云計算環境下數字圖書館動態云遷移方案研究

●馬曉亭，陳 臣

（蘭州商學院a.信息工程學院；b.網絡中心，蘭州 730020）

1 引言

隨著科技的發展，圖書館數字用戶已不滿足于傳統數字圖書館基于數字、圖像、語音的網絡簡單傳遞式服務，基于云計算與高速網絡的云個性化閱讀服務成為圖書館數字用戶服務新需求。

云計算技術將數字圖書館傳統的IT交付方式轉變為用戶個性化服務提供模式，云圖書館具有高效、經濟、可靠、安全的特點，特有的虛擬化與云基礎設施資源按需分配技術提高了云服務的靈活性、可擴展性、服務效率和數字圖書館災難恢復能力，并降低了建設和運營成本。因此，在經濟、安全、效率、可用前提下，將傳統數字圖書館基礎設施資源、用戶服務模式、系統應用與數據管理方法，合理、有效、安全、無縫地遷移到云計算環境，是加強云數字圖書館建設水平與提高云服務滿意度的保證。［1］

2 傳統數字圖書館遷移到云計算環境的原則2.1選擇正確的云服務提供商

傳統數字圖書館遷移到云計算環境中，實質上是將傳統數字圖書館的基礎設施資源設備、數據與用戶信息、云應用程序、用戶數字服務遷移到云服務提供商的云計算環境中。因此，云服務提供商的信譽度、云基礎設施資源狀況、技術實力、所提供的云服務內容與云安全保障水平，對數字圖書館開展用戶滿意的云個性化服務有較大影響。

在云服務提供商選擇上，應仔細分析其所提供的云服務內容，了解當云端發生安全問題時云服務商所提供的技術救援策略及賠償政策，云服務商在進行系統檢查及維護升級時對云圖書館可能造成的影響，以及未來隨著云圖書館業務需求增加云服務商的服務保障提升能力。此外，為了降低云圖書館用戶服務數據傳輸延遲，應根據云圖書館用戶保障范圍與云服務內容，選擇地理位置較近的云計算數據中心。［2］

2.2 制定有效的云遷移方案并進行評估

傳統數字圖書館應結合自身特點、云個性化服務需求與云服務供應商的云計算環境等因素，通過信息交互、建模對所制定的云遷移策略進行評估。評估的主要方面應包括系統遷移關鍵開銷和所承擔的風險因素，傳統數字圖書館遷移的主要系統、應用程序與服務，遷移的總成本與云服務收益率，遷移后未來云圖書館的服務、安全、運營、維護成本及效率。同時，還應對所制定的云遷移方案以基于云的建模方法進行風險評估，并對傳統數字圖書館云遷移過程進行模擬，依據模擬結果對所制定的云遷移方案進行優化，確保方案經濟、安全、高效，并具有一定冗余性。

2.3 選擇正確的遷移內容與優先級別

在傳統數字圖書館云遷移方案中，應依據服務業務持續性、可伸縮性、更低的總體擁有成本標準，來選擇正確的系統應用、組件與遷移服務對象，并制定合理的遷移次序與優先級別，提高傳統數字圖書館遷移到云計算環境的效率、安全性、可靠性，確保在云計算環境中云服務、云應用、云組件及云基礎設施之間具有較強的交互性。根據圖書館云業務內容及用戶個性化服務需求，應確保Email、會議軟件、Web應用、視頻托管、公用的應用程序組件、基本的辦公應用程序、批處理應用程序等內容遷移到云環境，并對部署在IaaS（基礎設施即服務）供應商上的云的參照系統進行測試，評估在多用戶環境下云基礎設施各種應用服務器、內存、云計算與云存儲資源的讀者云服務保障能力。［3］

2.4 關注云計算平臺與云應用系統兼容性問題

在圖書館云遷移中，可能存在租賃不同云服務商系統資源，或者在云系統數據庫、各種云服務應用軟件、開發平臺等資源購買中，存在采購多家廠商產品現象，從而導致數字圖書館整個云系統結構紊亂，發生基礎設施資源和操作系統不兼容問題，或者因遷移后的數據庫完整性問題而導致數據丟失和混亂。因此，遷移過程中要密切關注云計算平臺與云應用系統兼容問題，避免出現嚴重影響圖書館云計算及服務數據查找、存儲、遷移效率等問題。

2.5 確保云系統遷移安全高效

傳統數字圖書館向云服務商云系統遷移時，數據可能會途經不同的網絡與交換設備，為了確保數據安全，必須對服務數據進行加密，且加強關系到云圖書館信息安全與用戶資料的核心數據的加密復雜度。此外，在對云圖書館關鍵業務遷移中，要制定正確的遷移項目、步驟、時機，按照先普通應用后重點應用、先一般數據后關鍵數據的原則分批遷移，并聘請有資質的第三方對遷移后的云圖書館進行綜合評價與完善。［4］

2.6 綜合考慮全局因素，提高云系統自助配置水平

在傳統數字圖書館向云計算環境遷移中，應將云計算、虛擬化、云系統資源按需分配等技術作為關鍵技術綜合考慮，確保云用戶、云服務、云基礎設施、云存儲、傳輸網絡、云應用軟件等在遷移過程中有較高的安全性、穩定性及遷移后的云系統綜合效率。此外，將傳統數字圖書館靜態服務器、存儲設備和網絡轉移到虛擬動態分配的云資源池中，可采用自助配置模式來代替原來的靜態配置，并對云系統和用戶云個性化服務質量進行監控，提高圖書館云系統的健壯性、安全性、可用性和用戶服務效率。［5］

（4）公犬的去勢。治療前列腺膿腫的最為常用的方法。具體操作過程為陰囊部剪毛、清洗、消毒。左手沿著陰囊頸部握住犬的睪丸，將其輕輕壓向陰囊底部，使兩個睪丸正好位于陰囊縫際的兩側，固定住睪丸；切口分別位于陰囊縫際的兩側0.5 cm處，后手持刀平行于陰囊縫切開陰囊的皮膚和總鞘膜，且勿傷及睪丸實質，切口長3～4 cm，將睪丸輕輕的擠出陰囊。在睪丸上方的4 cm左右處，貫穿結扎精索，結扎要確實，以防術后出血。在結扎線下方1～2 cm處切斷精索，除去睪丸，精索斷端用碘酊消毒，傷口不用縫合，消毒即可。

3 云遷移風險管理與遷移策略

3.1 基礎設施的云遷移

為了提高云圖書館管理與運營效率，應根據云應用服務特點與管理效率最優原則，將部分應用如E-mail、云讀者論壇與個人博客、云數字圖書管理數據庫等，轉換成SaaS（軟件即服務）模式，作為云租賃服務統一交付云服務商管理。而對于云讀者客戶資料管理、用戶認證服務、云圖書館系統管理等關系云圖書館安全的核心應用與數據管理，采用自主或與第三方共同開發的管理程序運行于云基礎設施平臺之上，采用基礎設施即服務（IaaS）方式由云圖書館管理員管理。云圖書館與讀者信息管理數據具有數據安全級別高、總量小的特點，除采用加密等措施保護外，還應傳輸到與云圖書館數據中心相距較遠的存儲設備備份，確保數據災難發生時能及時還原。［6］

3.2 數字圖書館云應用的遷移

3.2.1 數字圖書館傳統應用系統云遷移策略

與傳統數字圖書館相比，云圖書館具有讀者數量龐大，以用戶為中心的個性化數字云服務定制方式是主要服務模式。同時，在信息處理上具有數據計算、存儲與傳輸海量、系統與服務安全性要求高的特點。因此，在遷移中，應根據應用程序的服務特性、軟件與云系統融合性能、云用戶個性化服務需求、云系統基礎設施資源性能特點，采用購買云服務的IaaS與PaaS（平臺即服務）方式，并結合云服務應用需求對云系統IaaS或PaaS進行修改，或者以重構PaaS和用SaaS方式替換。此外，對于云圖書館一些新的用戶需求與不易遷移的應用，則必須結合云系統特性與用戶需求重建。［7］

3.2.2 數字圖書館應用程序云遷移的主要內容

云計算環境下，傳統數字圖書館以文本、語音、圖像為主的信息傳輸式服務已不能滿足用戶需求，基于云計算環境下超級計算與海量存儲的云個性化服務，成為圖書館應用程序云遷移的主要內容。其主要服務模式為在傳統數字服務基礎上，開設站內Email、圖書館視頻會議、云用戶管理服務系統、Web托管、云應用程序開發、視頻托管、數字圖書館安全防范、公用的應用程序組件、基本的辦公應用程序、批處理應用程序等個性化云應用服務。此類云應用服務的特點是對云系統計算、存儲能力要求較高，要求云系統對數據有較強的即時處理與傳輸能力，能夠滿足讀者、作者、圖書館、出版商之間日益增長的多模式個性化信息交流，并在降低運營成本前提下提高云圖書館日常的管理、維護效率。

3.3 數字圖書館云數據遷移

傳統圖書館業務與管理數據高效、可靠、安全地遷移到云端，直接影響云圖書館系統運營效率與讀者個性化云服務開展的質量。如果系統在遷移中數據冗余大，有較多的垃圾數據，或者數據在云端存放的位置與方式不科學，則會降低云系統對數據存儲、讀取、處理、反饋的效率，降低云端服務質量，甚至會導致系統異常。

3.3.1 數據遷移策略

數字圖書館具有數據存儲結構復雜、數據量大、數據服務不間斷、不同類型數據安全性要求差異大的特點。針對其數據存儲需求，在保證整體數據一致性與較小差錯率前提下，應采用分次遷移方式將傳統數字圖書館數據分批遷移到云端。

3.3.2 數據遷移后的管理和監控

數據遷移到云端后，加強數據遷移后的管理和監控，是優化數據存儲結構，提高云存儲安全性的保證。雖然圖書館通過購買云服務商服務的方式，由云服務商負責云基礎設施及云應用的安全防護，但云圖書館可以通過加強操作系統、數據庫和應用程序的管理提高云圖書館的整體效率與安全。通過云服務商提供的監控功能，云圖書館應通過對讀者群的跟蹤、審計與分析，得出云應用程序、云服務、數據云存儲效率，并重點防范影響云圖書館安全的用戶與操作，確保讀者對遷移到云端的數據安全、高效、經濟、快速地訪問。

3.4 云圖書館虛擬系統的遷移

虛擬化技術將云圖書館劃分為可動態分配的資源池，具有資源集成化、模塊化、通用性、容錯以及高可靠性的特點，提高了云圖書館計算與存儲資源的利用效率，在降低建設成本的前提下實現了真正意義的低碳運營。為了提高云系統的可靠性與安全性，通過降低云虛擬化系統工作負荷來防止出現云熱點問題，可對云圖書館計算和存儲負荷過重的云虛擬系統進行遷移。

3.4.1 云虛擬系統遷移目的

云圖書館開展讀者云個性化服務時，熱點云空間因對CPU資源、網絡帶寬、內存資源消耗過大，造成節點負載過重而成為資源熱點。為了提高云圖書館存儲與訪問效率，云圖書館系統數據存儲通常采用分散式外部存儲方式。因此，云虛擬系統遷移實質，是將圖書館云虛擬系統從云資源池中的一個物理機遷移到另一個物理機，通過在目的機實現圖書館云服務無縫整合來均衡云服務器負載。

3.4.2 云虛擬系統遷移策略

當云圖書館基礎設施資源負荷過重，或者無法滿足閱讀高峰云用戶服務需求時，虛擬機動態遷移是在主機之間進行負載均衡的重要手段。云圖書館管理員可通過審查云虛擬系統工作日志來判定需要遷移的虛擬系統，確保目的主機有足夠的CPU資源、網絡帶寬和內存來接受被遷移虛擬機。同時，對遷移進程所需使用的各種資源進行30%預留，防止因動態遷移過程占用較多云資源而對遷移效果產生影響。

虛擬化技術屏蔽了云基礎設施硬件資源的異構性，云系統底層的基礎架構對用戶來說是不透明和不相關的。但在虛擬化遷移目的機選取上，盡量選擇結構相同的虛擬機監控器，并采用相同的遷移協議與內存遷移算法，確保云虛擬系統平臺的移動性、負載均衡和容錯性。

3.5 數字圖書館云遷移的安全性

在數字圖書館云遷移過程中，應加強圖書館管理員對云系統的安全訪問控制，按照數據安全級別為管理員、云供應商和不同用戶劃分不同的管理、訪問權限，并對核心數據采用AES256位方式進行加密，防止數據被竊取、篡改、感染病毒與惡意軟件而丟失對云系統的控制權。此外，要對遷移的圖書館云系統和云基礎設施資源科學規劃，不能僅考慮云遷移成本而影響云系統計算性能、快速融合能力、可用性與擴展性，確保遷移后的云應用程序和數據是正確、高效、安全、經濟的。在云基礎設施資源選擇上，盡量減少所租用的云數據中心與用戶的距離，確保傳輸帶寬與云圖書館計算、存儲能力相匹配，防止出現傳輸瓶頸而影響云圖書館用戶閱讀效率。在云遷移完成后，應聘請有資質第三方對云圖書館進行整體評估、調試，確保圖書館云系統結構與遷移成本支出最優化。

4 結語

傳統數字圖書館將系統管理、應用服務、業務數據、計算與存儲資源遷移到云端，在云計算環境下創新并擴展了數字服務模式，提高了圖書館云系統工作效率與云服務水平。在云系統遷移過程中，只有堅持以用戶云個性化服務需求為中心，認真分析原有數字圖書館建設與服務特點，采用科學、簡單、有效、靈活的云遷移策略，才能確保遷移后的云圖書館安全、高效、經濟、便捷地為用戶服務，構建讀者滿意的云數字圖書館。

［1］李伯虎，等.一種基于云計算理念的網絡化建模與仿真平臺--“云仿真平臺”［J］.系統仿真學報，2009，21（17）：5292互5299.

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［3］李運發,等.基于虛擬機負載遷移的資源調度機制［J］.華中科技大學學報（自然科學版），2009，37（9）：45互48.

［4］ LIUZhi-xin，edal，XUELiang.Energyandnodedegree synthesized clustering algorithm for wireless sensor net works［J］.Journalof Software，2009，20（Sup）：250互256.

［5］王慶波，等.虛擬化與云計算［M］.北京：電子工業出版社，2009：212互220.

［6］ Hines M R，Gopalan K.Post-copy based live virtual machine migration using adaptive pre-paging and dynamic self-ballooning［J］.In：ACM/Usenix International Conference on Virtual Execution Environments，Washington DC，2009.

［7］童曉渝，等.公眾計算通信網架構及關鍵技術［J］.通信學報，2010，31（8）：134互140.