深圳圖書館QoS規(guī)劃探析

劉 磊

（深圳圖書館，廣東 深圳 518036）

1 背景及概念

目前，深圳圖書館（以下簡稱深圖）完成了全館信息化基礎硬件設施建設以及軟件系統(tǒng)的試運行，搭建了服務于全館的多個業(yè)務子系統(tǒng)。深圖已經成為國內設備規(guī)模最大、系統(tǒng)功能最強的公共圖書館之一。

QoS（Quality of Service）即網絡服務質量，原指網絡提供更高優(yōu)先服務的一種能力，包括專用帶寬、抖動控制和延遲、丟包率的改進以及不同WAN、LAN和MAN技術下的指定網絡流量等，同時確保為每種流量提供的優(yōu)先權不會阻礙其他流量的進程。網絡必須滿足QoS要求才能確保數據傳輸的適當服務級別。隨著時代的發(fā)展，QoS被賦予了新的含義，比如科學設計硬件架構，以滿足各種業(yè)務系統(tǒng)的需求，充分利用設備性能以達到節(jié)能減排的效果，進行安全加固、安全審計，給予關鍵業(yè)務充分的可靠、可持續(xù)性等等。

不難看出，QoS這個來自網絡界的專業(yè)術語可以引申到現代圖書館信息化服務建設的方方面面。眾所周知，現代圖書館已經步入數字圖書館時代，其服務質量的高低在很大程度上取決于QoS的優(yōu)劣。

2 現代圖書館網絡應用分析與QoS實踐

2.1 核心數據庫服務

核心數據庫服務是圖書館的傳統(tǒng)業(yè)務以及目前的所有創(chuàng)新型業(yè)務圍繞的基石，QoS規(guī)劃的重點在于同時滿足高可用的持續(xù)服務能力、最高的安全性以及最高的性能表現。圖書館核心數據庫的QoS規(guī)劃見圖1。

圖1 核心數據庫的QoS規(guī)劃圖

服務器：UNIX小型機系統(tǒng)是最佳選擇，性能強勁，且架構基于多任務和易于擴展?？杀M量配置高可用的雙機集群系統(tǒng)，這樣可大大減少非計劃故障宕機時間。同時考慮到未來的業(yè)務發(fā)展，其性能應超前規(guī)劃，如配置多顆CPU，大內存。安全方面應為系統(tǒng)管理員及數據庫管理員設定單獨的賬戶，嚴格審計登錄行為。

網絡及網絡安全：配置雙光纖網卡，達到故障冗余以及負債均衡的目的，在整個網絡的防火墻端劃分單獨的網絡區(qū)域DMZ區(qū)（非軍事區(qū)），將核心數據庫服務器放置在這個區(qū)域，嚴格控制訪問IP以及端口，可以隔離來自外部網絡以及內部網絡的黑客入侵。

存儲及備份：雙光纖HBA存儲卡多路徑接入存儲，這種情況需要在服務器端安裝多路徑軟件，數據庫用戶表空間規(guī)劃在存儲系統(tǒng)上，安裝數據庫時采用裸設備方式，效率更高。

高端存儲一般擁有快照功能，快照分為指針快照方式和克隆快照方式，一般核心數據庫出于故障快速恢復、數據備份、大報表生成、軟件測試等目的，可以部署克隆快照，將快照卷掛接至測試服務器，進行以上業(yè)務操作，能大大減輕對核心服務器的資源消耗。

備份可以使用如ORACLE自帶的RMAN管理器，編寫自動備份腳本，并通過備份管理軟件備份至物理磁帶庫。

2.2 多媒體音視頻點播服務

目前圖書館音、視頻資源越來越豐富，音視頻、點播服務、數字資源建設等工作日益繁重。多媒體音視頻點播服務QoS規(guī)劃見圖2。

圖2 多媒體音視頻點播服務QoS規(guī)劃圖

圖書館需要從以下方面考慮優(yōu)化服務：

在存儲網絡方面，目前市場上的ISCSI存儲發(fā)展迅速，服務器連接存儲僅需一塊普通網卡，在數據中心機房搭建獨立的ISCSI存儲網絡，服務器配置單獨的網卡連接存儲，流量與服務網絡分離，無論是網絡架構，還是存儲網絡架構均很方便將來擴展需求。

在服務網絡方面，讀者對音、視頻服務質量的要求越來越高，因此點播服務占用帶寬較大，服務器必須單獨規(guī)劃網段，甚至可以在每臺服務器聚合捆綁兩條千兆鏈路，并可使用隨服務器攜帶的多路網卡智能捆綁和負載均衡軟件以實現鏈路的冗余和高帶寬。

在應用層面，視頻點播軟件通常具備多臺服務器智能負載均衡功能，將負荷自動均衡到多臺視頻點播服務器上，同時也可根據服務器實際負荷量，對并發(fā)點播數進行限制，從而保證點播質量。另外，優(yōu)秀的視頻點播軟件還具備資源調度機制，對于點播量較大的資源，會優(yōu)先保存在本地硬盤上進行緩存，綜合利用這些策略，科學地設置軟件參數，可以在很大程度上提高服務質量。

在資源層面，對數字資源進行細加工，按照不同的編碼格式存放，以便根據來自內網的點播和外網的點播請求進行區(qū)分，提供相對應的服務。

2.3 電子數據庫服務與數字資源長期保存

為了有效提升數字資源服務質量，圖書館應考慮以下幾點：

網絡通道：在設計網絡架構時，可為電子數據庫服務網絡應規(guī)劃單獨的VLAN，與其他服務網段隔離。圖書館一般都會設立獨立的電子數據庫閱覽區(qū)，客戶端最好也單獨規(guī)劃獨立的VLAN，因為每個商業(yè)電子數據庫都會在授權方面進行網絡訪問的IP控制。

服務器：這是QoS規(guī)劃中的難點，主要有以下原因：（1）不少商業(yè)電子數據庫對服務器環(huán)境要求不同，如有的需要服務器上安裝SQL Server，有的需要安裝Apache，這就需要配置多臺電子數據庫服務器；（2）電子數據庫的使用率不同，因此，服務器的負荷大小有非常大的差異；（3）存儲量要求不同，如深圖引入的多種電子數據庫中，數據量從幾百兆到十幾TB不等。

虛擬化技術可以很好地解決這些困難。如果存在多個單獨運行某一個電子數據庫的服務器，那么許多服務器的利用率可能只有10%～20%，虛擬化技術能大大減少需要的服務器數量，使得單個的服務器可以代替原先5個甚至更多的服務器，同時不會增加電力和制冷需要。專業(yè)的虛擬機軟件如VMware還可以根據服務器負荷情況在服務器之間進行均衡，這種方式以充分發(fā)揮硬件本身性能為基礎，不會增加電力和制冷方面的消耗。

存儲系統(tǒng)：電子數據庫服務的特點對存儲的性能無特殊要求，可以考慮使用高性價比的IPSAN存儲設備，存儲量大，配置靈活，門檻較低，且具備SAN的優(yōu)點，性能又相對較高，對于存放圖書館的電子數據庫資源非常實用。

圖書館可適當地加以應用存儲虛擬化技術，如Thin Provision（自動精簡配置）技術。以往用戶必須把存儲空間分配給不同的用戶和不同的應用，而每個用戶和應用都需要分配額外的空間來適應未來容量需求的增長，因此實際上存儲陣列中有大量的閑置存儲空間。而Thin Provision技術則可以根據該用戶或者該應用的容量需求現狀，動態(tài)并且實時地改變存儲容量資源的劃分，從而更加充分地利用磁盤陣列的有效存儲空間，降低用戶在購置存儲空間方面的成本。對圖書館而言，各種數據庫需要不定期的數據更新，這種存儲虛擬化新技術，可在很大程度上減輕圖書館規(guī)劃存儲時的煩惱。

應用系統(tǒng)方面：基于多種平臺、結構各異的各種類型的數字資源成為了圖書館的重要收藏源。圖書館書目、題錄、文摘、全文數據庫、電子期刊數據庫、電子圖書數據庫、網絡數據庫、自建的特色數據庫等數字資源與傳統(tǒng)的紙質館藏文獻共存，形成了豐富多樣的數字圖書館館藏體系。對此，深圖自主研發(fā)了電子資源統(tǒng)一檢索：此平臺基于HTTP協(xié)議，采用URL和WEB頁面分析技術，用于對圖書館購買的各種電子數據庫及其他專業(yè)網絡數據庫進行統(tǒng)一檢索。目前實現統(tǒng)一檢索的有50多種中外文數據庫，如CNKI的中國學術期刊、博（碩）士學位論文、報紙全文數據庫以及重慶維普數據庫、萬方數據庫、EBSCO、FirstSearch、INSPEC等。

2.4 城市街區(qū)24小時自助圖書館網絡應用分析

2006年10 月，深圖基于成熟的RFID（無線射頻識別）技術和全面開展的自助服務，首次提出“城市街區(qū)24小時自助圖書館”的服務模式。該項創(chuàng)新型業(yè)務的出現，要求圖書館必須為其設計單獨的網絡架構，提供24小時不間斷的服務，同時在機器上還應具備讀者現金處理功能，故QoS規(guī)劃考慮的重點是網絡的高可用性以及數據傳輸過程的安全性。自助圖書館規(guī)劃見圖3。

深圖為自助圖書館租用了25兆光纖線路，鏈路上采用中國電信提供的MPLS VPN加密專網服務，一方面保證了性能，另一方面考慮了安全性以及價格因素。

MPLS VPN網絡即多協(xié)議標記交換虛擬專網，這種網絡服務可以結合服務等級、流量控制等，為用戶在公共IP網絡上構建虛擬專網，滿足自助圖書館與總部間安全、快速、可靠的通信需求，并能夠支持數據、語音、圖像等高質量、高可靠性多媒體業(yè)務。自助圖書館的數據包括業(yè)務數據以及監(jiān)控數據，其中監(jiān)控數據還包括監(jiān)控視頻，可以充分利用MPLS VPN的特性，提高服務質量。

圖3 自助圖書館網絡QoS規(guī)劃圖

服務器方面也主要從高可用性，高性能方面考慮，部署集群系統(tǒng)以支持24小時不間斷業(yè)務，同時考慮到近幾年可能大量部署，因此服務器應考慮擴展性因素；備份工作主要應針對服務的快速恢復，可以應用虛擬磁帶庫來備份系統(tǒng)及服務系統(tǒng)，虛擬磁帶庫數據傳輸速度快，連接方便，數據可靠性高，一旦服務端系統(tǒng)遭到惡意破壞，或者無法預計的故障，也可保證在最短的時間內恢復服務。

3 結束語

今天，圖書館信息化建設已經成為信息化社會的重要組成部分。面對新時代的機遇和挑戰(zhàn)，現代圖書館業(yè)務不斷創(chuàng)新，圖書館的服務方式以及服務理念都在不斷地向前發(fā)展?？茖W的QoS規(guī)劃能有效提升圖書館的網絡服務質量，根據圖書館實際應用的多樣化需求，制訂科學合理的QoS優(yōu)化方案，更好地為讀者服務，正是圖書館核心價值的重要表現。

[1] 朱月梅.FCSAN與IPSAN架構在數字圖書館中的應用研究[J].圖書情報工作,2006(9):113-116.

[2] 潘瑜青.流媒體中的QOS控制[J].微計算機信息,2008(1):43-47.

[3] 楊光年.存儲技術的發(fā)展及整合與虛擬化應用[J].計算機與數字工程,2008(3):140-144.