云計算環境下數字圖書館信息服務平臺的研究

王喜平

云計算環境下數字圖書館信息服務平臺的研究

王喜平

隨著網絡技術和信息技術的發展，針對數字圖書館信息資源的利用環境逐漸由物理空間向虛擬空間轉變，信息資源的存在方式也逐漸由模擬狀態向數字狀態轉變。通過將云計算中的虛擬化、分布式數據存儲、海量數據處理和云平臺等關鍵技術應用于構建數字圖書館信息服務云平臺，構建了云環境下數字圖書館信息服務體系結構，并提出了云環境下數字圖書館個性化信息服務的框架模型。為高校圖書館在云計算環境下開展個性化知識服務提供了參考。

云計算；web服務；數字圖書館；虛擬化；信息服務

0 引言

在網絡環境下，如何實現圖書館之間，海量數據資源的無縫連接，實現資源共享和利用，為用戶提供個性化的服務。云計算是一種服務使用模式，是并行計算、分布式計算和網格計算的發展，是虛擬化、效用計算、基礎設施即服務、軟件即服務和平臺即服務等內容與概念的綜合[1]。在該計算模式中，網絡、服務器、存儲設備、應用軟件和各種服務組成資源池，這些資源通過網絡以服務的方式供用戶使用[2]。云計算模式下，任務處理過程分布在分布式計算機上，數據中心以互聯網提供服務的模式運行[3]。云計算通過把散落在不同設備或者介質上的數字資源進行重新組合、協調、排序，為數字圖書館信息服務提供了一個集成的應用平臺；該平臺可以加工、存儲數字信息資源，能夠不受時間、地點限制，可以隨時獲取信息資源。用戶所需的信息資源存儲在云服務平臺中，可以最大程度的滿足用戶對數字圖書館的信息需求。

1 數字圖書館

數字圖書館是一個基于網絡環境的信息管理系統，可發在任何時間、任何地點為用戶提供所需要的服務的操作系統，數字圖書館信息管理系統在Web中的結點上運行。數字圖書館具有跨學科性、跨領域性以及研究角度的差異性等特點[4]。其主要功能：提供數字化資源服務技術、信息化資源的存儲、提供信息的檢索機制和檢索信息的發送。數字圖書館信息管理系統是一種分布式的信息系統，擁有多種媒體內容的資源，它以網絡方式把各種信息資源提供用戶、為用戶提供方便、快捷有效的信息存取服務。高效的利用其豐富的信息資源來滿足用戶需求。數字圖書館具有占用空間小且易保存、查閱檢索方便、獲取信息迅速和資源共享的優點。數字圖書館作為信息資源數據中心，需要長期保存大量的數據信息資源以方便用戶使用。云服務平臺由用戶需求主導，用戶通過互聯網進入云服務平臺，利用云服務平臺所提供的服務，用戶可在任意時間、地點的訪問所需要的信息資源，同時平臺內帶寬和計算資源可以被用戶共享。云計算環境下的數字圖書館改變了傳統的圖書館信息服務模式，使數字圖書館的功能和角色發生重大變革。

2 云計算的概述

云計算是一種在分布式計算、網格計算、并行計算、效用計算等傳統計算技術的基礎上相互融合發展起來的信息資源提供方式，通過互聯網將動態、異構的硬件資源、軟件資源、平臺管理資源等進行系統的優化和有效整合，通過互聯網以按需付費的服務方式提供給用戶的新型信息服務方式[5]。云計算應具有大規模、高可擴展性、按需服務、資源共享、虛擬化和成本低廉的特點[6]。云計算系統由用戶交互界面提供云計算服務交換的接口、用戶通過服務目錄可以查找所需、通過系統管理計算機資源、應用提供工具為用戶提供需求服務、監測跟蹤監測云計算的使用，以保證資源可以合理有效的分配，服務器集群提供云計算服務所需的計算資源，由系統管理工具所控制。服務器集群服務器集群可以是物理的也可以是虛擬化的。如圖1所示：

圖1 云計算的系統架構

3 數字圖書館個性化信息服務云平臺的構建

數字圖書館提供信息服務需具備3個要素：信息資源、傳輸渠道以及用戶。信息資源是數字圖書館的基礎，讀者是數字圖書館的服務對象，數字圖書館通過網絡把信息資源傳遞給讀者來形成訪問服務行為。數字圖書館能否提供個性化定制的信息服務是其吸引現有用戶、開發潛在用戶并留住用戶的關鍵所在。

數字圖書館云平臺的架構采用跨平臺技術，對異構的圖書館數據庫資源進行元數據收割與管理整合到統一的云平臺上，為用戶提供個性化的信息服務。數字圖書館云平臺的構建涉及三個方面：提供服務的底層物理設備和基礎設施，提供服務調度的管理平臺和數據資源，提供服務的應用程序和服務接口等。云平臺的構建有兩種方案：①自建私有云平臺；②付費使用Google App Engine和Microsoft Azure 云平臺。

（1）私有云平臺搭建

數字圖書館在提供個性化的信息服務時對用戶的個性化信息有很強的依賴性，即數字圖書館需要根據用戶的訪問行為來提供個性化的數據，這其中涉及到用戶信息的安全性。數字圖書館向用戶提供信息服務，除了依賴其付費購買的公共資源和網絡資源外，還有一部分其自建的信息資源。出于這兩個方面的考慮，我們可以針對這部分信息自建一個私有的云平臺。私有云建成之后，可以降低成本，使用起來也更加方便，需求也可以更好更快地得到響應。數字圖書館內部核心數據的傳輸可以通過內部網絡在私有云上進行處理和存儲，這樣就解決了數據的安全問題。

搭建數字圖書館信息服務的私有云平臺，需應用虛擬化技術來實現服務器資源的統一管理，具體可以采用微軟的Hyper-v或VMware的ESXh 的遷移技術來整合多臺服務器資源，這樣能夠降低服務器的成本以及提高服務器的利用效率。

（2）部署“公有云”平臺方案

云服務提供商通過互聯網可以同時向多個數字圖書館提供公有云服務。輕松地實現了圖書館之間的信息資源共享。利用公有云提供的服務，既能操作便利又具有很強的安全保障。 數字圖書館在提供個性化信息服務時，可以將公共基礎資源、后臺數據以及 云門戶網站都部署在公有云上，這能有效的降低數字圖書館的信息服務成本和維護成本。鑒于目前云計算行業的現狀，用戶可以根據數字圖書館需要選擇購買使用亞馬遜的彈性計算公有云平臺。 本文結合數字圖書館服務使用和云計算的實現情況，搭建一個數字圖書館的混合云平臺，即針對數字圖書館自建的資源部署在私有云平臺上，將網絡資源和其他資源部署在公有云平臺上，具體部署方案如圖2所示：

圖2 基于云計算的數字圖書館信息服務網絡平臺

4 云環境下數字圖書館信息服務體系結構

4.1 數字圖書館信息服務框架設計

根據云計算技術的特點以及數字圖書館采用個性化信息服務的現狀，把數字圖書館的基礎設施資源整合到統一的云服務平臺上，構建數字圖書館信息服務云平臺，可以為用戶提供應用服務程序和接口。利用集群技術、虛擬化技術、分布式技術來進行數據和資源的調度與分配構建了一個 3層框架模型，該體系結構自上而下劃分為應用服務層、中間管理層和基礎設施層，這種部署提高了系統架構的靈活性和可擴展性，如圖3所示：

圖3 云計算環境下數字圖書館個性化信息服務總體框架設計

（1）應用服務層

該層通過將應用程序或軟件進行封裝，最終以服務的方式提供給用戶訪問和使用。在模型中，應用服務層為用戶提供了各種類型的可以直接訪問的服務，如公共信息服務、檢索服務和個性化信息服務等；該層還提供了服務訪問接口，該接口特征明確、定位清晰，具有易用性和可移植性，用戶使用各種終端設備，如 PC、移動設備或者其他任何可以聯網的設備都可以快速的訪問和部署服務及資源，具有很強的用戶友好性。該層主要提供數字圖書館云服務平臺門戶網站，用戶通過登錄網站首頁接入云服務平臺就可獲得所需的服務。在其之上的電腦客戶端與移動客戶端是用戶與數字圖書館進行交互和通信的工具，是用戶使用云服務的平臺，可以不受時間地點設備的限制，訪問云服務網絡的所需資源，如PC機、瀏覽器和移動終端設備等。

（2）中間管理層

中間管理層具有承上啟下的作用，它為上層的應用服務層提供支撐，又對底層的基礎設施層進行抽象封裝。本層是基于云計算的PaaS來實現和部署的，它為應用程序提供了一個開源的環境，為高層服務提供了軟件環境、中間件及數據庫等的訪問接口，通過身份識別和認證為部署高層次的服務提供了一個統一的平臺和接口。

中間層是數字圖書館提供個性化信息的核心層，為應用程序提供資源，并對資源進行合理的調度和優化處理，最終提供給用戶使用。該層通過各種虛擬化技術對底層基礎設施進行虛擬化操作，同時實時采集用戶信息并及時更新。云平臺通過對各節點圖書館的數據快速訪問和部署來提高數字圖書館的運行效率和服務質量。用戶向數字圖書館提出服務請求，數據處理模塊對用戶需求進行分析和細化，資源調度模塊根據細化后的需求動態的調度合適的資源給用戶。

（3）基礎設施服務層

基礎設施層是整個體系結構的支撐，通過集群技術將各種物理設施設備和資源封裝起來形成服務資源池供上層調度和使用。該層主要實現虛擬化集群和數據存儲的功能。通過虛擬化技術將分布在不同節點的主機、服務器、存儲設備、網絡帶寬等物理設施集成形成一個整體，構成整個云計算系統的基礎設施，擴展了物理設備的性能，優化了對數字資源的訪問。用戶可以透明的對數字圖書館進行訪問，無需關注數字圖書館基礎設施內部的部署方案和運行情況；分布式存儲數據資源，形成一個動態可擴展的存儲資源池，該資源池具有強大的計算能力和按需擴展能力，能夠滿足海量數據環境下大規模并發用戶的個性化信息請求。數字圖書館信息服務云平臺的每一層都可以利用相應的云計算服務來構建，并且實現數字圖書館云平臺功能的最大化。基礎設施層可以利用基礎實施即服務（IaaS）來構建計算機集群，形成強大的彈性計算能力，實現資源利用的最大化，為中間管理層提供物理和數據支持；中間管理層利用平臺即服務（PaaS）可以來構建圖書館的系統平臺服務環境，應用服務層利用云計算技術的軟件即服務（SaaS）可以來構建云圖書館的數字化管理系統、信息檢索平臺以及其他應用服務軟件，通過對云計算的應用，最終形成基于云計算的數字圖書館信息服務云平臺。

4.2 數字圖書館個性化信息服務技術模型

數字圖書館個性化信息服務體系采用J2EE框架的體系結構。如圖4所示：

圖4 數字圖書館個性化信息服務技術模型

需要跨平臺的互操作性和異構數據的整合，因此數字圖書館的個性化信息服務技術模型設計分為：（1）客戶端層，此層主要為用戶提供功能一致的服務界面，是各種客戶端程序的開發，提高了用戶的感知體驗，具有兼容性和可移植性；（2）應用服務層，利用云計算提供的開源框架快速開發和部署數字圖書館個性化信息服務，通過訪問低層提供的服務接口和各種基礎設施設備，實現客戶端與應用程序的無縫集成，并最終封裝成服務提供給用戶使用；（3）管理平臺層，通過各種開源的云計算技術，對底層設備管理和封裝，并通過統一的云資源管理平臺對資源進行調度和監控；（4）基礎設施層，此層提供各種軟硬件資源的虛擬化處理和封裝，實現整個系統的透明使用和統一訪問。

將云計算應用到數字圖書館領域，構建一個成功的基于云計算的數字圖書館服務系統是一項長期而艱巨的任務，不僅需要致力于數字圖書館的研究人員不斷地鉆研探索，而且需要努力適應新的形勢對數字圖書館發展的需要。

4.3 個性化信息服務的實現

數字圖書館要在海量數據環境下實現個性化信息服務，為用戶提供高質量的信息內容，其關鍵是精確匹配用戶的個性化需求。用戶個性化信息的獲取可以通過顯示獲取和隱式獲取，獲取的用戶個性化信息要注意弱化用戶真實信息的透露，通過數據挖掘和聯機分析處理，得到量化的用戶興趣信息并構建用戶興趣模型。個性化的信息服務功能設計主要有個性化信息獲取模塊、個性化信息組織模塊、個性化信息服務提供模塊。如圖5所示：

圖5 個性化信息服務功能結構圖

個性化信息獲取模塊主要通過用戶的注冊、檢索、瀏覽等獲取用戶興趣信息，個性化信息組織模塊通過對用戶行為的ap-Reduce 處理構建用戶興趣特征庫、構建用戶興趣模型，根據用戶興趣模型，對資源池的信息進行化簡和處理，得到用戶興趣信息的推薦列表；通過個性化信息服務提供模塊，為最終用戶和管理者提供個性化信息推送服務、參考咨詢服務、智能代理服務等多種不同的服務。云計算環境下的數字圖書館個性化信息服務平臺，為用戶接入方式實現個性化。通過網絡，移動設備等訪問數字圖書館。實現個性化的信息提供與發布。滿足用戶對個性化知識交流和共享的需求。使得用戶可以享受一站式的個性化信息服務。

5 總結

隨著云計算的出現，利用虛擬化技術和云存儲相關技術解決目前數字圖書館信息服務的限制和瓶頸，給數字圖書館個性化信息服務帶來無限的應用。本文重點研究了數字圖書館個性化信息服務的設計問題，構建基于云計算的數字圖書館個性化信息服務平臺，改變了用戶與數字圖書館之間的主被動關系，實現讀者用戶可以根據自已需要構建其相應的私有云，拓展了數字圖書館個性化信息服務，為用戶提供更加多樣化的個性化信息服務，用戶可以根據自己的需要來定制服務，提升了個性化信息服務的能力和質量，服務平臺系統具有較強的可擴展性，為數字圖書館的未來發展提供了廣闊的空間。解決了數字圖書館個性化信息服務的設計問題，為下一步研究奠定基礎。

[1] 劉鵬.云計算[M].北京:電子工業出版社,2010:1-2.

[2] 周彤.欠發達地區農村用戶個性化信息需求與服務[J].高校圖書館工作,2011,31(5):72-74.

[3] 陳雙慶,高志平.用戶個性化模式的信息搜索服務探索[J].農業圖書情報學刊,2013,25(07):14-17

[4] 顧倩.數據挖掘應用于高校圖書館個性化服務的探討[J].圖書館雜志,2013(8):63-65.

[5] 王園.網絡環境下高校圖書館個性化信息服務研究[J].情報科學,2011,29(8):1192-1196.

[6] Fox R.Library in the clouds[J].OCLC Systems&Services, 2009(3):156-161.

TN919 文獻標志碼：A

2015.06.02）

1007-757X(2015)08-0073-03

王喜平（1963-），女，駐馬店人，黃淮學院圖書館，館員，本科，研究方向：圖書信息資源管理，駐馬店，463000