清华大学图书馆服务器虚拟化实践
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• IBM公司：虚拟化是资源的逻辑表示，它不 受物理来自制的约束。计算机虚拟化
• 广义来说，现代操作系统都支持虚拟 • 对于每个进程，有它自己的内存地址空间、
CPU和外设 • 最早的虚拟机：IBM的System/360，支持
递归虚拟，虚拟机又可以进一步分区。 • 发展为现在IBM的zSeries服务器，可以在
• 服务整合：多项信息服务整合到同一台服 务器上运行（需求复杂和业务隔离性）
• 虚拟化技术：在一台物理服务器上运行多 个平台（物理服务器性能）
为什么选择虚拟化
• 计算机的处理能力远远超出单个任务的需 求
• 用户希望拥有一个独立且互不干扰的计算 环境来分享硬件资源
• 多任务操作系统无法避免应用程序之间的 冲突
• 读者服务系统：馆际互借、参考咨询、代 检代查
• 业务支持系统：邮件、办公自动化、统计
服务器及相关配套设施增长
以清华大学图书馆为例： • 2019少于5台 • 2019年达到将近110台 • 机房二次扩建 • UPS和电源三次改造 • 空调三次扩容 运行成本大幅提升
降低运行成本的方法
• 服务外包：信息服务外包给第三方公司 （成本和服务质量）
V Server 2019 • KVM/RHEV • Virtual Iron
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
虚拟化规划
• 现状分析 • 确定目标 • 预算估计 • 实施方法及周期
现状分析
• 物理服务器数量(2019年)：110台 • 服务器用途：
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
虚拟化软件
• VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2019 R2和
Hyper-V Server 2019 R2 • KVM/RHEV • Virtual Iron/Oracle VM
– 数据库厂商镜像 – 数据库本校镜像 – 业务支持服务器
• 服务器购置成本、折旧、维护费用 • 空调、电源、UPS等
确定虚拟化目标
• 多数服务器资源（CPU）利用率较低 • 系统由第三方开发，要求较高的隔离性 • 服务器虚拟化技术发展多年，相对比较成
熟 • 目标：部署服务器虚拟化技术来达到缩减
图书馆运行服务器数量，降低购置成本、 维护成本和运行成本
虚拟化架构
应用程序
应用程序
应用程序
操作系统
操作系统
操作系统
虚拟机
虚拟机
虚拟机
虚拟化平台
处理器
内存
存储
网络
服务器虚拟化的优点（1）
• 提高计算机资源利用率 • 降低能耗，降低总拥有/运行成本 • 系统环境隔离 • 服务器合并 • 快速、动态的业务调度 • 资源动态分配：虚拟化是资源的逻辑表示，
它不受物理限制的约束。
服务器虚拟化的优点（2）
• 零宕机迁移、灾备和快速恢复——业务连 续性
• 维持老系统业务持续运行 • 多操作系统需求（测试/研发），快速部署
应用 • 增强系统安全 • 简化或整合服务器的管理
常见虚拟化产品
• VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2019和Hyper-
XenServer
• 安全小巧的虚拟化平台 • 高性能的虚拟化技术 • 支持Intel和AMD的CPU虚拟化技术：Intel-
VT和AMD-V。 • 先进的x86平台虚拟化技术 • 开放源代码
XenServer版本
• Free Edition：Proven virtualization platform that delivers uncompromised performance, scale, and flexibility at no cost.
VMware
• 市场占有率高 • 应用兼容性好 • 硬件兼容性好 • 有免费版的VMware Server/VMware
vSphere Hypervisor • 付费版的VMware vSphere提供企业功能，
但授权费用较高
VMware Server/VMware vSphere Hypervisor
预算估计
• 虚拟化软件费用 • 新增加硬件投资 • 实施虚拟化所需要人员 • 相关的技术培训
实施方法及周期
• 实施方法
– 集中实施，迁移现有服务器 – 逐渐实现迁移
• 选择逐步实施虚拟化的方案，周期相对较 长
• 暂时未考虑为虚拟化购买存储设备，需要 大容量存储的应用不考虑迁移
• CPU密集性应用暂缓迁移
运行多种操作系统
虚拟化定义
• Illuminata公司的Jonathan Eunice：虚拟化 是以某种用户和应用程序都可以很容易从 中获益的方式来表示计算机资源的过程， 而不是根据这些资源的实现、地理位置或 物理包装的专有方式来表示它们。换句话 说，它为数据、计算能力、存储资源以及 其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物 理视图。”
完全虚拟化环境中运行Linux、AIX或VM应 用。
x86的虚拟化方案
• 二进制改写模式：早期的虚拟化软件 • 半虚拟化：Xen
– 需要修改操作系统，性能损失较小
• 基于硬件的虚拟化：VMX模式
– 不需要修改操作系统，有一定性能损失 – 具有良好的系统隔离性
• 现在的多种虚拟化软件都采用硬件虚拟化 技术
• 操作系统能够提供用户隔离，但不能提供 系统环境隔离
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
什么是虚拟化技术
• 概念上非常类似于模拟 • 一个系统模拟成另一个或多个系统 • 计算机虚拟：一台计算机模拟为多台计算
机 • 在同一个计算机硬件平台上，同时安装并
清华大学图书馆 服务器虚拟化实践
陈武 清华大学图书馆系统部
2019年12月10日
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
服务器数量增长
• 电子图书、电子期刊、电子论文的各种数 据库系统
• 数字图书馆相关系统：门户、开放链接、 电子资源管理、机构库
• 广义来说，现代操作系统都支持虚拟 • 对于每个进程，有它自己的内存地址空间、
CPU和外设 • 最早的虚拟机：IBM的System/360，支持
递归虚拟，虚拟机又可以进一步分区。 • 发展为现在IBM的zSeries服务器，可以在
• 服务整合：多项信息服务整合到同一台服 务器上运行（需求复杂和业务隔离性）
• 虚拟化技术：在一台物理服务器上运行多 个平台（物理服务器性能）
为什么选择虚拟化
• 计算机的处理能力远远超出单个任务的需 求
• 用户希望拥有一个独立且互不干扰的计算 环境来分享硬件资源
• 多任务操作系统无法避免应用程序之间的 冲突
• 读者服务系统：馆际互借、参考咨询、代 检代查
• 业务支持系统：邮件、办公自动化、统计
服务器及相关配套设施增长
以清华大学图书馆为例： • 2019少于5台 • 2019年达到将近110台 • 机房二次扩建 • UPS和电源三次改造 • 空调三次扩容 运行成本大幅提升
降低运行成本的方法
• 服务外包：信息服务外包给第三方公司 （成本和服务质量）
V Server 2019 • KVM/RHEV • Virtual Iron
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
虚拟化规划
• 现状分析 • 确定目标 • 预算估计 • 实施方法及周期
现状分析
• 物理服务器数量(2019年)：110台 • 服务器用途：
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
虚拟化软件
• VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2019 R2和
Hyper-V Server 2019 R2 • KVM/RHEV • Virtual Iron/Oracle VM
– 数据库厂商镜像 – 数据库本校镜像 – 业务支持服务器
• 服务器购置成本、折旧、维护费用 • 空调、电源、UPS等
确定虚拟化目标
• 多数服务器资源（CPU）利用率较低 • 系统由第三方开发，要求较高的隔离性 • 服务器虚拟化技术发展多年，相对比较成
熟 • 目标：部署服务器虚拟化技术来达到缩减
图书馆运行服务器数量，降低购置成本、 维护成本和运行成本
虚拟化架构
应用程序
应用程序
应用程序
操作系统
操作系统
操作系统
虚拟机
虚拟机
虚拟机
虚拟化平台
处理器
内存
存储
网络
服务器虚拟化的优点（1）
• 提高计算机资源利用率 • 降低能耗，降低总拥有/运行成本 • 系统环境隔离 • 服务器合并 • 快速、动态的业务调度 • 资源动态分配：虚拟化是资源的逻辑表示，
它不受物理限制的约束。
服务器虚拟化的优点（2）
• 零宕机迁移、灾备和快速恢复——业务连 续性
• 维持老系统业务持续运行 • 多操作系统需求（测试/研发），快速部署
应用 • 增强系统安全 • 简化或整合服务器的管理
常见虚拟化产品
• VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2019和Hyper-
XenServer
• 安全小巧的虚拟化平台 • 高性能的虚拟化技术 • 支持Intel和AMD的CPU虚拟化技术：Intel-
VT和AMD-V。 • 先进的x86平台虚拟化技术 • 开放源代码
XenServer版本
• Free Edition：Proven virtualization platform that delivers uncompromised performance, scale, and flexibility at no cost.
VMware
• 市场占有率高 • 应用兼容性好 • 硬件兼容性好 • 有免费版的VMware Server/VMware
vSphere Hypervisor • 付费版的VMware vSphere提供企业功能，
但授权费用较高
VMware Server/VMware vSphere Hypervisor
预算估计
• 虚拟化软件费用 • 新增加硬件投资 • 实施虚拟化所需要人员 • 相关的技术培训
实施方法及周期
• 实施方法
– 集中实施，迁移现有服务器 – 逐渐实现迁移
• 选择逐步实施虚拟化的方案，周期相对较 长
• 暂时未考虑为虚拟化购买存储设备，需要 大容量存储的应用不考虑迁移
• CPU密集性应用暂缓迁移
运行多种操作系统
虚拟化定义
• Illuminata公司的Jonathan Eunice：虚拟化 是以某种用户和应用程序都可以很容易从 中获益的方式来表示计算机资源的过程， 而不是根据这些资源的实现、地理位置或 物理包装的专有方式来表示它们。换句话 说，它为数据、计算能力、存储资源以及 其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物 理视图。”
完全虚拟化环境中运行Linux、AIX或VM应 用。
x86的虚拟化方案
• 二进制改写模式：早期的虚拟化软件 • 半虚拟化：Xen
– 需要修改操作系统，性能损失较小
• 基于硬件的虚拟化：VMX模式
– 不需要修改操作系统，有一定性能损失 – 具有良好的系统隔离性
• 现在的多种虚拟化软件都采用硬件虚拟化 技术
• 操作系统能够提供用户隔离，但不能提供 系统环境隔离
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
什么是虚拟化技术
• 概念上非常类似于模拟 • 一个系统模拟成另一个或多个系统 • 计算机虚拟：一台计算机模拟为多台计算
机 • 在同一个计算机硬件平台上，同时安装并
清华大学图书馆 服务器虚拟化实践
陈武 清华大学图书馆系统部
2019年12月10日
• 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结
服务器数量增长
• 电子图书、电子期刊、电子论文的各种数 据库系统
• 数字图书馆相关系统：门户、开放链接、 电子资源管理、机构库