云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型的構(gòu)建

互聯(lián)網(wǎng)上大量的醫(yī)學(xué)信息資源對醫(yī)學(xué)科學(xué)研究工作具有舉足輕重的作用。但如何有效利用優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源為醫(yī)學(xué)科研工作者提供服務(wù)一直是信息工作者關(guān)注的課題。目前存在的對資源開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)保護不力、資源開發(fā)平臺和運行環(huán)境無法兼容、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的異構(gòu)性與分散性等問題對資源的有效利用造成障礙[1-2]。云計算可利用最小化的客戶端實現(xiàn)復(fù)雜高效的處理和存儲[3]，若將云計算推廣到網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)中，無疑會極大地提高資源的利用效率。

1 云計算概述

云計算(cloud computing)是隨著計算機技術(shù)、存儲技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種嶄新的計算模型。其基本原理是以互聯(lián)網(wǎng)為中心，用普通設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，將大量計算資源、存儲資源、軟件資源、硬件資源鏈接在一起，形成巨大規(guī)模的共享虛擬IT資源池，用戶所需的服務(wù)運行在“云端”[4-5]；用戶所處理的數(shù)據(jù)保存在互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心是云計算的基礎(chǔ)，要保證有足夠強的計算能力和足夠大的存儲空間供不斷擴展的用戶群使用。其正常運轉(zhuǎn)和維護由提供云計算服務(wù)的企業(yè)負責(zé)，在任何時間和任何地點用戶只需通過互聯(lián)網(wǎng)進行簡單的操作即可方便地獲得所需服務(wù)。云計算體現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)就是計算機的思想”，為計算機用戶提供安全、可靠、快速、便捷、透明的數(shù)據(jù)存儲和計算服務(wù)[6]。

云計算作為一種新的計算模式，具有高可擴展性、高可用性、按需服務(wù)等優(yōu)點。

第一，低成本。軟硬件的維護由云計算提供者負責(zé)，用戶只需支付一定的費用，不需要再投入大量的人力財力，應(yīng)用程序的運行在“云端”，應(yīng)用程序的更新也在“云端”自動完成。

第二，良好的數(shù)據(jù)和應(yīng)用共享能力。不同操作系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)和應(yīng)用的共享較復(fù)雜，云計算環(huán)境下用戶可通過終端設(shè)備連接到“云”不同的操作系統(tǒng)，共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用，不用考慮不同操作系統(tǒng)之間的兼容性，用戶的數(shù)據(jù)和應(yīng)用需要在不同的終端設(shè)備間共享，只需訪問“云端”即可方便獲得。

第三，安全性、可靠性高。在“云”里，一臺計算機的崩潰不會影響存儲的數(shù)據(jù)，這是因為“云”會自動備份存儲的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的位置和組織方式對用戶是透明的，用戶不需關(guān)心數(shù)據(jù)存儲的位置、數(shù)據(jù)是如何組織的，只需通過服務(wù)商提供的使用接口存儲數(shù)據(jù)即可。此外，云計算環(huán)境會設(shè)置嚴(yán)格的權(quán)限，可以幫助用戶放心地與指定的人共享數(shù)據(jù)。

第四，良好的可擴展性。一是計算能力的可擴展。用戶在云計算環(huán)境下，可以支配整個云的計算能力，這種計算能力的可擴展性是顯而易見的。二是存儲能力的可擴展。用戶的海量數(shù)據(jù)存儲在“云端”，這種存儲能力的可擴展性事實上是無限的。三是數(shù)據(jù)獲取方式可擴展。云計算環(huán)境下，用戶獲取數(shù)據(jù)的方式不受時間、地點和設(shè)備的限制，可以隨時隨地通過各種終端設(shè)備(手機、電腦、iPad等)獲取所需數(shù)據(jù)和服務(wù)。

2 網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源及其利用存在的問題

網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源主要包括生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫、醫(yī)學(xué)新聞、醫(yī)學(xué)教育、醫(yī)藥市場資源等[6-7]。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源利用主要存在以下問題。

一是利用效率低下。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源對醫(yī)學(xué)工作者和醫(yī)學(xué)科研人員具有重要作用，但由于知識產(chǎn)權(quán)保護不力，各類資源開發(fā)者的切身利益受到損害，導(dǎo)致資源開發(fā)者不愿共享自己的資源，資源的開發(fā)和利用之間未形成一種有效的互動和平衡。

二是不兼容性對有效利用造成障礙。不兼容性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源開發(fā)平臺和運行環(huán)境無法兼容，這是有效利用網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的巨大障礙。另外，用戶使用中也可能碰到格式不兼容的問題，因為網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的有文檔型、圖片型、數(shù)據(jù)庫型、音頻型、視頻型等多種格式。

三是搜索引擎萬能論失效。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源非常豐富，但又良莠不齊，用戶能否檢索到自己需要的、有價值的資源最為關(guān)鍵[1]。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源只有被充分利用，才能體現(xiàn)其最大價值。而要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源價值的最大化，僅僅依靠搜索引擎已經(jīng)力不從心。搜索引擎為我們搜索信息提供了極大便利，但其查準(zhǔn)率、查全率卻不理想，往往漏檢用戶所需的有價值的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源，因此并不能幫助我們解決所有問題。

四是分散性和異構(gòu)性影響網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的有效組織和利用。從空間角度看，多格式、大量相關(guān)網(wǎng)頁分散在各類醫(yī)學(xué)專業(yè)網(wǎng)站、醫(yī)學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫、醫(yī)學(xué)工作者的個人博客及非專業(yè)網(wǎng)站；從時間維度看，新媒體形式不斷出現(xiàn)，與之相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源繼而出現(xiàn)，異構(gòu)性成為有效組織和廣泛利用網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源面臨的首要問題。

3 云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型

云計算具有高可擴展性、高可靠性和安全性等優(yōu)點，可為用戶提供簡單、便捷、可配置的服務(wù)，滿足不斷增長的海量數(shù)據(jù)存儲的要求[6]。

鑒于此，云計算環(huán)境下，面對網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的海量增長，需要通過虛擬化技術(shù)、分布存儲技術(shù)、并行計算技術(shù)等將分散在網(wǎng)絡(luò)不同地方、格式多樣、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源以相對集中的方式展現(xiàn)，實現(xiàn)云提供商負責(zé)下的資源動態(tài)更新。

針對目前網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的利用現(xiàn)狀，結(jié)合云計算的特點，在云計算環(huán)境下構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型(圖1)，對有效整合異構(gòu)環(huán)境的資源、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)，避免重復(fù)建設(shè)醫(yī)學(xué)信息資源、減少人力財力的浪費、提高資源共享和利用具有重要作用。該模型由基礎(chǔ)設(shè)施、管理平臺、應(yīng)用軟件、云客戶端四部分組成，采用云計算環(huán)境下的虛擬技術(shù)、分布存儲技術(shù)、并行計算技術(shù)等將硬件資源、軟件資源等抽象為服務(wù)，為不同需求的用戶提供服務(wù)[8]。

圖1 云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)

基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層向用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，用戶無需關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施所處的位置和屬性，可通過統(tǒng)一接口直接操作或使用基礎(chǔ)設(shè)施的部分資源。通過虛擬化技術(shù)，將普通機器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲器、硬件基礎(chǔ)設(shè)施與設(shè)備等建設(shè)為資源池，進行統(tǒng)一調(diào)度、分配和使用。數(shù)據(jù)中心是云計算環(huán)境構(gòu)建的基礎(chǔ)，因此基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層除了向用戶和上層提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)外，還需將普通機器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等連接起來構(gòu)成數(shù)據(jù)中心。

3.2 管理平臺服務(wù)

管理平臺服務(wù)層在基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層之上，由公有云管理平臺、私有云管理平臺、安全管理和故障管理4部分組成。這4部分相互協(xié)作，構(gòu)成有機整體共同管理云計算環(huán)境。

公有云管理平臺主要負責(zé)數(shù)據(jù)庫、導(dǎo)航資源、常規(guī)數(shù)據(jù)資源等的日常管理、運行和維護，為用戶提供豐富的、個性的信息資源。

私有云管理平臺主要負責(zé)重要常規(guī)信息資源、敏感信息資源(如版權(quán)保護信息、用戶權(quán)限信息)等的管理和維護。對于這些資源，不同用戶有不同的使用權(quán)限。本地用戶有權(quán)限閱讀和修改，普通用戶只能使用部分開放的資源，且只能讀取。

安全管理主要負責(zé)常規(guī)信息資源的管理和調(diào)度，向用戶提供正常服務(wù)。通過云檢測技術(shù)監(jiān)測用戶行為，并對用戶行為進行分析，以此判斷用戶的合法性及其有無惡意攻擊行為，確保用戶在云計算環(huán)境下正常使用網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)。

故障管理主要負責(zé)數(shù)據(jù)中心中某個節(jié)點失效或發(fā)生其他故障時，存儲在該數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)資源重新部署、管理、調(diào)度等應(yīng)急處理。基礎(chǔ)設(shè)施層的虛擬資源池發(fā)生故障時，向用戶或上層提供服務(wù)時重新調(diào)度資源池中資源的管理策略。管理平臺中私有云管理平臺、公有云管理平臺發(fā)生故障時的預(yù)案處理。

3.3 應(yīng)用軟件服務(wù)

應(yīng)用軟件服務(wù)層處于云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型的第三層，是該模型最重要的部分。該層將各類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源封裝為與平臺無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)，向用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)、通信服務(wù)、信息服務(wù)、應(yīng)用程序等。用戶根據(jù)需要支付一定的費用，即可獲得服務(wù)。

3.4 云客戶端

云客戶端是云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型的最上層，直接面向最終用戶。用戶在有網(wǎng)絡(luò)連接的地方通過統(tǒng)一接口隨時隨地訪問“云端”，使用便捷、高效。云客戶端不僅包括個人計算機，還包括能與云計算環(huán)境互聯(lián)的各種終端設(shè)備，如筆記本電腦、移動手機、iPad、數(shù)字電視等。

4 云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)的關(guān)鍵問題

構(gòu)建云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)模型，對實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，解決網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源的海量增長及異構(gòu)等問題有積極意義，既可避免重復(fù)建設(shè)，減少人力財力的浪費，又為最終用戶提供透明的訪問。實現(xiàn)云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)需要處理好一些關(guān)鍵問題。

4.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問題

云計算是隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、通信技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的計算模式，目前在商業(yè)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，比較成功的案例有谷歌應(yīng)用軟件引擎(Google AppEngine，簡稱GAE)、IBM推出的藍云計算平臺、Amazon推出的彈性計算云(elastic compute cloud，簡稱EC2)等[9]。

但云計算領(lǐng)域仍沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的法律法規(guī)沒有跟上，涉及人文、社會、法律的問題還需要相關(guān)組織著手研究解決，相應(yīng)的服務(wù)協(xié)議還需要各利益方協(xié)調(diào)解決。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)問題

一是分布存儲技術(shù)。分布存儲技術(shù)是云計算的基礎(chǔ)，主要研究如何存儲、組織和管理數(shù)據(jù)中心的信息資源，并向上層應(yīng)用提供安全、高可靠、高可用的信息資源存儲服務(wù)。在滿足用戶需求的指標(biāo)驅(qū)動下，需要關(guān)注數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。如果要進一步推廣應(yīng)用，還要求數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴展性，以適應(yīng)不斷拓展的應(yīng)用需求[5]。

二是并行計算技術(shù)。并行計算技術(shù)是實現(xiàn)云計算的核心技術(shù)之一，主要研究如何同時使用多種計算資源協(xié)同解決同一問題，即將擬求解的問題分解成若干個部分，各部分均由一個獨立的處理機來并行計算[10]。

三是虛擬技術(shù)。虛擬技術(shù)是實現(xiàn)云計算的核心技術(shù)之一。通過虛擬技術(shù)可以動態(tài)擴展物理資源，實現(xiàn)按需服務(wù)，實現(xiàn)多用戶分享數(shù)據(jù)中心的資源，也是云計算最重要的特點[9]。

四是調(diào)度策略[11]。通過對資源使用情況的分析，進一步調(diào)整“云端”中資源的管理和調(diào)度策略。對大數(shù)據(jù)集進行處理、分析，在規(guī)模巨大的信息資源中找到特定的資源，使得資源訪問更加便捷高效，滿足用戶利用海量異構(gòu)信息資源的需求。

5 結(jié)語

云計算正在改變我們的生活、學(xué)習(xí)方式，并以全新的視角展現(xiàn)了高科技帶來的巨大能量和便利。將云計算應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)信息資源服務(wù)將從思想觀念和使用習(xí)慣上改變?nèi)藗儷@取信息、存儲信息及利用信息的方式，使用戶獲得更加輕松方便的體驗。