数字图书馆的虚拟化技术分析
一、引言
随着图书馆应用服务器数量的增加，导致面临系统管理复杂、资源利用率低、安全控制与数据备份困难等问题。在数字图书馆建设中，如何充分提高服务器的利用率，加快应用部署的速度，提供高可靠性、高可用的应用服务，为读者提供稳定、高效的访问服务，是数字图书馆应用部署中需要考虑的问题之一。[1]
二、图书馆数字化过程中存在的问题
以某高校图书馆为例，自该校启动数字图书馆综合系统建设以来，截至2012年12月，共建设大型全文数据库系统4个，综合电子图书系统4个，多媒体及工具类数据库5个，并建设有一个全文搜索引擎，此外还有包括门户在内约20个服务器在运行。这些系统若按照传统模式在物理服务器上1：1部署，不仅硬件采购、运维成本高，而且如此数量的服务器，还将造成一些不良后果。
一是服务器可用性低。因为该图书馆的服务器都是单机，如果都为双机模式的配置成本会更高。系统升级和维护或扩容的时候需要停机进行、造成应用中断。
二是服务器可管理差。该馆运用的服务器数量太多以至于难以管理，新的服务器和应用的部署时间长，大大降低了服务器的应用加载时间和重建。
三是服务器兼容性差。系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。[2]
三、对虚拟化解决方案的选型
目前，虚拟化技术的发展非常迅速，方案也多种多样，从平台来划分有基于操作系统平台的全虚拟化技术和基于硬件平台的半虚拟化技术等，从对象来划分有独立虚拟化、面向数据中心的虚拟化和面向桌面交付的虚拟化等，从解决方案上分有商业式的企业化技术方案和学术式的研究型方案等等。通过对图书馆的虚拟化需求的综合分析，确定了效率上应该以半虚拟化平台为基础，技术上面向服务器角色的、模块化的虚拟化软件，规模上以企业级的虚拟化方案为参照，并本着以降低成本为目的，尽量利用现有技术力量解决的方案。
在深入了解虚拟化技术之后，Vmware公司的vSphere方案和Citrix公司的Xenserver方案在各个方面都能满足图书馆的需求。新一代的vSphere平台以ESXi技术为基础，是目前商业化大规模虚拟技术的领头羊，而Xenserver以剑桥大学的开源XEN虚拟化技术为基础，在性能、性价比和后续的维护、开发方面有极大的优势。在经过方案对比之后，发现Citrix的解决方案能降低成本，其各方面性能和功能都能很好地满足图书馆虚拟化的需求。因此确定选择思杰公司基于Citrix XenServer的服务器虚拟化解决方案。
四、虚拟化解决方案的部署分析
1、目前存在的问题
完成了在测试用的服务器上Xensever的初步部署之后，物理服务器目前运行着四个测试用的操作系统，分别是两台Windows Server 2003 R2、一台Ubuntu linux server和一台Windows 7。在测试阶段，还不能将实际服务器上的数据转移过来，因此，用这几个系统来做模拟，在系统上运行一些服务，对资源占用率、系统配置、故障的恢复和网络与系统维护等基础方面进行检验。
在测试过程中，发现并不能将虚拟机完全的独立于网络环境，主要体现在几个方面：
（1）安装过程中需要从NTP权威授时服务器获取时间。在虚拟化过程中，无论是虚拟机的安装还是虚拟操作系统的安装，都需要一个独立的基于物理机NTP服务器来授时，否则会出现各种问题，如果本地网络不能提供，就需要一个连入pool.ntp.org的授时服务器。
（2）整个虚拟化环境最好有独立的DNS和DHCP服务器来提供名称解析和IP授予服务，尽管没有这两个服务也可以完成测试，但是如果有DNS和DHCP服务器会明显加强整个系统的稳定性和维护的方便性。
（3）防火墙要在虚拟环境之外为虚拟机提供保护。防火墙是网络拓扑设计中的重要部分，虚拟机使用后防火墙和搭载虚拟机的物理机之间的关系发生了变化，对于防火墙来说数据包的流向和分析都会有一定的影响，由于在测试中没有引入防火墙，所以还不清楚具体会遇到的障碍，留待后期观察。
总之，从目前进展来看，虚拟化之后网络环境的稳定性是主要遇到的问题。
2、解决途径
（1）在测试环境中，由另一台独立的物理机提供全部DNS、DHCP和NTP等服务，虚拟机通过DHCP获取IP，但是在实际应用中应该对已有的网络环境综合考虑，灵活部署。
（2）部署实施时不引入防火墙和补丁管理这样的功能，放至后期完成服务器里角色的安装和测试，并完成简单的负载测试之后再做考虑。
由于Xenserver技术方案以开源的XEN虚拟技术为基础，因此具有可以和其它技术结合的优点，部署简单、测试方便。利用目前图书馆性能最好的几台服务器，进行集中部署，分析这些计算机的性能和负载能力、把原来所有服务器的任务合理的划分，将不同的应用放在Xenserver平台上，包括图书馆门户网站，期刊论文检索平台，硕博论文平台，中、外文图书资源平台，图书馆综合管理系统等。
五、结语
虚拟化存在的不足将随着时间的推移和各方的努力而得到不同程度的解决，过去图书馆重视IT基础架构建设，现在和未来必将重视建设领先的虚拟化IT环境，随着IT技术的发展，虚拟化产品功能会更趋完善，图书馆虚拟化IT环境建设必将迎来灿烂的明天。[3]
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