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标题 基于VMware的高校图书馆服务器虚拟化设计
范文 罗孟儒　舒薇



摘要：针对目前高校图书馆面临的服务器资源利用率低下、服务器增长不能满足业务增长要求以及部署迁移周期长等问题，提出基于VMware的高校图书馆服务器虚拟化设计方案。从整体拓扑结构、服务器虚拟化以及数据存储3个方面进行设计。实验表明，虚拟化对于提高服务器资源利用率、减少服务器数量从而降低图书馆资源成本具有重要意义。
关键词：VMware；服务器虚拟化；数据存储
DOIDOI：10.11907/rjdk.151047
中图分类号：TP302
文献标识码：A 文章编号：16727800（2015）006003602
基金项目基金项目：
作者简介作者简介：罗孟儒（1988-），女，湖南新化人，硕士，中南大学图书馆助理馆员，研究方向为计算机网络、图书信息管理；通讯作者：舒薇（1967-），女，湖南长沙人，中南大学图书馆馆员，研究方向为数字资源建设。
0 引言
随着图书馆数字化建设的不断发展，图书馆的各种应用业务和数字资源也随之增加，导致图书馆数据中心机房面临各种问题[1]：①馆内服务器资源利用率低下。在图书馆数据中心机房服务器配置过程中，一般一个业务配备一台服务器，这使得大部分服务器CPU峰值不超过40%，服务器平均利用率还不到10%[2]；②服务器增长不能满足业务增长需求。由于图书馆采用是的传统IT架构，导致图书馆每增加新的数字资源或业务，就要配置新的服务器。随着服务器的增多，数据中心管理难度也加大，机房空间越来越紧张，电力成本也日益增加；③部署、迁移等周期长[34]。由于部署新的业务需要进行服务器申请审批等复杂流程，花费周期较长。同时如果服务器出现问题，或者要进行迁移，从服务器底层到上层都要对新服务器进行重新安装设置，需要很长时间，严重影响图书馆数字化进程。
虚拟化是动态基础架构的关键构建块。利用虚拟化可以在一台物理机上运行多个虚拟机。传统基础IT架构中每个应用要固定占用一台或多台服务器，而虚拟化方式只需少量高性能服务器组成资源池，每个应用占用资源池中部分计算资源。虚拟化技术已经在许多领域的服务器处理中得到应用[57]。VMware是应用最广泛的虚拟化产品，因而本文提出了基于VMware的高校图书馆服务器虚拟化设计方案。
1 虚拟化设计
1.1 虚拟化整体拓扑结构设计
图1是高校图书馆服务器虚拟化拓扑结构，分为两部分，其一是虚拟化整合部分，其二是未整合服务器。其中未整合服务器是指没有整合到虚拟化服务平台上的那部分服务器，仍然采用传统的IT服务器架构，即一台服务器上安装一个操作系统提供服务。由于虚拟化建设是一个循序渐进的过程，因此有选择地对一些服务器先进行虚拟化整合。
在虚拟化整合部分中，主要包括vCenter中心控制服务器和ESXI服务器。其中，vCenter中心控制服务器用来统一管理所有的ESXI服务器，通过vCenter，可以在ESXI服务器上创建、删除虚拟机、为虚拟机创建模板，以及创建群集进行HA、DRS等相关设置，以此来提高虚拟化平台的可用性。在物理服务器上安装ESXI，然后在ESXI上添加虚拟机，将系统服务安装到虚拟机上。为了满足高校图书馆新增业务的需要，在虚拟化整体拓扑结构设计中，还专门预留了未来业务扩展的ESXI服务器。
由于图书馆网络一般采用统一的网络出口，因此网络在服务器虚拟化设计中没有必要过多考虑。此外，为了保证数据安全，图书馆相关数字资源一般存储在磁盘阵列中，如图1中采用EMC 磁盘阵列。
1.2 图书馆服务器虚拟化设计
在VMware服务器虚拟化设计中，既要充分利用服务器资源，又要考虑服务器高可用性，还要考虑到业务的扩展性。表1给出了图书馆服务器虚拟化的部分分配列表，将图书馆部分业务整合到3台服务器中。
如表1所示，服务器虚拟化主要分为3部分，第1部分用于备份虚拟机文件，第2部分是相关业务系统，第3部分是虚拟化平台管理系统。在表1中，ESXI-0主要用来备份所有的虚拟机文件，以防止数据丢失，同时当虚拟机系统崩溃时，也能快速恢复。ESXI-1至ESXI-3上安装了图书馆相关业务，为学校师生提供数字资源服务。ESXI-5为预留服务器，如果有新的系统业务需要搭建，可以直接在ESXI-5上快速部署，一般情况下ESXI-5是关闭的。此外vCenter是整个虚拟化平台的管理中心，对所有的ESXI服务器进行统一管理。以前业务涉及服务器10台，通过服务器虚拟化后，去除备份服务器，只需5台服务器就可以满足所有业务需求。
群集是HA、DRS等相关设置得以实现的前提，因而在对服务器进行虚拟化后，群集设计是必不可少的环节。表2是馆内虚拟化群集设计表。因实时性要求较高，而且业务内容相对较多，因此添加了ESXI-4作为资源分流之用，当系统压力突然增大时，可以通过虚拟化中的DRS进行资源分流处理，满足业务需求。
1.3 存储区域划分
在图书馆进行虚拟化存储区域划分过程中，如何兼容图书馆虚拟化前已有的数据是必须考虑的问题。如图2所示，可以根据需求将存储区域划分为存储虚拟化前数据、存储虚拟机数据以及其它数据3大区域。
对于虚拟化前数据，由于是直接使用之前购置的存储阵列，因而在存储阵列上存放有馆内非常重要的数据。由于ESXI自身的特点，对于那些已经存放在EMC上面的重要数据，只需将数据直接挂载到虚拟机上，不用对这些数据进行迁移等处理，也不用改变存储阵列的相关设置。
对于虚拟机数据，由于每个虚拟机可作为一组文件（.vmx文件和.vmdk文件）存储在目录中，在虚拟化以后其数据也非常重要。因此，建议把每个虚拟机也作为重要数据存储到存储阵列中。
1.4 虚拟化前后CPU、内存利用率对比
以某校图书馆虚拟化前后CPU和内存利用率的平均值和最大值进行对比，其中平均值是一天内取30次数据后平均得到的。
表3是部署虚拟化前后的CPU占用率对比，可以看出，部署虚拟机后，CPU占用率平均值和最大值明显提高。
表4是虚拟化前后内存使用量对比，可以看出，部署虚拟机后，内存使用量平均值和最大值明显提高。
在实施虚拟化后，CPU和内存均得到更好的利用，在相同能耗下，服务器发挥出了更高的效能。
2 结语
虚拟化对提高服务器硬件的利用率，提高业务的可靠性和高效性，保证业务的连续性起到了促进作用；节省了图书馆数字资源维护成本，减轻了工作人员的工作量，对图书馆数字化建设具有重大意义。
参考文献：
[1]包新彩. 图书馆中心机房建设与管理研究[J]. 科技情报开发与经济， 2008（23）： 3536.
[2]林守林， 邵宗有， 刘新春， 等. 一种基于CPU利用率的功率控制策略的研究与实现[J]. 计算机工程与科学， 2009， 31（A1）： 282285.
[3]Q DUAN， Y H YAN， A V VASILAKOS. A survery on serviceoriented network virtualization toward convergence of networking and cloud computing[J]. IEEE Transactions on Network and Service Management， 2012， 9（4）： 373392.
[4]H B GUAN， R H MA， J LI. Workloadaware credit scheduler for improving network I/O performance in virtualization environment[J].IEEE Transactions on Cloud Computing. 2014， 2（2）： 130142.
[5]张亮， 葛敏辉， 毕晓亮. 虚拟化与信息整合技术在电力调度中心的应用[J]. 电力系统自动化， 2008， 32（16）： 3842.
[6]葛苏慧， 梁宏涛， 房正华. 高校共享数据中心虚拟化技术的架构[J]. 计算机技术与发展， 2014， 24（4）： 174177.
[7]董耀祖， 周正伟. 基于X86架构的系统虚拟机技术与应用[J]. 计算机工程， 2006，32（13）： 7173.
责任编辑（责任编辑：杜能钢）
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更新时间：2024/12/22 23:17:52