譚海兵

摘要：圖書館聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)資源共享是圖書館界長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，區(qū)域數(shù)字圖書館是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而形成和成長(zhǎng)起來的。而伴隨著云計(jì)算的出現(xiàn)，尤其是云操作系統(tǒng)的技術(shù)成熟，更好的支撐了區(qū)域數(shù)字圖書館的發(fā)展。該文以湖南省高等學(xué)校數(shù)字圖書館虛擬化云平臺(tái)建設(shè)為實(shí)例，進(jìn)行了詳細(xì)的具體過程的描述。通過對(duì)虛擬化云平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用極大的簡(jiǎn)化了現(xiàn)有服務(wù)器管理，提高了服務(wù)器的利用效率，為今后向成員館提供IaaS服務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：虛擬化；vmwaresphere；云計(jì)算；區(qū)域數(shù)字圖書館

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）34-8256-03

1區(qū)域數(shù)字圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀

建立圖書館聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)資源共享是圖書館界長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，傳統(tǒng)圖書館聯(lián)盟發(fā)展于上個(gè)世紀(jì)60年代，數(shù)字圖書館聯(lián)盟則發(fā)端于20個(gè)世紀(jì)90年代，它是隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)數(shù)字環(huán)境下圖書館生存的需要，伴隨著數(shù)字圖書館的規(guī)模化建設(shè)而產(chǎn)生的。數(shù)字圖書館聯(lián)盟突破了不同圖書館在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、工具平臺(tái)方面存在的局限，借助各種方式對(duì)本館內(nèi)外的數(shù)字資源和數(shù)字化參考咨詢服務(wù)進(jìn)行整合建設(shè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?？梢赃@樣描述，數(shù)字圖書館聯(lián)盟就是通過一定的組織形式和規(guī)章制度，由信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)來聯(lián)合不同地域、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖書館，促進(jìn)各成員館對(duì)數(shù)字化信息資源的聯(lián)合建設(shè)、存取與利用的數(shù)字圖書館組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)[1]。湖南省高等學(xué)校數(shù)字化圖書館是一個(gè)省級(jí)區(qū)域數(shù)字圖書館。它成立于2004年，在湖南省教育廳領(lǐng)導(dǎo)下，由湖南師范大學(xué)圖書館承建。有效地支持全省各高校教學(xué)、科研的正常運(yùn)行，盡量改變各高校文獻(xiàn)信息資源分布不均且又重復(fù)浪費(fèi)的現(xiàn)象，促進(jìn)全省高校圖書館在數(shù)字化資源上的共建共享服務(wù)機(jī)制的形成，創(chuàng)造良好的數(shù)字化資源利用、調(diào)配、推送環(huán)境。目前中心大量的團(tuán)購數(shù)據(jù)庫和試用數(shù)據(jù)將來必然會(huì)購置更多的數(shù)據(jù)庫，以及其他應(yīng)用服務(wù)軟件等。越來越多的電子資源勢(shì)必需要越來越多的服務(wù)器來支持。采用傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)的管理模式有諸多不利因素。一方面，多種電子資源需要多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行部署，不僅硬件成本高、資金需求量大，而且機(jī)房布局更加復(fù)雜化，靈活性降低；另一方面，要進(jìn)行這些種類紛雜的電子資源的管理，圖書館的技術(shù)人員維護(hù)時(shí)需要進(jìn)行頻繁的機(jī)器切換及其他復(fù)雜的操作效率低下。數(shù)字圖書館迫切需要一種可以簡(jiǎn)化管理、節(jié)約經(jīng)費(fèi)的服務(wù)器高效管理途徑。虛擬機(jī)技術(shù)為此創(chuàng)造了可能與便利。

2技術(shù)路線介紹介紹

虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個(gè)為了簡(jiǎn)化管理，優(yōu)化資源的解決方案[2]。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，在IT領(lǐng)域就叫做虛擬化技術(shù)。而IBM的解釋是：虛擬化是資源的邏輯表示，它不受物理限制的約束。作為一種創(chuàng)新的軟件技術(shù)，虛擬化試圖從根本上改變電腦的傳統(tǒng)運(yùn)算方式，在同一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，以便在多個(gè)操作體統(tǒng)環(huán)境之間共享這一臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理資源，從而擴(kuò)大硬件“容量”，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過程。IBM這樣定義云計(jì)算：“云計(jì)算是一種革新的IT運(yùn)用模式。這種運(yùn)用模式的主體是所有連接著的互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)體，可以是人、設(shè)備和程序。這種運(yùn)用方式的核心原則是：硬件和軟件都是資源并被封裝為服務(wù)，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)按需求訪問和使用。

該文的實(shí)現(xiàn)基于vmwaresphere5.0云操作系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化，并且利用了多臺(tái)普通PC機(jī)進(jìn)行輔助服務(wù)器處理、遷移和備份虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的私有云服務(wù)。實(shí)現(xiàn)虛擬化云服務(wù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1。

通過在每臺(tái)主機(jī)上面安裝esxi5.0虛擬化云操作系統(tǒng)，搭建了云平臺(tái)，然后把存儲(chǔ)掛接到主機(jī)上面，搭建一個(gè)vmcenter中心配置服務(wù)器，通過vclient客戶端登陸vmcenter進(jìn)行配置管理，最終形成一個(gè)數(shù)據(jù)中心。通過不斷的測(cè)試和更改合適的配置，一個(gè)安全可靠的區(qū)域數(shù)字圖書館私有云平臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)了。

3具體實(shí)現(xiàn)過程

筆者以湖南省高等學(xué)校數(shù)字化圖書館云平臺(tái)搭建實(shí)際為例說明云平臺(tái)的搭建過程與實(shí)現(xiàn)效果。

3.1基礎(chǔ)設(shè)施搭建

為了搭建湖南高等學(xué)校數(shù)字化圖書館云平臺(tái)，中心在購置方面進(jìn)行了深入的考慮。由于此前有一系列的中檔配置的服務(wù)器，所以本中心購置了三臺(tái)高性能服務(wù)器和100T的sata盤的存儲(chǔ)。額外還購置了2T的sas盤的存儲(chǔ)。考慮到虛擬機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)于用戶的應(yīng)用響應(yīng)要快，而數(shù)據(jù)的讀取可以相對(duì)有一些延遲。故而把操縱系統(tǒng)統(tǒng)一分配到2T的sas盤上，而三臺(tái)高性能服務(wù)器的本地硬盤相對(duì)容量較小。因?yàn)橹恍枰惭b云操作系統(tǒng)即可。在存儲(chǔ)的購置方面也是采用了FAS存儲(chǔ)方式，主要是考慮到數(shù)據(jù)訪問的速度。

對(duì)于完成硬件配置后，就是安裝虛擬化云操作系統(tǒng)esxi5.0系統(tǒng)。該系統(tǒng)的安裝比較簡(jiǎn)單，主要要提及到的是，安裝完成了操作系統(tǒng)后，還要安裝HBA驅(qū)動(dòng)的問題。如果沒有驅(qū)動(dòng)，對(duì)于掛接后的存儲(chǔ)將無法發(fā)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)的安裝過程如下：

1）解壓下載的BCD-bfa-3.0.0.0-00000-465342.zip包；

2）驗(yàn)證存在BCD-bfa-3.0.0.0-00000-offline_bundle-465342.zip，并將此文件解壓；

3）登陸ESXi5.0通過vSphereclient通過root用戶登陸；

4）通過瀏覽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將BCD-bfa-3.0.0.0-00000-offline_bundle-465342.zip文件上傳到ESXi數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中；

5）將ESXi主機(jī)進(jìn)入到維護(hù)模式；

6）通過SSH或ESXi控制臺(tái)；

7）運(yùn)行如下命令安裝offline驅(qū)動(dòng)包：

esxclisoftwarevibinstall–d/path/offline-bundle.zip

如下例：

esxclisoftwarevibinstall–d /vmfs/volumes/datastore/offline-bundle.zip

這邊要說明的是一定要在根目錄下進(jìn)行。

8）重新啟動(dòng)ESXi。

9）退出維護(hù)模式。[3]

安裝了HBA卡驅(qū)動(dòng)以后，就可以把存儲(chǔ)掛接到對(duì)應(yīng)的云平臺(tái)上了。這里筆者建議把上面提到的2T存儲(chǔ)對(duì)所有的服務(wù)器都進(jìn)行掛接。Esxi5.0云操作系統(tǒng)支持一個(gè)存儲(chǔ)掛多個(gè)服務(wù)器的功能。云平臺(tái)的基礎(chǔ)平臺(tái)就基本搭建完成。

3.2構(gòu)建集中安全智能化的管理平臺(tái)。

1）建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心。之所以要建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心是方便管理，但是他們?cè)谖锢砩掀鋵?shí)是相互獨(dú)立的主機(jī)。保障了數(shù)據(jù)的安全性，也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)來回切換管理的復(fù)雜性。它的過程分成下面幾步：

建立群集。所謂群集就是一組主機(jī)，向群集添加主機(jī)時(shí)，主機(jī)的資源會(huì)成為群集資源的一部分，群集管理其中所有主機(jī)的資源。

添加主機(jī)。對(duì)于上面安裝好的虛擬云操作系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行了分配IP后，在這里進(jìn)行主機(jī)的添加。

建立虛擬分布式交換機(jī)。虛擬分布式交換機(jī)可用作所有關(guān)聯(lián)主機(jī)的單個(gè)虛擬交換機(jī)，這就使虛擬機(jī)在個(gè)主機(jī)之間進(jìn)行遷移時(shí)能夠保持一致的網(wǎng)絡(luò)配置。

建立資源池[3]。資源池可用于按層次結(jié)構(gòu)對(duì)獨(dú)立主機(jī)或群集的可用CPU和內(nèi)存資源進(jìn)行劃分。創(chuàng)建多個(gè)資源池可以讓您多考慮總計(jì)算容量，少考慮單獨(dú)的主機(jī)。可以對(duì)一個(gè)人管理的服務(wù)器進(jìn)行建立一個(gè)資源池方便工作人員管理自己的虛擬機(jī)。

建立虛擬機(jī)。所謂虛擬機(jī)，就是與物理機(jī)一樣，虛擬機(jī)是運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的軟件計(jì)算機(jī)。虛擬機(jī)上安裝的操作系統(tǒng)稱為客戶機(jī)操作系統(tǒng)。這里具體運(yùn)行著應(yīng)用服務(wù)程序，對(duì)外提供服務(wù)。

2）建立不同用戶的管理權(quán)限。

對(duì)于不同的用戶建立不同的管理權(quán)限。使得每個(gè)系統(tǒng)管理員都能夠很好的集中管理屬于自己的機(jī)器。建立用戶的過程如下：

在VMcenter服務(wù)器上面建立一個(gè)獨(dú)立的單元組命名為vmuser。

添加新用戶，設(shè)置好密碼和屬性，并添加到vmuser組下面。

在vmcenter客戶端管理平臺(tái)上根據(jù)管理員的用途建立不同的角色。

選擇對(duì)應(yīng)的操作對(duì)象按照vmcenter上建立的用戶名根據(jù)不同的角色賦予不同的系統(tǒng)操作權(quán)限。

用戶使用vsphereclient客戶端登陸到vmcenter服務(wù)器進(jìn)行所屬服務(wù)器的管理。

3）開啟平臺(tái)自能化管理功能。這里所說的智能化管理，就是打開vsphereHA和vsphereDRS功能。vsphereHA功能用于檢測(cè)故障，對(duì)群集中運(yùn)行的虛擬機(jī)提供快速恢復(fù)功能。核心功能包括主機(jī)監(jiān)控和虛擬機(jī)監(jiān)控功能，用戶在檢測(cè)不到檢測(cè)信號(hào)時(shí)最大程度的縮短停機(jī)時(shí)間。vsphereDRS的功能主要是使vcenterserver能夠?qū)⒅鳈C(jī)作為資源的聚合池進(jìn)行管理。群集資源可以根據(jù)用戶、組和虛擬機(jī)劃分為更小的資源池。

3.3云平臺(tái)系統(tǒng)備份

本平臺(tái)的數(shù)據(jù)備份之前采用的是vmware公司提供的VDR進(jìn)行備份，通過運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)確實(shí)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)備份。但是對(duì)于VDR服務(wù)器也宕機(jī)的情況恢復(fù)效果就不太好了。另外我們的數(shù)字資源數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上已經(jīng)做了備份。而現(xiàn)在主要做的備份是服務(wù)器操作系統(tǒng)的備份。這些操作系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性沒有太多要求，所以，我們購置了一個(gè)2T的移動(dòng)硬盤進(jìn)行異地備份用。對(duì)于有操作系統(tǒng)變化的服務(wù)器進(jìn)行一個(gè)異地備份即可。我們采用的是VMExplorer這款軟件行異地備份。但是我們同時(shí)還是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行了實(shí)時(shí)備份。也就是做了兩套備份。保證了數(shù)據(jù)平臺(tái)的安全性。

3.4USB設(shè)備的全面支持

在esxi5.0之前的云操作系統(tǒng)，對(duì)于USB設(shè)備的支持力度不夠。但是在esxi5.0版本以后進(jìn)行大量的改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的自由接入，這就給原來由于加密狗問題不能遷移到虛擬化云平臺(tái)服務(wù)上的應(yīng)用徹底解決了問題。這就包括我們湖南省三所高校共建的隨書光盤系統(tǒng)。

4虛擬化云平臺(tái)應(yīng)用后的效果

在系統(tǒng)搭建完成以后，極大的方便了工作人員服務(wù)器管理，極大的降低了服務(wù)器宕機(jī)的時(shí)間，對(duì)于新的試用數(shù)據(jù)庫的安裝有了更加快捷便利的服務(wù)器的提供。服務(wù)器的利用率顯著提高。主要體現(xiàn)在下面這幾個(gè)方面。

1）服務(wù)運(yùn)行的速度顯著加快。以前ilasII在老機(jī)器上面重組要4個(gè)小時(shí)，遷移到虛擬平臺(tái)上面以后，只用了20分鐘就可以完成，極大的提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

2）內(nèi)存的使用率顯著提高。原來的服務(wù)器8G的內(nèi)存可能最多也就是3G，37%?，F(xiàn)在內(nèi)存的使用率可以達(dá)到70%-90%

3）提供了更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。原來是一個(gè)網(wǎng)卡進(jìn)行服務(wù)，現(xiàn)在多塊網(wǎng)卡進(jìn)行負(fù)載均衡的提供服務(wù)。

虛擬化云平臺(tái)，不僅僅是在管理方面提供了便捷的方式，極大的提高了設(shè)備的利用率，同時(shí)也提供多種不同的虛擬硬件設(shè)備。對(duì)于一些應(yīng)用服務(wù)需要特殊硬件設(shè)備的應(yīng)用部署提供了一個(gè)很好的解決方案。同時(shí)，應(yīng)用了虛擬化云平臺(tái)以后，對(duì)于服務(wù)器的部署時(shí)間大大縮短。我們?cè)谥皽?zhǔn)備好了模板之后，布置一臺(tái)安裝好操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，只要經(jīng)過5分鐘的時(shí)間就可以完成，極大的縮短了工作人員的安裝和配置系統(tǒng)時(shí)間。

5云平臺(tái)應(yīng)用展望

目前，有關(guān)云計(jì)算服務(wù)類型的認(rèn)定還沒有達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)。有學(xué)者認(rèn)為，云計(jì)算服務(wù)可劃分為：云計(jì)算信息發(fā)布平臺(tái)、云計(jì)算基礎(chǔ)技術(shù)服務(wù)、云計(jì)算平臺(tái)服務(wù)、云計(jì)算API服務(wù)、云計(jì)算互動(dòng)平臺(tái)服務(wù)[4]。另有學(xué)者認(rèn)為，云計(jì)算服務(wù)包括軟件作為一種服務(wù)（SoftasaService，簡(jiǎn)稱SaaS）、平臺(tái)作為一種服務(wù)（PlatformasaService，簡(jiǎn)稱PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施作為一種服務(wù)（InfrastructureasaService，簡(jiǎn)稱IaaS）[5]。簡(jiǎn)言之，云計(jì)算服務(wù)的種類即Saas、PaaS和IaaS。目前本數(shù)字區(qū)域圖書館所能提供的云服務(wù)目前還只是處于應(yīng)用服務(wù)之中，也就是Saas類型，今后對(duì)成員館更改層次的服務(wù)可能會(huì)面向Iaas類型，但是這其中可能還有很多工作要做。今后對(duì)對(duì)成員館由現(xiàn)在的提供應(yīng)用服務(wù)到提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的的功能可能是數(shù)字區(qū)域圖書館的另外一個(gè)服務(wù)。

6結(jié)論

通過vmwaresphere虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域數(shù)字圖書館云平臺(tái)可以很好的解決多服務(wù)器管理復(fù)雜，操作繁瑣，提高服務(wù)器利用效率，降低能源消耗等方面的問題。同時(shí)也提供了一種可靠、安全、響應(yīng)及時(shí)的云端數(shù)據(jù)處理和解決方式。為今后對(duì)成員館提供Iaas服務(wù)打下了良好的基礎(chǔ)。VMware公司開發(fā)的云操作系統(tǒng)給虛擬機(jī)市場(chǎng)注入了新的活力。數(shù)字區(qū)域圖書館有了更加廣闊的發(fā)展空間。隨著VMware公司產(chǎn)品的不斷更新，在服務(wù)器機(jī)群和數(shù)據(jù)中心智能化管理更近一步，尤其是在高吞吐服務(wù)器應(yīng)用方面有著極大的優(yōu)勢(shì)。為支持我省學(xué)生和教師的科研學(xué)習(xí)和工作提供了有力的基礎(chǔ)設(shè)施保障。

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