淺論云計算應用于高校數字圖書館建設

蔣 映

(湖南大眾傳媒職業技術學院 圖書館，湖南 長沙 410100)

高校數字圖書館建設歷經十多年發展，在數字資源、特色技術以及網絡服務等方面都取得了較好效果，但同時也存在著不少問題。首先，設備難以做到物盡其用。由于缺乏科學論證以及設備更新速度較快，一些巨資引進的存儲、服務、安全等設備，還沒有完全使用，就面臨“淘汰”。其次，資源雷同導致效率不高。高校采購的知網數據庫、萬方數據庫、超星圖書館等國內外數據庫，有相當部分內容存在資源雷同現象。最后，管理欠缺造成資源浪費。高校數字圖書館中，采用的軟硬件管理平臺，相互之間兼容性差，加之更新頻繁，從而出現資源浪費。

自2006年，谷歌在“Google101計劃”中提出“云”概念理論后，圖書館界認為，云計算對于數字圖書館建設具有重要現實意義,對于信息存儲、信息處理、數據運轉、資源共享，有著深刻影響。

一、云計算概念及主要技術

何謂“云計算”？谷歌大中華區總裁李開復認為：互聯網是一片“云”，“云計算”就是云上的海量數據存儲；無數的軟件和服務置于“云”中；服務和軟件均構筑于各種標準和協議之上；只要借助一個瀏覽器，就可以通過各種設備(手機．電視、汽車、手表等等)連接上“云”。[1]從學理上說，作為一種基于互聯網的超級運算模式，“云計算”是分布式計算、并行計算、網格計算的一種發展。云計算的基本原理是運用非本地或遠程服務器(集群)的分布式計算機，為互聯網用戶提供存儲、計算以及軟硬件等各種服務。[2]

不難發現，云計算是一種基于互聯網，能夠實現超級計算的理念和模式。要實現云計算，需要有多種技術手段，通過軟件對硬件資源實行虛擬化管理、調度，從而形成一個虛擬化的資源池，將PC電腦、手機等各種設備上的信息、處理器等集中起來，實現協同運作。

云計算有許多優點。云計算中的互聯網軟件、硬件都將成為一種資源，可以提供給需要的用戶使用。像Google App Engine，用戶可以使用谷歌Web應用所需要的軟硬件平臺，進行所需要的設計開發。在云計算中，用戶還可以對資源進行擴展、配置，滿足使用需求變化。哈根達斯公司使用Salesforce.tom，在自已公司的CRM系統中，根據業務改進需求，動態刪除、添加應用模塊。用戶使用云計算中的資源，只需按照實際使用情況付費。華盛頓郵報租用亞馬遜的虛擬服務器，進行報社文檔轉換，使用1407個小時，費用不到150美元。

云計算的主要技術有虛擬化使用、分布式存儲、海量化處理。這些技術能夠解決互聯網平臺的周期管理、大規模存儲通信等問題，做到資源按需使用按量收費。

云計算虛擬化使用技術。用戶使用云計算虛擬化技術，可以訪問的資源，可以是網絡、內存、存儲等硬件資源，也可以是應用程序、系統等軟件資源。由于提供了標準的接口，這一技術能夠為用戶簡化訪問、管理各類IT資源的過程。不論是最終用戶，應用程序抑或是服務，都可以成為虛擬化技術的使用者。虛擬化技術使用的范圍也較為廣泛，可以是服務器，也可以是存儲設備，還可以是系統、軟件、網絡等。

云計算分布式存儲技術。互聯網中，過大的存儲需求，往往單臺服務器存儲有困難，運用云計算分布式存儲技術，可以調動多臺服務器來滿足超大量的存儲需求。不過，這一技術應用時，需要將存儲資源抽象表示，并統一管理，還要保證存儲數據的安全可靠。谷歌公司設計的谷歌文件系統，是云計算分布式存儲技術的代表。谷歌文件系統，考慮節點實效問題的大量存在，設計了自動恢復功能；系統參數較為特殊，可以包含海量小文件；可以通過文件追加操作，提高讀寫速度。

云計算海量化處理技術。數字圖書館建設中，許多數據的統計和分析都是海量級別的。單臺計算機由于性能和可靠性等問題，不能滿足處理海量數據的需求。云計算海量化處理技術基于互聯網，將海量的處理任務，分解成子任務，在不同的計算機中完成。

二、云計算在高校數字圖書館建設中的運用

高校數字圖書館建設運用云計算，主要體現在信息存儲、信息處理、數據運轉、資源共享等四個方面。

(一)運用云計算實現信息存儲虛擬化。高校數字圖書館的建設及其運轉，要求數據能夠共享備份，并能實現調整存儲訪問。云計算的虛擬存儲系統，能夠滿足高校數字圖書館在這方面的要求。云計算的虛擬存儲系統，還能適應高校數字圖書館海量信息的增長，提高數字圖書館對網絡復雜環境的適應性，有效地存儲、備份海量數據。因此，云計算的虛擬存儲系統，為高校數字圖書館的建設、運轉提供了重要保障。

目前，不少高校采用的云計算虛擬存儲系統為DuraSpace開源系統。美國14所大學在2009年，獲得美國國家科學基金會的百萬資助，開展云計算研究。研究數字內容管理存儲的DSpace，聯合開源軟件Fedora，研發成功DuraSpace開源系統。DuraSpace開源系統，不僅在云計算方面具有成本效益優勢，還能夠實現數字內容的超長期保存和反復使用，很快成為國內外高校數字圖書館的倉儲系統。

DuraSpace開源系統可以通過Web進行訪問，也可以通過數據中的插件進行訪問。DuraSpace開源系統提供的服務包括視音頻、圖片、數據集、文本備份等。用戶使用DuraSpace開源系統非常靈活，因為系統是通過不同供應商、不同地域實現資源保存，能夠啟用的副本數量也較多，從而可以滿足用戶的彈性需求。像DuraSpace開源系統這類高校數字圖書館采用的云計算虛擬存儲系統，會建立一個“虛擬存儲池”，使得高校數字圖書館中，原有的NAS、DAS等機構存儲設備匯集于一起，從而實現系統性能的最大化，消除數據存取的瓶頸，減少數據尋找的時間，加快數據訪問速度。

另外，云計算虛擬存儲系統還能做到對高校數字圖書館數據的無縫管理。高校數字圖書館中的各種格式資源數據，如音視頻、文字圖片等，都聚集在“虛擬存儲池”中時，虛擬存儲管理系統會統一處理訪問這些數據帶來的數據冗余、分層存儲、高速備份等各類問題，從而實現數據資源的無縫管理。

(二)運用云計算實現信息處理海量化。在高校數字圖書館建設中，有些數據的處理量非常巨大，像倒排索引各類資源數據庫、掃描識別大量圖文信息、轉換各類多媒體數據的儲存格式等，數據處理的規模經常會達到TB級，甚至是PB級別。海量化處理信息，是云計算的優點。面對海量信息，云計算能夠實現大量化分析存儲、讀取信息，其信息的讀取操作頻率甚至遠遠高于信息自身的更新速度。云計算為高校數字圖書館低成本、高速度的處理海量數據，提供了新的方式。云計算支持高校數字圖書館用戶，使用映射化簡編程模型，實現數據讀取。映射化簡編程模型，可以讓用戶實現大規模數據的處理。這一模型先是通過映射程序，將海量化的數據，分割成互不相關的子塊；然后，通過調度不同地域范圍的計算機，進行分布運算；最后，化簡程序，會將運算結果進行匯整，傳遞給用戶。

映射化簡編程模型的運轉包含五個步驟：文件輸入、文件分配、中間文件寫、映射運行、結果輸出。由于中間文件寫的減少，減少了網絡帶寬壓力，也減少了寫的時間。云計算處理海量化信息時，還具有無線接入功能。用戶通過虛擬服務器，能夠獲得一個十分透明的使用環境，不需要了解數字圖書館內部復雜的環境，就可以訪問使用高校數字圖書館，獲得所需電子資源，大大提高了高校數字圖書館的效率。所以，通過云計算實現高校數字圖書館信息數據的海量化處理后，用戶可以通過手機等便捷方式實現對資源的訪問。

如果，基于云計算的信息海量處理技術與基于云計算的信息存儲虛擬化技術，結合使用，云計算的信息海量處理結果，可以直接保存在云計算的信息存儲虛擬化設備上，對于本地資源而言，占用的量將更小，使用的網絡流量也將減少，時間、成本都會隨之減少，從而更好的解決了海量信息數據的存儲問題。

(三)運用云計算實現數據運轉高效率。高校數字圖書館正常安全運轉的核心設施主要是數據中心。邏輯上的數據中心，涵蓋軟件和硬件。數據中心安裝的各類程序以及提供各種服務，是軟件；數據中心的計算機設備、支撐系統等基礎設施，是硬件。云計算概念和理念運用到高校數字圖書館建設中，就是由虛擬平臺軟件管理PC服務器等硬件資源，通過虛擬機按需分配計算資源，使得計算資源從物理的轉換為邏輯的。

F大學圖書館，在云計算虛擬化之前，基本通過PC機、PC服務器加上IDE陣列，進行數字化，系統故障不斷。后來，F大學圖書館，在購進高性能服務器、新添電子圖書等數字化資源后，通過云計算對數字資源進行了虛擬化，較大提高了資源的使用效率。特別是運用NAT轉換端門映射這一虛擬技術，使得系統受到外部入侵的途徑減少，保證了系統安全。

雖然，云計算還處于初步運用階段，不過，隨著云計算的技術發展，運用規模擴大，高校數字圖書館建設可靠、安全的云存儲、云服務將成為趨勢。當前，不少高校在數字圖書館建設中，主要通過借助云服務公司，解決圖書館的云計算問題。也有不少高校的數字圖書館建設，通過構建云計算管理平臺實現。這些高校將自已本館的“云”，通過云計算管理平臺，與全世界不同地域范圍內的其他高校數字圖書館整合起來，統一使用資源，對信息進行分布式、協作化、智能化處理。

不管怎樣，云計算能夠使得高校數字圖書館提高效率，有數據表明，采用云計算之后的高校數字圖書館服務器的使用率從平均值6%-7%提高到60%左右，在高峰使用率從40%左右提高到85%左右。[3]

(四)運用云計算實現數據資源共享化。不同的高校在數字圖書館建設中運用云計算，可以實現對基礎設施等資源的共享，從而較大程度降低建設數字圖書館的成本，另外，效率不僅不會降低，還會得到大幅度的提高。云計算，能夠使得在異構分布環境處于不同高校的海量數據信息，得到統一整合，實現高校之間在信息數據資源方面的智能共享，用戶只需要訪問虛擬服務器，接入統一接口，就能夠在不同高校之間獲取數據資源，從而極大提高了高校數字圖書館資源的利用效率。

國內高等教育文獻保障系統，近幾年來，將云計算技術確定為系統的技術發展路徑。系統結合云計算等技術，設計開發高校數字圖書館云服務平臺。國內高等教育文獻保障系統云計算服務平臺，可以將國內高校數字圖書館資源、服務進行整合，形成一個整體，能夠實現對服務的動態管理、支配，既能夠滿足不同層次規模高校建設自身數字圖書資源的需求，實現館際資源的共享共建，也支持高校圖書館之間的協作，使得每一個高校的數字圖書館用戶都能夠參與到資源共享中來。

三、云計算應用于高校數字圖書館需要注意的問題

技術是把雙刃劍。云計算作為一種新的理念、技術，能夠為高校數字圖書館建設帶來新的機遇，但是，在高校運用云計算建設數字圖書館過程中，也需要注意一些問題。

首先，高校在數字圖書館建設中，應該注意選擇具有可替代性的云計算供應商。考慮云計算供應商，既要從價格、技術、信譽等方面考察，更要從技術的可替代性角度選擇，如果云計算設備不能在不同供應商之間實現轉移，高校數字圖書館的建設將會被云計算供應商綁架，導致后續數字圖書館技術升級成本過高。

其次，與第一個問題相關的可替代云計算供應商，應是基于共同標準的云計算技術。不同云計算供應商之間能夠具有可替代性，根源在于這些供應商的云計算具有共同標準。當前，由于云計算處于初始發展階段，技術標準問題是這一技術當前發展的主要難題。不同云計算供應商之間，由于缺乏共同技術標準，導致技術的兼容性欠缺。對于圖書館行業，關注的標準可能需要更加廣泛一些，比如不但需要程序交互接口的標準化，而且需要支持不用再編程的可交互接口，支持數據的標準化等等。[4]

最后，高校數字圖書館建設中，使用云計算，還要注意數據保密和知識產權問題。由于云計算技術的使用往往超越國界，不同國家的政策對于云計算中的數據安全具有極大的影響。比如美國政府曾勒令微軟公司停止某些國家的MSN服務，類似的政策極有可能導致云計算安全問題產生。需要指出的是云計算會導致企業和個人可以對非我所有的數據進行整合、挖掘，形成新的產品和服務，這新產品和服務的產權，是屬于原屬內容擁有者還是屬于數據整合挖掘企業、個人，目前，這一產權問題，在傳統法律上還找不到界定。

[參考文獻]

[1] 李開復. 擁抱云計算 把握商機[J]. IT時代周刊，2009(1): 28.

[2][3] 王平. 云計算關鍵技術在數字圖書館中的應用研究[J]. 情報資料工作，2010(5): 52.

[4] 胡小菁，范并思. 云計算給圖書館管理帶來挑戰[J]. 大學圖書館學報，2009(4): 10.