。
　　4 VMware服务器虚拟化技术在服务器整合中的实施
　　由于本馆服务器设备陈旧老化，系统更新维护难度大，已经不能满足图书馆未来的业务发展需求，VMware服务器虚拟化解决方案支持大多数的操作系统和管理工具，因此作为本馆的首选，并建立了基于VMware vSphere6.0虚拟化技术的数据中心架构。
　　4.1 VMware vSphere的主要組件
　　VMware vSphere是虚拟数据中心的操作系统，属于VMware虚拟机的核心软件，能够将离散的硬件资源转换为大型机式的共享计算平台，该平台具有非常强大的恢复能力[4]，在运行高性能的服务程序时，几乎可以接近本机的性能。VMware vSphere还包括一系列重要组件，如VMware ESXi、VMware Client/WebClient、vCenter Server以及其他实现不同功能的组件。
　　ESXi组件是一种虚拟化平台，通过ESXi可以运行虚拟机安装操作系统，为虚拟机进行资源配置，同时还提供主机级别的存储器虚拟化，每个ESXi主机均有一个vSphere Client可供管理员使用。
　　Vmware Client/Web Client是VMware vSphere用户端登录的两种方式。管理员成功登录后可以随时管理和监控物理服务器及虚拟机。vSphere Web Client登录时对客户机的操作系统和浏览器的操作版本有一定的要求。
　　vCenter Server是配置、调配和管理虚拟化基础架构的核心。它对物理服务器的虚拟机分配进行集中管理，为数据中心提供了便于集中化管理的环境。vCenter Server是在后台运行，在未登录的情况下也可以监控和管理物理服务器。其中vCen-ter Server所属的重要组件：
　　（l） VMotion用于实现虚拟机的动态迁移，保证服务器的持续可用性;
　　（2） Storage VMotion可以有效减少宕机时间，实现虚拟机的磁盘和配置文件在不同存储间进行独立迁移，无须关闭虚拟机;
　　（3） vSphere HA是当虚拟机出现故障时可以自动重新启动虚拟机，有效提高系统的可用性。
　　4.2 VMware服务器虚拟化技术的实施策略
　　在服务器采用虚拟化整合前，根据本馆现有的数据库及应用服务系统服务器实际情况，从服务器的内存利用率、CPU负载情况、存储容量等方面考虑，在构建图书馆服务器虚拟化硬件设备架构时采用以下配置：
　　物理主机：四台Dell PowerEdge M620型号服务器来安装Esxi Server：
　　存储阵列：三台Dell MD3200i型号的磁盘阵列配置为虚拟服务器的数据共享存储中心，共有120T的存储容量，可以大大满足将来图书馆新业务及新数据库资源的扩展; 　　网络设备：两台华为千兆光纤交换机;
　　利用光纤网络将三台存储进行级联，四台Esxi物理主机通过光纤储卡接入到SAN网络，与存储控制器形成多条路径。通过多条物理路径可以直接从Esxi主机到达存储系统的Lun上，来调用虚拟服务器。本馆服务器进行虚拟化后的数据中心基础架构如下图：
　　4.3 VMware服务器虚拟化技术的应用效果
　　本馆在未进行服务器虚拟化整合前，共有单独服务器15台，主要业务包括：汇文文献信息服务系统、畅想非书资料管理系统，门禁管理系统，易瑞授权访问系统以及各类数据库服务系统等。根据服务器虚拟化部署的需求，结合目前服务器的使用情况，按照服务器的功能需求本馆的服务器主要分为以下两大类：
　　应用服务类：汇文管理系统，门禁管理系统、易瑞授权访问系统以及试用类系统等。
　　资源应用类：中文类数据库、外文类数据库、视频类数据库、试用类数据库等。
　　利用VMware vSphere服务器虚拟化软件对现有的服务器资源进行整合，具体操作方式有以下两种：
　　一种是通过数据迁移将原服务器的系统，完全迁移到VM-ware的管理平台下;
　　另一种是在VMware的管理平台下新建虚拟机，重新部署操作系统拷贝数据。
　　通过使用VMware vSphere进行服务器虚拟化以后，实现了四台物理服务器对21个业务系统的应用部署，管理员可以通过客户端管理平台集中管理所有的VMware服务器和虚拟机。目前本馆服务器进行虚拟化整合以后，每台物理服务器加载的虚拟机应用情况如表1：
　　利用vSphere Client登录到vCenter管理平台，可以管理vCenter Server及其映射的物理主机和虚拟机。同时可以监控虚拟机各项资源（包括CPU、内存、存储等）的性能数据，及时了解主机的健康状态，通过查看存储的映射图表了解存储的使用情况，排除系统出现的各种故障。根据资源的性能数据随时对系统进行调整，保证系统始终处于最佳状态。
　　VMware vSphere服务器虚拟化技术在本馆的实施，使得图书馆的网络化建设和服务器的管理效率得到了显著的提升，主要体现在以下幾方面：
　　（1）服务器虚拟化技术的应用打破了传统服务器操作系统和硬件的相互依赖。在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机，整个虚拟机都保存在文件中，无须修改即可在任何服务器上运行。服务器资源得到了充分利用，各项资源实现了优化配置，达到节能减排绿色环保的目的。
　　（2）服务器虚拟化后可以实现对全部物理主机、虚拟机的性能监控和管理维护。根据业务需求可以实现硬件资源的在线动态扩展和资源动态分配，当业务系统对软硬件需求增大时，如：增大内存、扩展硬盘容量等，不再需要停止应用服务器、数据库等相关服务，通过虚拟化管理平台可以直接完成服务器的软硬件升级，实现资源按需分配。
　　（3）新系统的部署和配置更加快捷，系统安全性和稳定性提高。利用VMware的模板或克隆功能可以快速部署新的虚拟系统，通过vSphere vMotion虚拟机可以快速在各个物理主机之间进行迁移，无须中断服务，保证了业务的高连续性。
　　（4）服务器虚拟化后可以实现对全部物理主机、虚拟机、存储等进行性能监控和管理维护。登录vCenter管理平台可以对物理主机、虚拟机的CPU、磁盘、内存、网络等情况进行实时监控，根据实时数据及警报提示及时解决出现的各类问题。
　　（5）利用VMware虚拟机快照功能可以实现虚拟机的快速备份和还原，提高灾难时的恢复能力。传统服务器的数据备份和恢复是单独完成的，服务器虚拟化以后可以不间断应用服务，根据虚拟机的特定需要随时随备份或还原，提高了服务器的可靠性。
　　5 结束语
　　在图书馆服务器管理中，通过服务器虚拟化技术对服务器硬件资源进行整合，可以有效进行资源的优化分配，提升服务器资源的利用率，缩减服务器管理中的各项投入成本，减轻管理人员运维负担。同时利用VMware中虚拟机的快照、迁移、克隆等功能够实现系统服务的安全性、连续性和高可用性，为数字化图书馆各项服务的开展提供强有力的支撑和保障。
　　参考文献：
　　[1]张维伟.服务器虚拟化技术在图书馆的应用[J].大学图书情报学刊，2018，36（4）：105-109.
　　[2]肖奎，吴天吉.虚拟化技术在高校图书馆的应用[J].软件导刊，2016，15（7）：143-145.
　　[3]陈者.虚拟服务器技术在服务器管理中的应用研究[J].中国管理信息化，2018，21（14）：135-136.
　　[4]唐权.高校数字化校园云服务器解决方案[J].四川职业技术学院学报，2014，24（6）：158-160.
　　[5]孙文华.服务器虚拟化在数字校园建设中的应用与实现[Jl-南昌工程学院学报，2016，35（1）：61-65.
　　[6]孙超.服务器虚拟化技术的应用[J].电子技术与软件工程，2016，15（7）：143-145.
　　【通联编辑：梁书】
　　作者简介：苏娜，女，沈阳工业大学图书馆，工程师，研究方向为数字图书馆建设。
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