淺談云計算關鍵技術在數字檔案館中的應用

文/柳州市工人醫院　盧杰森

淺談云計算關鍵技術在數字檔案館中的應用

文/柳州市工人醫院盧杰森

本文擬通過介紹云計算的概念及主要技術,分析云計算環境下數字檔案館建設的現實需求,探討云計算在數字信息發展建設領域中的影響。

云計算；數字檔案館；虛擬化；資源共享

隨著計算機技術與網絡通訊技術的飛速發展，人類社會進入了網絡信息時代，為檔案館信息資源的收集、整理和開發利用創造了高效的技術環境。數字檔案館作為網絡信息時代的產物，是傳統實體檔案館在信息時代的新型組織形式。作為一種全新的基礎設施和信息環境，數字檔案館必須加快引入新技術提高自身服務水平，加速嘗試新的服務模式的應用，提高數字檔案館自身的服務途徑。由于檔案工作涉及安全性、保密性等諸多問題，檔案界一直對云計算的應用還在強烈爭論與探索之中。數字檔案館建設過程中,合理利用硬件設備資源、以較少的花費為利用者者提供準確、高效的訪問服務,并使之具有靈活的共享性是數字檔案館建設中應該考慮的首要問題,而云計算模式的出現,恰好為解決這些相關的問題提供了較好的解決方案,它能夠最大限度地降低數字檔案館建設的運營成本,真正消除數字檔案館資源孤島狀態,實現全球級的數字化檔案館資源的共享。

一、云計算的基本原理及關鍵技術

（一）云計算的基本原理。云計算(Cloud Computing)是一種基于互聯網的超級計算模式。它是分布式計算、并行計算和網格計算的發展。其基本原理為:“利用非本地或遠程服務器(集群)的分布式計算機為互聯網用戶提供服務(計算、存儲、軟硬件等服務)”。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。“云計算是一種生產者——消費者模型，系統采用以太網等快速網絡將若干集群連接在一起，用戶通過因特網獲取云計算系統提供的各種數據處理服務”。其實現技術是采用集群來存儲和管理數據資源，運行的任務以數據為中心，即調度計算任務到數據存儲節點運行。

（二）云計算的關鍵技術。云計算是分布式處理、并行計算和網格計算等概念的發展和商業實現，其技術實質是計算、存儲、服務器、應用軟件等IT軟硬件資源的虛擬化，云計算在虛擬化、數據存儲、數據管理、編程模式等方面具有自身獨特的技術。云計算的關鍵技術包括以下幾個方向：

1.虛擬機技術。虛擬機，即服務器虛擬化是云計算底層架構的重要基石。“在服務器虛擬化中，虛擬化軟件需要實現對硬件的抽象，資源的分配、調度和管理，虛擬機與宿主操作系統及多個虛擬機間的隔離等功能，目前典型的實現（基本成為事實標準）有Citrix Xen、VMware ESX Server 和Microsoft Hype-V等”。虛擬化的使用者可以是最終用戶、應用程序或者是服務。虛擬化技術降低了資源使用者與資源具體實現之間的耦合程度,讓使用者不再依賴于資源的某種特定實現。虛擬化的常見類型有服務器虛擬化、存儲虛擬化、系統虛擬化、軟件虛擬化和網絡虛擬化等。

2.數據存儲技術。數據存儲技術主要是分布式存儲,它的目標主要是利用多臺服務器的存儲的資源滿足單臺服務器所不能滿足的存儲需要，因為該系統需要同時滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務。分布式存儲必須具有分布式、高吞吐率和高傳輸率的特點，并且存儲資源能夠被抽象表示和統一管理,能夠保證數據讀寫操作的安全性、可靠性、準確性等各方面的要求。目前數據存儲技術主要有Google的GFS（Google File System，非開源）以及HDFS（Hadoop Distributed File System，開源），目前這兩種技術已經成為事實標準。

3.數據管理技術。數據管理技術即是對海量數據的處理。它是指對大規模數據的計算和分析,通常數據的規模可以達到TB甚至PB級別。“基于互聯網時代的數據統計和分析很多是海量數據級別的,其典型的例子如搜索引擎、數字圖書館”。由于數據量非常大,一臺計算機不可能滿足海量數據處理的性能和可靠性等方面的要求。所以如何提高數據的處理能力、更新速率以及進一步提高隨機讀速率是未來的數據管理技術必須解決的問題。“云計算的數據管理技術最著名的是谷歌的BigTable數據管理技術，同時Hadoop開發團隊正在開發類似BigTable的開源數據管理模塊”。

云計算的基本原理和關鍵技術提供了安全可靠的數據存儲、方便快捷的云服務以及不同設備間的資源共享，結合數字檔案館的基本屬性和特征，筆者認為云計算作為一種全新的技術在網絡中應用，必然會形成新的信息管理與信息服務體系，這種新的管理與服務體系的目標正是數字檔案館基本特征和屬性的表現。這種新興的云計算服務有望從基礎設施層面解決許多長期困擾數字檔案信息資源管理與服務中存在的問題，例如檔案信息資源的開發與利用、數字檔案資源的存取問題、檔案信息資源共享中的版權等問題。

二、云計算關鍵技術在數字檔案館中的應用

云計算的關鍵技術帶給我們以全新的視角去審視目前的數字檔案館的信息管理與服務的新模式，本文結合上述內容嘗試從信息存儲、信息處理、信息資源共享層面入手，來探析云計算在數字檔案館中的應用，以此促進數字檔案館能夠更好調整服務方式，增強數字檔案信息服務功能以及拓寬服務空間。

（一）云計算環境下的虛擬化信息存儲。數字檔案館的建設和運作對數據的共享備份和調整存儲訪問具有很高的要求，云環境下的虛擬存儲系統能夠有效地適應數字檔案館數據的海量存儲和數據的不斷增長，同時又能滿足當今網絡環境復雜性和擴展性的不斷提高，對海量數據進行存儲和備份。具有海量存儲能力的虛擬存儲系統是數字檔案館建設和運作的重要保障。

此外，云計算虛擬存儲技術能把數字檔案館現有的各類存儲設備DAS、NAS、SAN架構存儲匯集成一個"虛擬存儲池"，它使系統性能最大化，消除數據存取瓶頸,縮短尋道距離，同時也加快了訪問時間。云計算還能保障檔案信息資源的安全，因其數據集中存儲，更容易安全監測，是一種安全性比較高的技術。數據中心有專門的管理者對數據進行統一管理、分配資源、控制安全，并進行可靠的安全實時監測。有效地保證網絡計算環境的安全性和方便性。還能保證數字檔案館中的檔案信息資源的安全存取和通信，保證不同用戶對檔案信息資源的不同訪問權限，滿足檔案信息資源的特殊安全要求。

（二）云計算環境下的海量信息處理。數字化檔案館所要處理的數據通常非常大，其數據的規模可以達到TB甚至PB級別，經常存在需要海量信息處理能力的業務，如多媒體數據存儲格式的轉換、大量信息的掃描識別、資源數據庫的索引倒排等。云計算本身的特點是對海量的信息存儲、讀取后進行大量分析，數據的讀操作頻率遠大于數據的更新頻率。云計算有利于檔案信息資源的數據處理隨著檔案信息化進程的加快，檔案館中需要處理的檔案數據越來越多，云計算能夠充分利用現有資源，更好地解決海量數據的計算處理和分析問題，云計算提供了無限大的存儲空間，為數字檔案館日益增長的海量數據提供了解決途徑。此外，云計算能夠為超復雜的計算聯合處理提供優于網格技術的技術支持。通過云計算的運用，可以智能地分配和優化檔案信息資源，更快地解決檔信息資源的數據處理和檢索利用問題，從而以更短的時間、更低的成本實現海量數字檔案信息資源的數據處理。“運用云計算模式，用戶使用手機、PDA等設備也可以使用數字檔案館中的非保密行的電子資源服務”。

（三）云計算環境下的信息資源共享。云計算可以實現數字檔案信息資源共享實現資源全面共享是云計算的出發點和目的之一云計算技術屏蔽了信息資源的多樣性格式，它將網上所有資源連通，消除信息孤島，為用戶提供“一站式跨庫”檢索，實現信息資源的智能共享。“檔案作為十分重要的信息資源，利用云計算的共享性，可將分布在不同地域、不同部門異構檔案信息資源集成起來，實現各檔案館、各檔案部門之間檔案信息資源共享，同時還能為用戶提供統一的訪問接口，選擇適當的訪問協議來實現用戶提出的服務請求”。基于云計算的數字檔案館將異構分布環境下不同來源的海量數據資源進行統一整合，實現信息資源的智能共享，也極大地提高數字檔案館資源的利用效率。而且在云計算模式下，運用云網強大的計算能力和幾乎無限的帶寬可以為檔案信息資源共享提供一個良好的交流環境，有助于檔案部門及時了解用戶的要求，提供準確、有效、個性化的檔案信息服務。云計算是一種開放式的環境，在這一環境下，可以運用云計算平臺功能強大的整合播客、維基百科、博客等服務方式，提升檔案信息資源個性化服務的能力，這不僅有效滿足用戶的個性化需求而且還有助于檔案信息的宣傳提高了檔案利用的社會意識。

三、云計算關鍵技術在數字檔案館中應用的意義

云計算的出現宣告了低成本提供超級計算時代的到來，它以超強的計算能力和低成本、高安全性等優勢將人類社會推進了一個超共享時代。但是，目前云計算技術的應用還處在探索階段，相關工具和技術還在不斷完善中，將云計算應用于數字檔案館建設領域還只是處于實踐探索的過程中。"對于數字檔案館的建設來說，要注意的是：充分掌握各種云計算服務的技術實質、特征、基本屬性與應用價值，然后有所選擇地引入數字檔案領域，從而進一步提升數字檔案館的服務能力"。相信隨著云計算技術在其他領域的成熟應用，必定在數字檔案信息資源服務與管理中得到廣泛的應用，對推動數字檔案館的建設與服務管理具有非常重大的應用價值與現實意義。

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