随着计算机技术的快速发展,服务器的性能越来越强大。而应用软件对服务器性能的需求得到满足后,服务器性能的提升对应用软件的处理效果已不是非常明显。这就导致服务器的大部分性能没有发挥出来,进而产生能源、空间上的浪费。通过服务器虚拟化技术,我们不仅可以提高服务器的利用率、降低能耗还可以缩短系统安装配置的时间,从而为用户提供高可靠性、高可用性、开放性、可动态扩展、易于管理和维护的优质访问服务系统。
1、服务器虚拟技术概念
服务器虚拟化(Server Virtualization)是指将服务器物理资源抽象成逻辑资源,在一台服务器上运行几台虚拟服务器,将CPU、内存、磁盘、I/O 等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理,让服务器对业务的变化更具适应力。通过这种技术,在一台服务器上可以同时运行Windows、NIX、Linux等操作系统,实现了异构系统的整合利用。
1.1 服务器虚拟化的优点
1.1.1 提高了服务器的利用率。虚拟化技术避免了“一台服务器、一个操作系统、一种应用”的孤岛模式。通过实践,使用虚拟化技术后,Windows服务器的平均使用率可以从现在的10%左右提高到90%左右。
1.1.2 降低了数据中心的能耗。虚拟化技术减少了服务器的数量,减少了对电能的需求和发热量,进而减少了空调系统降温的功耗。
1.1.3 简化了管理。通过虚拟化技术,一台服务器可以承担多台服务器的应用,可以更好的集约化地管理众多虚拟服务器。
1.1.4 缩短了系统的部署时间。虚拟机的系统安装比较简单,也可以通过虚拟平台提供的工具直接克隆或间接从宿主机迁移,节省了大量的安装配置时间,整个应用服务的配置从原来的几天缩短到几个小时甚至几分钟。
1.2 服务器虚拟化平台
服务器虚拟化可以分为:硬件虚拟化和软件虚拟化。硬件虚拟化技术的特点是运用动态逻辑分区(LPAP)技术,将一个物理服务器分割为多个具有独立CPU、内存和I/O 资源的逻辑服务器(虚拟机),在各个虚拟机上安装并独立运行不同的操作系统和应用软件。目前,大部分新的CPU 都支持硬件虚拟化技术。软件虚拟化技术是在实体主机的硬件和操作系统之间建立一个称为虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM )的软件监控层,用来管理虚拟机与硬件的通信,从而在VMM 上可同时支持多个异构操作系统。Vmware是目前主要的虚拟机软件开发商之一,主要拥有3个具有代表性的产品:VMware Workstation,VM ware GSX (VM ware Server)和VMware ESX Server。其中VMware Workstation和VMware GSX Server都是基于Hosted结构的虚拟机程序。Hosted结构的特点是作为虚拟化技术核心的VMM 是一种运行在Host OS(宿主操作系统)之上,将VMware作为Host OS的一个应用程序来运行的结构,这种结构对Host OS的具有一定依赖性。而ESX Server则其本身就是一个操作系统,该系统能够充分地让Guest OS(虚拟操作系统)使用硬件资源,脱离了Host OS的束缚,所以建立在ESXServer中的虚拟机的性能相对于Workstation和GSX Server要强大许多。
2、基于VMware虚拟软件搭建ILAS服务器群
2.1 传统ILAS服务器环境
ILAS(Integrated Library Automation System ,图书馆自动化集成系统)是文化部于1988年作为国家重点科技项目下达、由深圳图书馆承担并组织开发出来的一套能适应不同层次、多种规模、各种类型图书馆使用的图书馆自动化集成系统。目前,普遍使用的是ILAS Ⅱ2.0版本,该版本的服务器端运行在SCO UNIX 系统上。传统上安装配置ILAS服务器时,首先需要在服务器上安装SC0 UNIX 系统,然后将ILAS服务器端上传到UNIX 系统中进行配置。这个过程中会遇到以下一些困难:①很多新的X86服务器已经不再对SCO UNIX 5.0.7等较早的系统提供支持,使得安装UNIX 系统时无法识别服务器的磁盘阵列卡。这样就无法继续安装SCO UNIX5.0.7系统;② SCO UNIX 是商业产品,若要支持多CPU ,需要购买SCO 的多CPU 许可证书。这样导致无法充分发挥服务器的性能,而且成本进一步提高。
2.2 基于VM ware Server软件的ILAS服务器虚拟化
2.2.1 ILAS 系统及SCO UNIX 系统对硬件的需求。SCO UNIX 5.0.7操作系统对硬件的需求不高,其最低基本安装需求:32MB内存;600MB硬盘空问;X86平台CPU,如:Intel Pentium 4,Xeon等。lEAS对硬件的需求也不高,一般的借还服务不需太多硬件资源。由此可知,搭建满足基本需求的I—LAS服务器无需性能强大的服务器,不过为了在统计、检索、数据库备份和重组过程获得较快速度,内存最好还是要在512MB 以上,cPU 的频率尽量在2.0G Hz以上,硬盘空间在50GB 以上。
2.2.2 ILAS服务器虚拟化方案。根据实际应用,我们需要同时运行3个虚拟ILAS服务器:①ILAS主服务器,主要为图书馆工作人员管理图书书目和读者的借还等功能;②ILAS备份服务器,与ILAS主服务器实现双机互为备份;⑧ ILAS WEB检索服务器,为读者提供wEB OPAC 服务,实现网上检索、续借等功能。各个虚拟机的基本配置为:主ILAS服务器和备份服务器分配1GB内存、50GB硬盘;为检索服务器分配512MB内存、5OGB硬盘。
2.2.3 虚拟主机的选型。虚拟主机的性能影响到虚拟子机的性能,所以虚拟主机的性能必须强大到可以满足至少2台虚拟子机同时运行的需求。经测试,建议CPU 为2个以上的多核CPU,内存在4GB以上,硬盘在500GB 以上,两个百兆千兆自适应网卡。
2.2.4 虚拟主机系统安装及虚拟软件安装配置。虚拟主机系统的稳定关系到整个系统的安全稳定,因此在虚拟主机上安装W indows Server 2003企业版。虚拟软件选用上述的VMware Server,其特点是容易部署、管理方便,而且这是个免费软件。
2.2.5 虚拟子机的配置及安装SCO UNIX。为每一个虚拟机配置相应的硬件资源,并安装SCO U—NIX openserver 5.0.7操作系统。安装完成后,需为它分配与工作客户机同一网段的1P地址。
2.2.6 在虚拟子机上安装配置ILAS服务器端。按照lLAS 系统管理员手册,安装配置好ILAS服务器端。主服务器的数据定期打包并通过FTP发送到备份服务器。
3、虚拟化ILAS服务器效果评价
为了进行对比,在相同配置的两台服务器上分别配置为虚拟主机和非虚拟的ILAS服务器,并运行一周作为测试期。期问,通过客户端进行主要的操作,如:MARC数据的导入导出、书目查重、图书编目、图书统计、读者管理、图书借还、数据库重组与压缩重组、文件上传与下载等。测试期间,通过win-dows平台下的系统性能分析工具和UNIX 平台下的sar命令,全面检测服务器运行参数:CPU 占用率、内存使用率、网络吞吐占用率。通过对比测试,可以发现虚拟机的优势。
3.1 显著的资源利用率
在虚拟主机中同时运行3个虚拟子机,CPU 利用率在6%左右,高峰时能达到2O% 。而只安装了一个SCO UNIX操作系统的服务器,CPU 的利用率一般在1~2% ,最高时可达10%左右,显然虚拟环境的CPU 平均利用率比非虚拟环境下高得多。
3.2 较好的管理便捷性
将多个ILAS服务器虚拟化后集中管理,不仅可以节省服务器配置时间,而且可以利用VM wareserver下的快照功能可以方便地备份和迁移虚拟机。
3.3 节能降耗
实现上述ILAS服务器集群方案,在非虚拟环境下需要3台服务器,而虚拟环境下只需一台即可。减少了服务器的数量,不仅降低了能耗,还可以节省空间,增大服务器的密度。因此空调控制温度的效能提高了,也达到了节能的效果。
4、虚拟主机的管理要点
4.1 虚拟主机操作系统(Host OS)稳定和安全
虚拟主机的稳定与安全关系到虚拟子机的正常运行,为此可以在虚拟主机上关闭与虚拟服务无关的服务进程,关闭不需要的网络端口,管理好虚拟主机的管理账号和密码,更新系统补丁等安全措施。
4.2 虚拟主机硬件温度监控
在虚拟主机上同时运行多台虚拟子机,必然导致CPU、内存、硬盘等硬件资源使用率的大幅提升,导致这些硬件的温度升高。如果这些硬件一直在高温状态下工作,不仅会影响服务器的稳定,导致死机、蓝屏,甚至烧毁CPU 等硬件。所以,必须制定针对虚拟主机的降温方案。如:改进服务器的风道,把空调的冷风直接导人服务器,有条件的话还可以把服务器的风冷降温方式改造成水冷方式,同时开启服务器的温度监控和报警。
5、结束语
通过在高性能的服务器上虚拟化ILAS 服务器,不仅简化了ILAS 服务器的配置和管理,减少了能耗,还可以为图书馆节约服务器的购置费用。目前,大部分的虚拟化方案都是基于软件虚拟化技术,它的缺点是虚拟软件会占用一部分硬件资源。随着硬件虚拟化技术的进步和硬件对虚拟技术的支持越来越好,虚拟主机的虚拟性能将得到极大提升。当然,目前的虚拟技术不是完美的,在应用前应该分析哪些服务器需要虚拟化,所用的服务器是否支持虚拟技术。
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