數(shù)字圖書館的研究與架構(gòu)設(shè)計

摘 要：首先分析了數(shù)字圖書館的研究現(xiàn)狀和存在的問題，然后在對云計算相關(guān)的文獻資料及分析了國內(nèi)外的成功云計算實踐項目的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個基于云計算的數(shù)字圖書館服務(wù)體系模型，以期能夠為中國新型數(shù)字圖書館的構(gòu)建提供參考。

關(guān)鍵詞：云計算；數(shù)字圖書館；資源共享；虛擬化

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）01-0211-03

一、概述

隨著近年來信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，越來越多的移動終端需要接入了互聯(lián)網(wǎng)。因此，要求互聯(lián)網(wǎng)能夠處理大量數(shù)據(jù)，從而也帶來了更多的網(wǎng)絡(luò)負載。圖書館，作為一種信息服務(wù)的媒介，當(dāng)利用互聯(lián)網(wǎng)來為用戶提供信息服務(wù)時也面臨著越來越嚴峻的挑戰(zhàn)，比如某些通過互聯(lián)網(wǎng)來提供服務(wù)的圖書館服務(wù)器容易受到黑客攻擊，硬件設(shè)備也不能滿足越來越高的用戶的需求等。同時，信息表現(xiàn)形式也由原來的單一文檔向圖像、音頻、視頻等綜合多媒體資源發(fā)展。因此，單純依靠傳統(tǒng)的服務(wù)模式來對這些種類繁多并且大量的信息進行有效管理和利用，建立一個內(nèi)容豐富的資源共享數(shù)字圖書館己經(jīng)顯得力不從心了。

二、數(shù)字圖書館的研究現(xiàn)狀

中國在數(shù)字圖書館的研究尤其是信息資源共建共享方面取得了可喜的成績，但是在發(fā)展中依然有很多問題。主要表現(xiàn)在：

1.基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃性低，軟硬件的投入不平衡。當(dāng)前中國需要一套統(tǒng)一的數(shù)字圖書館發(fā)展規(guī)劃。另外，在數(shù)字圖書館的信息化過程中，往往只是考慮了信息服務(wù)平臺的硬件設(shè)備的更新，卻忽略了現(xiàn)有的軟件能否與新設(shè)備相適應(yīng)[1]。

2.信息管理的系統(tǒng)架構(gòu)不統(tǒng)一，信息難以集成。中國的數(shù)字圖書館行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的一套信息服務(wù)標準、評價體系和信息技術(shù)規(guī)程。各個數(shù)字圖書館都是基于自身需要而分別采用了不同的操作系統(tǒng)以及資源存儲方式與調(diào)用機制。其中，一些數(shù)字圖書館利用服務(wù)器—用戶機式的平臺架構(gòu)，而另外一些則采用了瀏覽器—用戶機的網(wǎng)絡(luò)平臺架構(gòu)，從而導(dǎo)致了信息資源在數(shù)字圖書館間的流通和共享的不暢。另外由于多數(shù)的數(shù)字圖書館在建設(shè)初期就缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致在信息化建設(shè)的過程中，各個圖書館獨立發(fā)展而自成體系，從而出現(xiàn)信息調(diào)度的困難，并使信息系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)，造成了極大的資源浪費。

3.信息資源的時效性差，信息資源建設(shè)滯后。由于各數(shù)字圖書館的應(yīng)用側(cè)重不同，系統(tǒng)兼容性差，缺乏信息處理的協(xié)調(diào)和合作，這種各自門戶的獨立給用戶使用造成諸多不便，另外，數(shù)字圖書館聯(lián)盟數(shù)據(jù)庫資源、專題發(fā)布與調(diào)整、特色自建庫和門戶網(wǎng)站等擴展功能的實現(xiàn)都極為不便。信息檢索的過程中也存在不能夠同時對所有數(shù)據(jù)庫進行檢索，無法對各個不同資源庫進行知識的匯聚與關(guān)聯(lián)的問題并且檢索方式復(fù)雜[2]。

4.服務(wù)手段傳統(tǒng)，受眾層面較窄。多數(shù)的數(shù)字圖書館目前還停留在簡單的參考咨詢、聯(lián)機目錄查詢及文獻檢索服務(wù)上，服務(wù)的手段傳統(tǒng)，方式被動，而具有更深層次定題服務(wù)與主動推送服務(wù)等特色及Web2.0互動式的服務(wù)和個性化服務(wù)數(shù)字圖書館還比較少見。

讀者現(xiàn)在已不再以單純的看書休閑和查資料為目的，而是以一種游者心態(tài)游覽網(wǎng)絡(luò)信息資源中心與知識的倉庫。因此，這就要求數(shù)字圖書館能夠為用戶提供個性化和立體化的服務(wù)，不斷進行服務(wù)創(chuàng)新來提高服務(wù)的質(zhì)量，以滿足用戶的多樣化和個性化需求。

上述問題自數(shù)字圖書館的誕生以來一直是其發(fā)展的瓶頸。雖然很多的學(xué)者和專家提出過改良措施，但收效甚微。“云計算”技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了數(shù)字圖書館的建設(shè)模式，下文將介紹一種基于云計算的數(shù)字圖書館結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，為數(shù)字圖書館解決以上問題提供一種全新的思路與方法[3～4]。

三、一種基于云計算的數(shù)字圖書館的模式設(shè)計

云計算不僅是一種計算的模式，更是一種計算機與互聯(lián)網(wǎng)的新的應(yīng)用模式。這種模式將動態(tài)的、可擴展的和虛擬化的資源相連接，為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供即時的訪問和分享，而其對相關(guān)的功能和資源的管理使用則可以部署在全球的任何地方所設(shè)有的服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心[5]。云計算應(yīng)用到數(shù)字圖書館的建設(shè)中，大大提升了圖書館服務(wù)能力，為其發(fā)展帶來了巨大性的變化。

1.基于云計算的數(shù)字圖書館體系架構(gòu)設(shè)計。本文所設(shè)計的這種基于云計算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺是一種系統(tǒng)服務(wù)平臺。該平臺通過分布式技術(shù)、并行計算及虛擬化等技術(shù)的應(yīng)用來擴展硬件設(shè)備與軟件的功能，從而將異地具有異構(gòu)操作平臺的數(shù)字圖書館的軟硬件資源進行有效結(jié)合。基于云計算的數(shù)字圖書館架構(gòu)（如圖1所示）。

基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層：位于整個框架的最底層，是基于云計算的數(shù)字圖書館進行云服務(wù)的基礎(chǔ)，它通過虛擬化技術(shù)將硬件與相關(guān)的管理功能資源相融合。主要包含有以下兩方面內(nèi)容。第一，通過將主機、網(wǎng)絡(luò)及存儲設(shè)備等硬件設(shè)施的分布式集群、虛擬和抽象化的處理，將其構(gòu)成一套整體的云計算和云服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，從而隔離內(nèi)部細節(jié)，使用戶從外邊看上去像是一個統(tǒng)一整體，從而在使用的時候不用去關(guān)心具體是使用的哪一臺服務(wù)器，從而只要輸入約定的設(shè)備調(diào)用命令就能夠得到自己想要的“云”服務(wù)和硬件資源。第二，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層在基礎(chǔ)設(shè)施的硬件分布式集群及虛擬化和抽象化基礎(chǔ)上，提供可以調(diào)用的數(shù)據(jù)的存儲管理和計算服務(wù)管理、負載及備份管理的接口功能。

平臺服務(wù)層：位于基于云計算的數(shù)字圖書館框架第二層，又叫管理中間件層。它負責(zé)信息、程序的運行、讀者需求及網(wǎng)絡(luò)安全等事件的管理工作。其中，信息資源管理模塊負責(zé)云計算中的信息資源節(jié)點進行均衡使用，并能夠監(jiān)測資源節(jié)點的故障，當(dāng)某一個節(jié)點產(chǎn)生故障之后，管理中間件層可以對其進行修復(fù)或者對其屏蔽，并且能夠統(tǒng)計資源的使用情況。任務(wù)管理模塊負責(zé)執(zhí)行讀者或者應(yīng)用所提交的任務(wù)，主要包括讀者任務(wù)的映像部署與管理、程序的調(diào)度與執(zhí)行、反饋管理等，是實現(xiàn)基于云計算的數(shù)字圖書館的一個必不可少的內(nèi)容。其中讀者管理可以管理和識別用戶的身份、提供用戶的交互接口、運行和管理讀者的程序并對讀者的使用情況錄進行計費等。安全管理模塊則主要是保障云計算的設(shè)施安全，避免遭到黑客的攻擊，其安全保障包括讀者的身份認證、訪問控制、病毒防護等。

應(yīng)用服務(wù)層：是基于云計算的數(shù)字圖書館體系架構(gòu)第三層，它是整個數(shù)字圖書館體系架構(gòu)的核心。應(yīng)用服務(wù)層能夠提供基于云的數(shù)字圖書館所需要的各種應(yīng)用軟件與服務(wù)。基于云計算的數(shù)字圖書館根據(jù)軟件即服務(wù)（SaaS）的應(yīng)用，根據(jù)不同的用戶需求，把軟件或應(yīng)用以租用的方式來提供給合作的圖書館與讀者使用，并提供數(shù)字圖書館核心的服務(wù)項目。這些服務(wù)項目主要有：書刊和數(shù)字資產(chǎn)的管理、公共信息的服務(wù)檢索、個性化的信息服務(wù)咨詢、統(tǒng)一的資源搜索、全文信息搜索、專題訂閱和推送及原文傳遞、代查代檢、科技查新、科技評估、企業(yè)競爭的情報、參考咨詢、RSS信息、信息服務(wù)的統(tǒng)計分析服務(wù)等等各式服務(wù)。它通過用戶的權(quán)限計費接口模塊來實現(xiàn)對用戶的管理、權(quán)限認證、平臺的計費和支付接口支持。通過系統(tǒng)管理與業(yè)務(wù)支撐模塊來對系統(tǒng)進行管理和對業(yè)務(wù)進行支撐，從而保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。

云客戶端層：是整個基于云的數(shù)字圖書館服務(wù)框架最上層，這是和云服務(wù)器通信的工具。通過此層，用戶使用云服務(wù)時將不再僅僅局限于計算機，可以通過任何能夠訪問云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的個人PC、瀏覽器及移動終端設(shè)備甚至是數(shù)字電視等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來隨時隨地地獲取資源和服務(wù)。

2.基于云計算的數(shù)字圖書館的實施。基于云計算的數(shù)字圖書館的實施一共可經(jīng)歷標準化階段、虛擬化階段和云實施階段。前兩個過程為云實施階段的基礎(chǔ)，云實施階段則是演進過程的整個最終的體現(xiàn)。當(dāng)數(shù)字圖書館的動態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施實施到最后定型階段時候，就利用其支持的動態(tài)的虛擬系統(tǒng)資源來獲得可以隨時隨地進行使用的標準的流程。當(dāng)前，隨著信息技術(shù)成熟和發(fā)展，基于云計算的數(shù)字圖書館的技術(shù)得到了重要的保障，數(shù)字圖書館可以利用不同云計算的模式提高自身服務(wù)能力。

基于云計算的數(shù)字圖書館的實施階段也是業(yè)務(wù)服務(wù)模塊的形成階段。依據(jù)服務(wù)對象不同，可以將此階段分為以下的幾種類型：（1）基于私有云的服務(wù)模式：本文設(shè)計的數(shù)字圖書館模型的私有云服務(wù)由一系列軟件構(gòu)成，能夠在私有云環(huán)境中使用，其提供的基本服務(wù)主要有：統(tǒng)一的權(quán)限認證、計時付費、支付、全文檢索、信息管理、信息發(fā)布、數(shù)字對象與下載、元數(shù)據(jù)的聯(lián)合編目、全局資源的調(diào)度等服務(wù)。以上的服務(wù)既能直接地面向數(shù)字圖書館實施，也可以通過一組Open API接口提供給圖書館使用。（2）基于公共云的服務(wù)模式：本文設(shè)計的數(shù)字圖書館的公共云服務(wù)模式用于實現(xiàn)數(shù)字圖書館及其合作機構(gòu)的一系列統(tǒng)一服務(wù)的集成。公共云的服務(wù)模式能夠把不同成員館本地的服務(wù)平臺和本區(qū)域的數(shù)字圖書館的公共服務(wù)平臺及其第三方的公共服務(wù)進行集成，從而以統(tǒng)一界面與操作方式來對外提供抽象化應(yīng)用服務(wù)，以保證區(qū)域的數(shù)字圖書館系統(tǒng)高度的集成同時保證靈活性。另外，此平臺還能夠為成員館Open API來提供托管的服務(wù)。（3）基于混合云的服務(wù)模式：數(shù)字圖書館的混合云服務(wù)模式能夠為成員館及用戶提供云服務(wù)，其中，這些服務(wù)主要有：館際互借、參考咨詢、特色庫加工軟件、數(shù)字資產(chǎn)管理和學(xué)位論文等服務(wù)。其成員館能夠按照需要租用一部分或者全部的服務(wù)，并且不需要為了重復(fù)的開發(fā)這樣相似功能的軟件而支付費用。數(shù)字圖書館本地的服務(wù)平臺，包括了本地的應(yīng)用基礎(chǔ)平臺與本地的應(yīng)用系統(tǒng)兩個部分。本地的應(yīng)用基礎(chǔ)平臺負責(zé)統(tǒng)一的服務(wù)注冊與管理、統(tǒng)一的監(jiān)控與日志的管理及單點的登錄、公共服務(wù)的發(fā)布、外部服務(wù)的訂閱等不同功能，并且還能夠提供負載的管理、狀態(tài)的管理等具有實時性地服務(wù)，簡化及自動化部署與管理的方式，從而保證了服務(wù)可獲得性與靈活性。本地的應(yīng)用系統(tǒng)則主要為數(shù)字圖書館來提供具體業(yè)務(wù)功能。

在所有的這三個階段中，大規(guī)模的物理資源集中階段主要是面向數(shù)據(jù)的中心物理組件與業(yè)務(wù)模塊，虛擬化階段則是面向數(shù)據(jù)的中心計算和存儲資源，而云計算階段則是最終面向用戶的服務(wù)。由圖2可知，當(dāng)基于云計算的數(shù)字圖書館在依次經(jīng)過這幾個階段演化以后，最終就可以把云服務(wù)最終推向給用戶。

四、結(jié)論

經(jīng)過幾年的發(fā)展，云計算已成為一種不能忽視的網(wǎng)絡(luò)計算和商業(yè)計算模式，本文探討了在數(shù)字圖書館中采用云計算的技術(shù)優(yōu)勢、云計算的數(shù)字圖書館的服務(wù)模式。而改進圖書館的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率，創(chuàng)造新服務(wù)模型與服務(wù)系統(tǒng)，已成為迫切要解決的問題。在對云計算相關(guān)的文獻資料及分析了國內(nèi)外的成功云計算實踐項目以后，設(shè)計提出一個基于云計算的數(shù)字圖書館服務(wù)體系模型，以期能夠為中國新型數(shù)字圖書館的構(gòu)建提供參考。

參考文獻：

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[4] 張健.云計算概念和影響力解析[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2009，（1）：15-18.

[5] 朱近之.對云計算的十大誤解[J].中國計算機用戶，2009，（2）：10-11.[責(zé)任編輯 王曉燕]

收稿日期：2012-10-18

作者簡介：郭嘉林（1984-），男，河南鄭州人，助理館員，從事數(shù)字圖書館研究。