基于云計算的圖書館信息平臺的構建

收稿日期：2011－03－09

基金項目：本文系東北師范大學人文社會科學校內青年基金項目《數字信息產品市場中的“檸檬問題”研究》（項目編號：07QN027）階段性成果之一。

〔摘要〕通過對云計算的概念和特點的分析，介紹云計算基礎設施的架構可以分為三類：公用云、專用云和混合云，進而指出云計算的服務集合。主要探討了云計算在圖書館中的運用優勢以及運用中應該注意的問題，在此基礎上，提出了基于云計算的圖書館信息平臺的構建模式，分析了云計算的基本架構，深入研究云計算在圖書館信息平臺中的運作模式以及云計算案例，并對云計算未來的發展及應用進行展望。

〔關鍵詞〕云計算；圖書館；信息平臺；構建

DOI：10．3969／j．issn．1008－0821．2011．08．012

〔中圖分類號〕G250.7 〔文獻標識碼〕B 〔文章編號〕1008－0821（2011）08－0047－05

Cloud-based Information Platform Library

Jiang Liyan

（Library，Northeast Normal University，Changchun 130024，China）

〔Abstract〕Through the concept and characteristics of cloud analysis，introduced the structure of the cloud computing infrastructure that can be divided into three categories:public cloud，clouds and mixed clouds exclusive，and then pointed out that the collection of cloud computing services.Focuses on the cloud computing advantage in the use of the library and the use of issues that should be noted that，on this basis，the proposed cloud-based platform for building the library information model，analysis of the basic structure of the cloud，dark Research into the information platform for cloud computing in the library mode of operation and in the case of cloud computing，and cloud computing and application of future development prospects.

〔Key words〕cloud computing;library;information platform;construction

世界正在步入IT革命和全球化的第二樂章——“云時代”。憑借“云”，蘋果、亞馬遜在線銷售音樂、電視、電影、電子書籍和數碼報紙雜志，谷歌免費提供檢索、電子郵件、衛星圖像、地圖、計算、數據保存等網絡服務［1］。云計算概念興起于2006年，于2009年發展得最為火熱。云計算的概念一提出就受到了各個領域的關注，Google、IBM、Amazon和Microsoft等大型的IT公司紛紛建立自己云計算平臺，提供相關的云計算服務。2007年10月，Google和IBM聯合宣布推廣“云計算”的計劃，包括卡內基梅隆大學、斯坦福大學、麻省理工學院、加州大學伯克利分校在內的多所高校都參加了該項計劃，我國的清華大學也于2008年3月加入了此項計劃。云計算在全球已經有了很多成功案例，如：亞馬遜的Amazon WebServices、谷歌的Google AppEngine、Salesforce的Force.com，這些案例均證實了云計算技術的可行性、穩定性和高效性。云的興起會變革IT行業，它將會深刻變革人們的工作方式和公司的經營方式［2］。

2009年5月22日，在北京中國大飯店中國電子學會隆重舉辦首屆中國云計算大會。2009年6月6日，用友公司在北京召開一年一度的技術大會，6家機構共同發起用友“云計算與NC高性能實驗室”，這6家機構均為國內研究云計算的領先機構，即中國科學院計算所網絡重點實驗室、清華大學高性能計算研究所、北京大學軟件與微電子學院、IBM、Intel、用友公司。這個強大的云計算商用實踐體系將保障“云計算”的應用價值得到切實發揮。

1 云計算概述

云計算是并行處理、分布式處理、網格計算、網絡存儲和大型數據中心的進一步發展和商業實現，云計算的基礎是“整合”的思想。云計算將所有的資源都集中在了云存儲中心，用戶只要使用簡易的終端，通過互聯網，就可以享受到云端提供的無限資源與計算力。用戶使用云計算的服務就像使用水電一樣，只需要一個終端完成輸入輸出，所有的業務和數據處理都由網絡完成，只要按照流量和服務向運營商支付費用即可，運營商負責維護存儲數據的數據中心和運行應用程序的服務器集群，也就是說運營商負責提供存儲空間、維護應用程序和保證信息的安全。

1.1 云計算特點

云計算以用戶為中心，提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡服務，使互聯網成為每個用戶的數據中心和計算中心，使用戶從以桌面為核心使用的各項應用轉移到以Web為核心進行的各種活動。云計算的特點主要表現在：

1.1.1 可靠的數據存儲

數據是云計算最主要的方面，擁有了數據，就擁有了互聯網。云計算提供了可靠的數據存儲中心，數據可以自動同步傳遞，并可通過Web 在所有的設備上使用，避免了用戶將數據存放在個人電腦上而出現的數據丟失或感染病毒等問題。

1.1.2 方便、快捷的云服務

用戶是云服務的對象，云計算時代，用戶不需要安裝和升級電腦上的各種應用軟件，只需要具有網絡瀏覽器就可以方便、快捷地使用云計算提供的各種服務。

1.1.3 強大的運算能力

云計算為網絡應用提供了強大的計算能力，完成普通計算難以達到的各種業務要求。

1.1.4 高擴展性

云使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務，只要用戶需要，各種資源和應用可以隨時添加到服務中來。

1.1.5 降低運行成本

云計算服務提供商的存儲成本、帶寬成本、計算處理成本等加起來也只有機構自身運營數據中心成本的幾分之一，這將有助于一些機構以比較低廉的架構成本進行運作。

1.2 云計算的基礎設施模式

云計算基礎設施的架構可以分為三類：

1.2.1 公用云

由第三方運行，許多不同客戶的作業在云內的服務器、存儲系統和其它基礎設施上混合在一起，用戶不知道運行其作業的服務器、網絡或磁盤上還有哪些用戶。

1.2.2 專用云

由單個客戶擁有，根據客戶需求提供基礎設施，包括服務器、網絡和磁盤，該客戶可以決定哪些用戶可以使用基礎設施和應用程序，控制哪些應用程序在哪里運行。

1.2.3 混合云

把公用云模式與專用云模式結合在一起。客戶部分獨自擁有云資源，部分與他人共享云資源。

1.3 云計算的服務集合

用戶根據自己的需要租用云中的任何服務，虛擬技術在云計算中的應用把云計算劃分為3個服務層，即以下3個服務集合：

1.3.1 軟件即服務（SaaS）

基于云平臺開發的各類應用服務，應用程序作為服務提供給用戶，應用程序的一個實例運行于云服務器上并為多個用戶提供服務。

1.3.2 平臺即服務（PaaS）

構建在云基礎設施之上，為云應用程序開發者提供一個平臺開發各種的云應用軟件，對開發環境抽象封裝和對有效服務負載封裝，即把開發平臺當作服務，并實現系統的有效服務負載均衡。

1.3.3 基礎設施即服務（IaaS）

由底層的硬件或虛擬機資源構成，提供計算、數據存儲和網絡通訊等資源。

2 圖書館云計算

2.1 云計算在圖書館的運用

2008年10月，Griffey J提出了“云圖書館員”（Cloud Librarians）的概念， 指出對云圖書館員而言最為重要的是在技術成熟時就能應用這種技術為用戶服務。在網絡時代，作為與IT 技術結合最為密切的領域，圖書館一直重視對先進IT 技術的研究與應用。在云環境下，圖書館借助云計算，在各項云服務的支持下，進一步提升自身的資源建設與服務提供能力，是一種與時俱進的趨勢。

云計算在圖書館業務中的一個重要應用是全國性的聯合編目云計算環境的建立。2009年4月，非營利性圖書館服務與研究機構——OCLC（Online Computer Library Center，聯機計算機圖書館中心）宣布推出基于World Cat書目數據的“Web級合作型圖書館管理服務”，是圖書館界接受云服務的重要標志性事件。更為重要的是，該平臺的協作性使得圖書館可以借助網絡的力量，通過共享館藏管理系統、身份管理，全面提升自身在資源發現、資源共享等方面的能力。目前OCLC提供的云服務更多的涉及動態數據的搜索，因而屬于基于動態數據的云服務，這在很大程度上標志著包括云計算在內的云服務開始在圖書館領域有了更為實質的應用［3］。

2.2 云計算在圖書館中的優勢

2.2.1 超強的數據處理能力

將云計算與數據挖掘技術相結合，增強物聯網的數據處理能力。伴隨著物聯網應用的不斷擴大，業務應用范圍從單一領域發展到所有的各行各業，信息處理方式從分散到集中，產生了大量的業務數據。運用云計算技術，由云模式下的幾百萬臺的計算機提供強大的計算能力，并通過龐大的計算機處理程序自動將任務分解成若干個較小的子任務，快速地對海量業務數據進行分析、處理、存儲、挖掘，在短時間內提取出有價值的信息，為圖書館提供服務［4］。

2.2.2 信息資源的整合

云計算的基礎是“整合”的思想，云計算提供商將所有的硬件能力集于一身，顯然，這些硬件中，除了提供計算能力的一部分之外，還包括為數不少的存儲類硬件，而對其“存儲內容”的整合和應用，也是云計算的核心內容之一。簡言之，不管信息用戶在何時何地，只要能連入互聯網，就能享受到圖書館的服務。用戶可以通過網絡獲取他們想要的文獻，他們無須理會界面之后的繁復運作，只需要關注獲取過程本身，全球圖書館的信息資源就能得到真正的整合和共享［5］。

2.2.3 降低維護費用

為了確保圖書館工作正常平穩的運行，圖書館人員需要經常對圖書館的計算機、服務器等終端進行維護、升級和更新。由于云計算模式對于用戶終端的配置沒有限制，因此，有關的技術人員不必在升級圖書館的相關硬件上煞費苦心，另外服務器的日常維護也由云服務提供商來提供，這樣相關人員的工作強度就會大大降低，從而能有更多的時間開展其他的工作。

2.2.4 海量的信息資源存儲能力

“云”中上百萬的計算機可以容納海量的數據，并可以隨時更新和增加，能夠存儲更多的數據。云計算提供了強大的存儲空間，能滿足海量信息的增長，為圖書館日益增長的數據提供解決的途徑。此外，云計算能夠為超復雜計算的聯合處理提供優于網格技術的支持。

2.3 云計算在圖書館應用中應該的注意問題

2.3.1 標準化問題

雖然云計算解決的問題一樣，架構一樣，但基于不同的技術、應用，細節很可能完全不同，導致平臺與平臺之間可能無法互通。目前在Google、EMC、Amazon等平臺上都存在許多云技術打造的應用程序，卻無法跨平臺。這樣一來，物聯網的網與網之間的局限性依舊存在。

2.3.2 數據安全問題

數據安全對圖書館至關重要。無論是書目數據、讀者數據還是流通數據，一旦丟失，后果都是不堪設想的。而館藏文獻數字化的數據，一旦丟失更令圖書館人心痛不已。物聯網從專網到互聯網，雖然信息分析、處理得到了質的提升，但同時網絡安全性也遇到了前所未有的挑戰。Internet上的各種病毒、木馬以及惡意入侵程序讓駕于云計算平臺的物聯網處于非常尷尬的境地。

2.3.3 信息資源共享中的版權問題

在云計算模式中，各個加入云模式的物聯網之間可能通過相關的協議彼此互相共享數據信息，而數據信息是與利潤掛鉤的，利潤的問題畢然帶來糾紛問題。因此，要想基于互聯網的物聯網能更好的發展，版權問題不能不考慮。

2.3.4 收費標準問題

因為建設一個“云計算”環境下圖書館信息資源共建共享模式，需要花費一定的成本，因而在云計算的計費模式上，要考慮到基礎架構的成本。我們可以汲取國外企業及同行的一些成功經驗，按照成本折算、數據的存儲量、計算量、存儲時間等方面來制定收費標準。

3 圖書館云計算信息平臺中的構建

圖書館云是云計算技術在圖書館領域的遷移，是未來圖書館信息化的基礎架構，包含了圖書館信息化所必須的一切軟硬件計算資源，這些計算資源虛擬化之后，向圖書館用戶提供以計算資源為形式的服務。云計算的出現，對于我們建立一個統一、開放、靈活的圖書館信息化平臺有著重要意義。在此首先介紹基于云計算的圖書館信息化平臺的架構，然后討論基于該架構的運作模式，最后介紹在云平臺之上的應用案例。

3.1 平臺架構

基于云計算的圖書館信息化平臺架構分為5層：

3.1.1 基礎設施層

基礎設施層，為高層提供計算、數據存儲和網絡通訊等資源，即提供IaaS，分為物理硬件子層和虛擬化子層。其中，物理硬件子層由各種真實的物理硬件組成，包括服務器、存儲器和網絡設備。虛擬化子層構建在物理硬件子層之上，利用虛擬化技術對底層硬件設備進行管理，向上提供計算、數據存儲和網絡通訊等虛擬資源，由各類虛擬機組成，當前主流的虛擬機軟件有VMware、XEN、Virtual PC和Virtual-Box等。

3.1.2 平臺服務層

該平臺提供開發環境，構建在基礎設施層之上，面向開發人員，為開發各類基于云計算的教育應用軟件提供開發環境和公用API等，即提供PaaS。公用API可以以Web Service的形式提供給開發人員，例如Amazon Web Services，從而免除了開發人員許多系統管理的操作。開發人員也可以使用公用API開發自己的Web Service。這些服務既可以直接面向用戶，也可以通過一組Open API提供給用戶。

3.1.3 云聯邦服務層

式對外提供抽象化的應用服務。該平臺用于將不同的圖書館本地系統、云計算的應用服務以及第三方公共服務集成起來，以統一服務接口方式提供給各用戶，降低服務集成難度，從而能形成高度集成的圖書館信息平臺，以統一的界面和操作方式為用戶提供服務。

3.1.4 應用服務層

即提供面向圖書館的SaaS，該平臺直接面向終端提供最終的應用服務。通過SOA構建應用程序是一種是松散耦合的，允許合成的架構風格。我們能夠根據SOA原則建立一個數據中心基礎設施，就是云計算。因此，它是一個面向服務的基礎設施。它采用了SOA的架構原則并且把這個原則應用到了一個基礎設施。

3.1.5 用戶接口層

在客戶端為用戶訪問教育云提供兩種接口：傳統的圖形用戶接口（GUI）和基于Web的接口。

借助于Web 2.0技術，教育云提供的服務主要為B/S結構，因此用戶只需要使用瀏覽器便可以訪問服務［6］。傳統GUI將作為Web接口的一個輔助手段，用于遠程登錄教育云上的虛擬機，訪問底層的資源。

3.2 運作模式

基礎設施層是整個架構的基礎，利用虛擬機技術在軟、硬件之間引入虛擬化層。虛擬化層的引入可為應用提供獨立的運行環境，屏蔽硬件平臺的動態性、分布性和異構性，支持硬件資源的共享和復用，并為每個用戶提供屬于個人的獨立、隔離的計算環境。平臺服務層對各種虛擬資源進行進一步封裝，免除開發人員許多系統管理的細節，為方便、快速開發基于云計算的應用軟件提供了基礎。應用服務層依托底層提供的計算、存儲和網絡資源運行。在用戶接口層，由于所有軟件運行在云上，用戶只需使用普通的PC機（甚至是PDA和手機等移動設備）和一個瀏覽器便可使用各類軟件，享受云計算提供的海量存儲和無限的計算能力。同時，由于用戶所有數據都存儲在云端，因此不需要擔心數據丟失。

在圖書館云中，基礎設施層由各個高校圖書館私有云和區域云共同建設和管理；應用接口層由圖書館云的各個管理機構共同協商制定，并最終實現標準化。為實現資源的有效共享和充分利用，圖書館云應對各層所提供的各種資源進行描述，建立圖書館云資源索引庫，用戶可根據應用的需求在圖書館云資源索引庫中進行檢索。由于云上的資源眾多，資源之間存在聯系，因此圖書館云資源索引庫除人可以理解外，還應該是機器可以理解，從而提高用戶檢索的準確性和資源使用的效率，語義網對資源的描述能力以及機器可理解的特性將是當前的可選技術之一［7］。

如何把圖書館的固有的數據中心部署成云數據中心呢？可以分為3步走。第一步，各個圖書館需要把原有的固化數據中心改造為適合云計算的單獨數據中心，稱之為云節點。第二步，建設一個圖書館全局管理系統，把多個云節點聯系到一點，成為圖書館系統內部的私有云，只為圖書館系統內部服務。第三步，各圖書館根據自己的發展狀況和發展特點，租用其他公用云設施，組合成混合云的圖書館平臺。

3.3 云計算案例研究

目前云計算在圖書館的應用并不多，但已經出現了一些重要案例，如圖書館集成系統方面有自稱亞洲首個SaaS的集成圖書館自動化解決方案的Cybrarian (印度)、WebFeat Exp ress跨庫檢索系統；OPAC強化應用方面LibraryThing For L ibraries，以及如亞馬遜API、谷歌圖書API等，也可歸入這一范疇。OCLC的“Web級協作型圖書館管理服務”即WorldCat Local的強化版于2009年7月上線；2009年5月機構庫二大開源軟件Fedora和DSapce合并為DuraSpace，也于2009年秋試用新產品DuraCloud，這是一個具有云存儲與云計算成本效益優勢的托管服務。對這些案例進行研究，從國內應用的角度評判這些應用案例的優劣，對于圖書館應對云計算導致的管理挑戰是極為必需的。

4 結 語

“云計算”不僅是一種技術，也是一種理念，“云計算”的理念也許比“云計算”的技術實施更重要。相信隨著圖書館界對云計算技術的關注以及云安全技術的日趨成熟，云計算會日趨完善，推動社會的進步，推動數字圖書館更好的發展。圖書館云是未來圖書館信息化建設的基礎架構，它向各種類型圖書館提供所需的信息化服務。當然，目前云計算的應用還處在探索階段，相信隨著圖書館界對云計算技術的關注以及安全技術的廣泛應用，我國數字圖書館的發展將進入一個嶄新的階段［8］。

參考文獻

［1］王鵬，黃華峰，曹珂.云計算：中國未來的IT戰略［M］.北京：人民郵電出版社，2010：1-2．

［2］張秀菊.云計算及其對企業信息化的影響［J］.北京石油管理干部學院學報，2010，（1）：75-76．

［3］黃華.基于圖書館云計算的信息安全對策研究［J］.中小學圖書情報世界，2010，（2）：58．

［4］Amazon Web Services［CP／OL］.http:∥aws.amazon.com

［5］肖鵬.云計算對圖書館事業的雙重影響［J］.圖書館學研究，2009，（8）：43．

［6］Tim OReilly，John Battelle.What Is Web 2.0［CP／OL］.http:∥oreilly.com/web2/archive/what-is-web-20.html，2005.

［7］Grigoris Antoniou，Frank van Harmelen.A Semantic Web Primer，2nd Edition［M］.London，England:The MIT Press，2008.

［8］王長全，艾，姚建文.云計算環境下數字圖書館信息資源安全策略研究［J］.情報雜志，2010，（3）：186．