文/張乃帥 杜曉峰

高校教學科研的發(fā)展離不開圖書館的支撐。在信息技術(shù)高度發(fā)展的今天，圖書館已經(jīng)不再是一個簡單借還書的地方，更是一個基于信息技術(shù)的資源中心。從入館身份識別到圖書的借還流通、再到數(shù)字文獻資源的發(fā)現(xiàn)獲取，無不依賴信息技術(shù)。圖書館數(shù)據(jù)中心作為承載信息的基礎(chǔ)設(shè)施，支撐圖書館正常運行、穩(wěn)定運行已成為必然要求。然而，在特定條件下如數(shù)據(jù)中心擴建、樓宇修繕等，數(shù)據(jù)中心不得不遷移至其他空間。如何確保數(shù)據(jù)中心遷移期間圖書館各項業(yè)務(wù)和文獻服務(wù)正常開展，是數(shù)據(jù)中心運行維護人員不得不面對和解決的問題。本文以北京大學圖書館東樓修繕期間數(shù)據(jù)中心的遷移實踐為例進行分析，鑒于數(shù)據(jù)中心遷移的復(fù)雜性和操作難度，其經(jīng)驗分享彌足珍貴。

北京大學圖書館（以下簡稱北大圖書館）東館建成20余年，館內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施、館舍布局已無法滿足當前讀者服務(wù)的需求。為此，北大圖書館于2017年正式啟動東館大修。位于圖書館東館的數(shù)據(jù)中心(以下稱為舊數(shù)據(jù)中心)必須在正式啟動前遷移至西館過渡數(shù)據(jù)中心。

為確保數(shù)據(jù)中心遷移順利進行，盡量降低對圖書館正常服務(wù)的影響，北京大學圖書館從2016年開始著手準備數(shù)據(jù)中心遷移的前期工作，討論制定了遷移三步走戰(zhàn)略。首先梳理了當前數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀，并基于梳理結(jié)果制定遷移方案及準備過渡數(shù)據(jù)中心環(huán)境，一切就緒后實施數(shù)據(jù)中心遷移，確保服務(wù)不間斷。

數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀梳理

數(shù)據(jù)中心不僅僅是服務(wù)器合集，還包括一整套復(fù)雜的設(shè)施。根據(jù)各類設(shè)施的作用不同，可將其分為以下四類。

1. 環(huán)境控制設(shè)備

環(huán)境控制設(shè)備用于滿足數(shù)據(jù)中心對溫濕度、電力、監(jiān)控設(shè)施等的需求。包括機房精密空調(diào)、不間斷電源（UPS，Uninterruptible Power System）、溫濕度報警設(shè)備、自動滅火設(shè)施等。北大圖書館已有的2臺UPS、3組機房精密空調(diào)中，有1臺UPS、2組空調(diào)已在線運行超過10年，穩(wěn)定性已大幅降低，特別是機房精密空調(diào)，夏季高溫時頻發(fā)停機故障。這部分設(shè)備已不適合繼續(xù)用于數(shù)據(jù)中心。

2. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于提供數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)安全防護，包括各級網(wǎng)絡(luò)交換機、光纖交換機及防火墻。其中核心交換機用于將圖書館網(wǎng)絡(luò)接入校園網(wǎng)，如果直接停機遷移，將會中斷圖書館內(nèi)所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

3. 服務(wù)器

服務(wù)器提供所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所需的計算資源，既包括運行圖書館自動化管理系統(tǒng)的小型機，也包括獨立提供服務(wù)的物理服務(wù)器以及虛擬化服務(wù)器。北大圖書館共有各類物理服務(wù)器100余臺，虛擬服務(wù)器160余臺。

4. 存儲系統(tǒng)

存儲系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)集中存儲與管理功能。北大圖書館使用的存儲系統(tǒng)共3套，其中2套已在線運行接近或超過10年，在性能、穩(wěn)定性及容量上均已無法滿足館內(nèi)數(shù)據(jù)日益增長的需求。

制定遷移方案

為確保遷移有序平穩(wěn)且對外服務(wù)穩(wěn)定，首先需確保過渡數(shù)據(jù)中心與舊數(shù)據(jù)中心并行運行，同時滿足數(shù)據(jù)中心環(huán)境需求及網(wǎng)絡(luò)需求。本著“綠色發(fā)展”的理念，過渡數(shù)據(jù)中心還應(yīng)充分復(fù)用已有環(huán)境控制設(shè)備和存儲設(shè)備。結(jié)合已有設(shè)備的使用壽命，北大圖書館制定了環(huán)境遷移、網(wǎng)絡(luò)遷移、存儲系統(tǒng)與服務(wù)器遷移的順序遷移方案。

1.環(huán)境遷移方案

購置2套精密空調(diào)及1套UPS，先行部署于過渡數(shù)據(jù)中心，用于滿足基本的溫濕度及電力需求，也用于替換老化的舊設(shè)備。大部分設(shè)備遷移至過渡數(shù)據(jù)中心后，再將可繼續(xù)使用的精密空調(diào)和UPS遷移至過渡數(shù)據(jù)中心，并機運行。尚未遷移的數(shù)據(jù)中心設(shè)備暫時由待淘汰的精密空調(diào)和UPS保障，直至遷移全部完成。

2.網(wǎng)絡(luò)遷移

“兵馬未動，糧草先行”。對數(shù)據(jù)中心及圖書館而言，網(wǎng)絡(luò)的重要性堪比“糧草”。新購一臺交換機部署于過渡數(shù)據(jù)中心，升級為核心交換機，原核心交換機降級為匯聚交換機，完成網(wǎng)絡(luò)平滑遷移。

3.存儲系統(tǒng)與服務(wù)器遷移

服務(wù)器和存儲系統(tǒng)密不可分，共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)中心對外服務(wù)的主體。新購高性能和大容量存儲系統(tǒng)各一套，部署于過渡數(shù)據(jù)中心，用于替換2套超期服役的舊存儲系統(tǒng)，滿足未來對存儲系統(tǒng)的性能和容量要求。整理所有服務(wù)器連接存儲系統(tǒng)的鏈路方式，分類遷移：

獨立運行、不連接存儲系統(tǒng)的服務(wù)器夜間在逐臺遷移；虛擬化服務(wù)器工作時間在線遷移；其他服務(wù)器與存儲系統(tǒng)周末集中打包遷移。確保將中斷服務(wù)的時間降到最小。

遷移實踐

1.環(huán)境遷移實踐

環(huán)境遷移過程中，精密空調(diào)和UPS的遷移時間點都可通過計算得出。隨著遷移工作的不斷進行，根據(jù)剩余設(shè)備的耗電量計算所需的制冷量，再根據(jù)待淘汰精密空調(diào)的功率計算出其能提供的制冷量，簡單對比即可確定遷移時機。通過對比兩路UPS的總負載與待淘汰UPS的輸出功率，即可確定UPS遷移時機。由于數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)備都使用冗余電源，分別使用兩路UPS供電，遷移前還需將所有電源接入到待淘汰UPS。

2.網(wǎng)絡(luò)遷移實踐

過渡數(shù)據(jù)中心內(nèi)的新購交換機配置相應(yīng)路由策略，上聯(lián)至校園網(wǎng)核心交換機節(jié)點，作為獨立的核心交換機運行。連接過渡數(shù)據(jù)中心核心交換機與舊數(shù)據(jù)中心核心交換機但保持端口關(guān)閉狀態(tài)。在線關(guān)閉舊數(shù)據(jù)中心核心交換機原有上聯(lián)鏈路，打開新舊數(shù)據(jù)中心互聯(lián)鏈路。舊數(shù)據(jù)中心核心交換機作為過渡數(shù)據(jù)中心核心交換機的下聯(lián)交換機（也就是邏輯上的匯聚交換機）繼續(xù)提供網(wǎng)絡(luò)接入功能，完成網(wǎng)絡(luò)的在線遷移。整個過程僅有短暫的鏈路調(diào)整和路由調(diào)整時的網(wǎng)絡(luò)中斷，基本不影響數(shù)據(jù)中心對外提供的各類服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)訪問。

3.存儲系統(tǒng)與服務(wù)器遷移實踐

根據(jù)遷移方案，分類別遷移不同類別的服務(wù)器及存儲系統(tǒng)。

虛擬化服務(wù)器遷移

虛擬化平臺的VMotion功能非常適合用于數(shù)據(jù)遷移。過渡數(shù)據(jù)中心部署虛擬化計算節(jié)點服務(wù)器并加入已有集群，通過光纖直連新存儲系統(tǒng)。舊數(shù)據(jù)中心虛擬化節(jié)點通過iSCSI協(xié)議連接新存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲共享。利用Storage VMotion功能將所有虛擬機遷移至新存儲系統(tǒng)，再利用VMotion功能將計算資源遷移至過渡數(shù)據(jù)中心計算節(jié)點，即可完成所有虛擬服務(wù)器的平滑在線遷移。整個遷移過程用戶無感知，服務(wù)無中斷。

獨立服務(wù)器遷移

獨立運行、不連接存儲系統(tǒng)的服務(wù)器利用夜間逐臺遷移，遷移一臺上線一臺，盡量減少停機時間。從舊數(shù)據(jù)中心關(guān)機下架，遷移至過渡數(shù)據(jù)中心上架開機，全程控制在10分鐘以內(nèi)，盡最大努力減小停機時間，降低對讀者服務(wù)的影響。

存儲服務(wù)器遷移

存儲系統(tǒng)及使用存儲系統(tǒng)的服務(wù)器作為有機整體，分開遷移的意義不大，利用周末時間整體停機遷移。備份所有服務(wù)器及數(shù)據(jù)，用以應(yīng)對關(guān)機遷移后可能出現(xiàn)的硬件故障。關(guān)閉所有服務(wù)器并進行下架遷移，同步進行關(guān)閉存儲系統(tǒng)及遷移過程。存儲系統(tǒng)遷移至過渡數(shù)據(jù)中心后，開機進行軟硬件檢查，確保一切正常后，根據(jù)各服務(wù)器的優(yōu)先順序逐臺開機恢復(fù)服務(wù)。

思考與展望

得益于前期周密的規(guī)劃及遷移過程謹慎、細致、密切的配合，整個數(shù)據(jù)中心遷移過程進展順利、成果顯著。所有設(shè)備順利遷移至過渡數(shù)據(jù)中心，同時完成了新舊設(shè)備更替，既保證了東館大修工程的按期推進，又為未來幾年圖書館對數(shù)據(jù)中心的設(shè)備需求奠定了基礎(chǔ)，還為不遠的將來，數(shù)據(jù)中心遷回東館提供了豐富的經(jīng)驗儲備。

數(shù)據(jù)中心順利遷移的背后，也暴露出了一些問題，這些問題不僅影響到了遷移的進度及遷移時的讀者服務(wù)，也為后續(xù)提供穩(wěn)定的讀者服務(wù)帶來了一定的隱患。

1. 網(wǎng)絡(luò)拓撲不合理，存在單點故障。

圖1 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲

當前的網(wǎng)絡(luò)拓撲存在單點故障，一旦圖書館數(shù)據(jù)中心核心交換機故障或者核心交換機到校園網(wǎng)的鏈路故障，都將導致圖書館網(wǎng)絡(luò)中斷，影響圖書館的各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。東館改造完成后，新建數(shù)據(jù)中心應(yīng)著重提高網(wǎng)絡(luò)拓撲的健壯性，構(gòu)建雙核心、雙上聯(lián)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲（如圖1所示）。從結(jié)構(gòu)上避免單點故障，確保網(wǎng)絡(luò)滿足未來服務(wù)的需求。

2. 虛擬化技術(shù)優(yōu)勢明顯，服務(wù)器傳統(tǒng)使用模式弊端顯著

在數(shù)據(jù)中心遷移過程中，虛擬化技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)得非常明顯，遷移過程服務(wù)無中斷、用戶無感知。服務(wù)器獨立運行提供服務(wù)的傳統(tǒng)使用模式則不得不面臨停機停服務(wù)的局面。經(jīng)過近幾年的不斷努力，北大圖書館已將半數(shù)服務(wù)器遷移至虛擬化環(huán)境，但仍有大量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行于獨立的服務(wù)器上。這也為不遠的將來，東館數(shù)據(jù)中心啟用及數(shù)據(jù)中心遷移帶來挑戰(zhàn)。

北大圖書館通過將數(shù)據(jù)中心遷移至西館過渡數(shù)據(jù)中心，不但保障了東館大修期間圖書館各項網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的穩(wěn)定，也發(fā)現(xiàn)了已有數(shù)據(jù)中心存在的問題、明確了未來的建設(shè)方向。北大圖書館將繼續(xù)完善數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、調(diào)整數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，不斷提高信息服務(wù)保障能力，為北京大學創(chuàng)建世界一流大學提供更加有力的文獻資源保障。