基于云計算的圖書館海量數據存儲研究

摘 要：云計算是一種新型的基于互聯網的商業計算模型，是多種技術混合演進的結果，具有安全可靠、海量信息存儲、快速方便等特點。圖書館利用云計算的分布式數據存儲技術和與之相關的虛擬技術實現對海量數據的存儲，能降低存儲和維護成本，具有所存數據安全可靠，輕松實現不同設備間的數據共享等特點。

關鍵詞：云計算 圖書館 海量數據存儲 存儲技術 虛擬技術

中圖分類號：G250.73 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6938（2010）03-0099-003

Research on the Library Mass Data Storage Based on Cloud Computing

Du Haining （Library of Lishui College， Lishui， Zhejiang，323000）

Abstract：As a result of mixing and evolving of many technologies， the new kind of commercial computation model---cloud computing---has many advantages such as being safe and reliable， capable of mass data storage， as well as easy and convenient to use. Distributed data storage technology and related virtual technology of cloud computing are used by the libraries so as to have a reduction of the storage and maintenance costs besides acquiring the benefits of being reliable and safe in storing the date and convenient in sharingdata between different devices.

Key words：cloud computing； libraries； mass data storage； storage technology； virtual technology

CLC number：G250.73 Document code：A Article ID：1003-6938（2010）03-0099-003

網絡時代中，信息爆炸使得信息量呈指數型增加，近幾年世界范圍內磁盤存儲系統的容量仍將以每年近80 %的速度遞增。作為信息資源中心的圖書館面臨與日俱增的信息資源存儲問題，增大圖書館的信息資源存儲能力，更大程度的實現信息資源的長效保存和資源共享成為圖書館人思考的一個問題。作為一種新型的基于互聯網的商業計算模型，是多種技術混合演進的結果，成熟度較高，又有大公司推動，云計算已越來越成為人們熱議的焦點話題。在云計算的模式之下，圖書館的海量數據可以存儲在通過互聯網連接的任何一臺電腦或終端設備，并通過網絡來高度共享使用，［1 ］能解決困擾圖書館的數據存儲和共享等問題。

1 圖書館數字資源存儲現狀概述

1.1 圖書館數字資源存儲方式及比較

目前，國內圖書館數字資源存儲方式主要包括DAS(Direct Attached Storage，DAS，直接附加存儲)、NAS(Network Attached Storage，NAS，網絡附加存儲)、SAN(Storage Area Network，存儲局域網絡)三種。

（1）直接附加存儲（DAS）。直接附加存儲是指主機與存儲設備之間的直接連接，存儲設備通過SCSI或ATA作為數據接口的存儲方式。［2 ］是目前國內比較成熟的數字資源存儲方式，具有標準統一、兼容性好等優點，但面對指數型增長的信息量，DAS存儲方式存在可靠性和安全性較低的缺陷。當存儲服務器出現故障時，將會導致存儲設備中的數據不能被讀取。其次，DAS的擴展性差，因為DAS 沒有獨立的存儲操作系統，不能提供跨平臺的文件共享功能，各服務器不能共享原有的DAS設備。另外，由于受服務器性能的局限，以及DAS數據存儲模式是分散的，各系統下的文件必須分別存儲，容易形成信息的孤島，不利于資源的共享。

（2）網絡附加存儲（NAS）。網絡附加存儲是指直接接在網上的存儲設備，實際上NAS是一臺專用的存儲服務器，數據通過網絡協議進行傳輸。［3 ］網絡附加存儲支持異構服務器間的數據共享，在資源存儲的可靠性方面也有所改善，但NAS的數據備份時消耗較多的通信帶寬，導致數據傳輸速度過低，另外NAS不支持數據庫服務，因此不適合大型數據庫的應用。NAS依然存在擴展性較差的缺陷，由于受到設備容量的限制，新增加的NAS設備與原有的設備不能很好的集成，這就導致NAS對數據的備份恢復實現起來相當困難。除此之外，NAS技術所需投入的成本很高，因此不能得到較為廣泛的應用。

（3）存儲區域網絡（SAN）。存儲區域網絡是獨立于服務器網絡之外的高速存儲專用網絡，其將存儲子系統網絡化，實現真正的高速共享存儲目標。［4 ］SAN是繼DAS、NAS之后出現的新興存儲技術，其具有傳輸速度快，擴展能力強，共享能力高以及可靠性、安全性好的特點，因此SAN成為現在社會主流的存儲解決方案。盡管如此，SAN依然存在難以改變的缺陷：由于SAN是在DAS和NAS的基礎上發展起來的，其技術必然復雜難懂，技術實現要求也過于苛刻。龐大繁雜的技術要領必然帶來軟件升級困難和投資成本過高的問題。

1.2 圖書館數字資源存儲存在的問題

各種存儲技術沒有統一技術標準是目前國內數字資源存儲存在的首要問題，使存儲系統從立項到實施均無據可循，建設效果千差萬別，阻礙了計算機與存儲設備之間的高速互聯，甚至難于實現大容量數據共享的解決方案。其次是數據快速備份和恢復能力的缺乏。現階段各圖書館的海量數據存儲系統或大或小的存在系統不穩定的問題。由于各存儲技術不同程度的存在著該技術不能攻克的技術缺陷，任何技術都無法保證存儲系統百分百無故障。在這樣的情況下，為了保證數據的安全性就必須建立切實有效的數據備份和恢復方案。最后，為了達到圖書館數字化、信息化的要求，各圖書館對海量數據存儲系統建設的資金投入不理性。盲目追求現代化主流技術導致圖書館沒有清楚的了解自身需求，并且對建成后系統運行維護費用等缺乏理性分析，因此造成所建存儲系統后期投入更多或投入大量資金卻無法滿足自身需求的現象。

1.3 圖書館數字資源存儲的需求

隨著網絡信息服務的發展和數字信息資源的指數增長，人們在追求信息存儲系統容量擴增的同時，開始越來越多的關注信息存儲在有效性、安全性和存儲效率等方面的問題。針對目前社會較高的數字資源存儲要求，圖書館作為信息資源中心為用戶提供各種信息服務，必然要在數字資源存儲上迎合社會發展的需要。

（1）高性能的存儲系統。將傳統圖書館資源數字化并通過現代化存儲技術進行存儲的目的在于提高圖書館信息資源的使用效率，在此基礎上建立的存儲系統、存儲服務器必須擁有較高的性能。目前圖書館用戶對信息的需求量增加迅速，導致存儲系統的訪問量較大，這就要求相應的數據流量也比較大。為了加快存儲系統的數據相應時間，必須采用高性能、實用性強的存儲系統。

（2）可靠完整的存儲方案。在實際工作中，各種不可抵抗的自然災害和人為破壞都有可能造成存儲系統的崩潰，為了提高數據存儲的安全性，圖書館必須保證數據存儲在任何條件下都保持可靠完整性，存儲系統或存儲設備出現故障時也不會出現數據損壞和丟失的現象。這就需要圖書館的信息存儲系統建立一個能應對這些危機的存儲方案，如：本機、本地備份，異機、異地備份，甚至是遠程容災系統等，以保證存儲數據的安全可靠。［5 ］

（3）高度的擴展性存儲接口。由于國內圖書館資金有限，對數字資源存儲系統的投資不可能一次性到位，所以存儲方案必須考慮高度的擴展性。一方面存儲系統必須適應多廠商、多平臺和多系統的持續發展，支持異構環境下的多系統多平臺服務；另一方面，考慮到圖書館業務的發展必然導致數字資源的增長，因此存儲系統的建設必須充分滿足數據增長對存儲系統擴容的要求。

（4）適度投資的存儲原則。圖書館在海量數據存儲問題上應該量力而行，根據圖書館的規模及財力選擇適合本館的海量數據存儲方案。若存儲方案沒有考慮圖書館已有數字資源存儲設施，而另行開發建立新的存儲方案，這樣不僅造成重復建設浪費資源，而且增加了許多不必要的資金浪費。因此，如何保護原有存儲系統建設，減少海量數據存儲的投資成本是構建海量數據存儲時要考慮的關鍵問題。

2 基于云計算的圖書館海量數據存儲

2.1 基于云計算的圖書館海量數據存儲技術需求

在圖書館海量數據存儲中的云計算技術是以計算服務器為核心，動態部署虛擬的硬件服務器。用戶可以實現“無處不在”的訪問，同時也和Web云上的用戶共享流量和計算能力。［6 ］滿足實現圖書館海量數據存儲和操作需求的云計算關鍵技術需要：

（1）采用分布式存儲進行數據存儲實現云計算對圖書館海量數據的存儲，并采用冗余存儲的方式來保證存儲數據的可靠性。通過云計算這兩個技術將每個圖書館所有數字資源存儲在“云”中，并由“云”來管理和調度這些海量數據，利用分布式的數據存儲技術和與之相關的虛擬技術使得整合后的圖書館海量數據更加統一有序，實現圖書館數字資源的完全整合。

（2）為了滿足多用戶對數據的操作，云計算的數據存儲技術必然具有高吞吐率和高傳輸率的特點；同時云計算要求硬件資源與軟件資源能夠更好的被共享，且具有良好的伸縮性。這就要求云計算在圖書館海量數據存儲系統開發時必須具備多用戶技術。此技術主要表現在兩方面：其一是基于云計算的海量數據存儲系統能夠服務于大多數用戶，且具有非常容易的伸縮性；其二是該技術提供的附加業務邏輯可以使用戶對SAAS平臺進行擴展來滿足圖書館多用戶同時進行數據操作。

（3）云計算環境下對海量數字資源進行實時監控和管理，解決圖書館中的資源種類多、規模大，對資源實時監控和管理困難的問題。從云計算技術的資源調度的粒度來看，虛擬機內部應用的調度是云計算技術中最受人們關注的技術。

2.2 基于云計算的圖書館海量數據存儲系統特點

（1）確保了海量數據存儲系統的可靠性和數據安全性，用戶不必再為數據丟失、系統癱瘓等問題感到困擾。在確保存儲系統可靠性的問題上，云計算技術最大限度地降低了服務器的出錯概率。云計算模式中海量數據不再是存儲于某個圖書館的服務器上，而是存儲在“云” 中的上百萬臺服務器，因此即使“云”中的某臺服務器出現故障，在云端會有其他服務器作為替補來代替崩潰的服務器進行工作。顯然云計算模式下不會造成數據的損壞和丟失和圖書館海量數據存儲系統的癱瘓。

（2）通過云計算，圖書館可以輕松的實現不同設備間的數據共享。圖書館作為信息資源具有向用戶傳播信息、使用戶以最大的限度獲取知識和信息。傳統模式下，用戶在特定的圖書館中只能獲得該圖書館提供的資源，即使該圖書館與其他館之間有共享工程建設，用戶獲得共享資源的程序也相當繁瑣，且非常有限。通過云計算模式，相關圖書館之間可以共同構筑圖書館的共享空間，來自于任何圖書館的數字資源統統存放在“云”中，用戶只需將其電子設備連接至互聯網，就可以訪問和獲取所需的任何數據。

（3）基于云計算的圖書館海量數據存儲方式提高了信息資源的更新速度。只要是通過云計算技術來開發海量數據存儲的圖書館都會經常修改和添加新的信息資源，這種圖書館間互相補充的信息存儲使用戶可以獲取到世界上最新的資料和信息。

（4）云計算的出現使圖書館存儲系統的擴展能力得到大大的提高。因為“云”提供無限的空間和計算能力，使得圖書館在社會變遷過程中不必再為海量數據存儲系統的擴展問題煩惱。同時也防止了圖書館海量數據存儲系統擴展時對原系統的摒棄和對存儲系統的重復建設。

（5）各圖書館無論規模大小都存在資金不足的現象，云計算模式的出現大大降低了海量數據存儲系統建設和維護成本，而云計算技術可以通過少量的費用讓圖書館獲得“云”中上百萬臺服務器提供的服務。云計算對用戶端的設備要求很低，圖書館管理員無需擔心相關硬件升級的問題，另外在“云”端有專業的工作人員維護硬件，無需圖書館管理員勞神。

3 云計算圖書館海量數據存儲的思考

云計算將圖書館海量數據存儲帶入了新的時代，是圖書館海量數據存儲的變革性突破。然而時代在變遷，圖書館及其用戶對海量存儲系統的要求也在不斷地提升，因此無論多么完善的技術都會遇到瓶頸問題，云計算技術當然也不例外。為了使圖書館海量數據存儲的云計算技術走的更遠，圖書館應該從各個方面找到云計算已經遇到或可能遇到的瓶頸問題，對其進行改進，使其更好的為圖書館和用戶服務。首先，在云計算模式下，各個加入云計算模式的圖書館之間可以通過有關的協議共享彼此的信息資源。［7 ］雖然這樣豐富了信息資源的內容，但同時也帶來了版權糾紛的問題。因此，為了解決版權問題盡快制定合理的解決方案乃當務之急。其次，云安全問題一直是人們心中的疑慮，云中上百萬臺服務器提供了數據快速備份和恢復機制，但云端的安全性是否也同樣值得我們信任呢？為了進一步保證設備和數據的安全，必須嚴格加強云端安全機制的建立和完善。

云計算為圖書館用戶提供了一個更為簡單、廉價的資源共享模式。然而任何事物都是機遇與挑戰并存，為了使云計算技術更加完善的應用，它就必須迎合了大部分用戶的需求，不斷解決云計算在應用過程中遇到的各種問題。只有這樣才能使云計算的圖書館海量數據存儲真正發揮其本身的價值。

參考文獻：

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［2］［3］周敬治，修蔽蔽.數字資源存儲系統的構建模式及比較研究［J］.情報雜志，2006，(11):106-108.

［4］劉姝.對高校圖書館建設數字資源存儲系統的思考［J］.大學圖書館學報，2008，(6):75-78.

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［6］周舒，張嵐嵐.云計算改善數字圖書館用戶體驗初探［J］.圖書館學研究，2009，(4):28-30.

［7］蔡炳育，陳慧賢.云計算與數字資源存儲問題分析［J］.巢湖學院學報，2009，(6):27-30.

作者簡介：杜海寧，男，浙江麗水學院圖書館館員。