云計算環境下數字圖書館推廣工程服務模式研究*

童忠勇 劉術華 李東杰 只瑩瑩

云計算環境下數字圖書館推廣工程服務模式研究*

童忠勇 劉術華 李東杰 只瑩瑩

論文將云計算技術引入到數字圖書館的建設中，構建了一套以基礎設施云、數據云和服務云為三層架構的推廣工程云服務體系，提供服務器、存儲空間以及網絡資源的按需分配和彈性服務，統一數據的接入和獲取方式，實現了公共圖書館數字化服務的按需獲取，為全國圖書館數字資源的共建共享提供了參考依據。

推廣工程數字圖書館云計算云服務

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2016.03.014

“推廣工程”是圖書館界的一次重大革命[1]，自2011年實施以來，逐步搭建起了“國家—省—市”三級節點的數字圖書館服務網絡以及標準化的軟硬件平臺，大大強化了我國數字圖書館的基礎設施建設，各圖書館在推廣工程的帶動下，數字化服務水平也逐年提升[2-4]。然而，如何充分發揮各級圖書館基礎設施的規模優勢，將各級圖書館的網絡資源、軟硬件資源以及數字化資源進行深層次優化、整合，不斷擴大共享范圍，提高圖書館信息服務的能力，是公共圖書館界當前需要解決的重要問題。隨著云計算技術的成熟以及在IBM、GOOGLE、阿里巴巴等互聯網領域的廣泛應用，公共圖書館可以借鑒其成功經驗，將云計算理念和相關技術應用到推廣工程的建設中，研究如何構建推廣工程云服務體系，以形成一個覆蓋全國的超大型云數字圖書館，實現在云端分享各個圖書館的資源和服務。

1 推廣工程云服務架構

云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物[5]。可擴展性、彈性和可訪問性是云計算與生俱來的三大優勢。可擴展性即根據實際需求，增加或者減少所需要的資源；彈性是指以動態的進行資源的調配；可訪問性指用戶可以使用任何設備（移動、平板電腦、PC機等）在任何時間和地點登錄到云環境中使用數據和服務。因此，云計算能夠快速搭建企業級應用，而且方便快捷、節約成本。數字圖書館推廣工程應充分利用云計算技術，結合數字圖書館建設實際，一方面要融合大數據、新媒體等新技術應用，另一方面也要尊重知識產權，增強云服務中的知識產權保護意識，將各省、市圖書館現有的網絡平臺、軟硬件基礎以及資源建設成果進行優化整合，構建推廣工程云服務體系，為各級圖書館提供統一管理、伸縮調度、版權清晰、開放互動的云計算支撐環境。

推廣工程云服務體系分為三層（如圖1），分別是基礎設施云、數據云和服務云。基礎設施云是推廣工程云服務體系的基礎；數據云是在基礎設施云基礎上建立的統一的數據和用戶資源接入和獲取接口，將不同圖書館生產的大量的特有資源和用戶數據進行統一管理與調度；服務云是推廣工程云服務體系的服務載體，通過服務云可以快速獲取圖書館的多樣化的應用級服務。

1.1 基礎設施云

推廣工程基礎設施云整合全國各級公共圖書館的網絡、服務器和存儲等資源，面向業界提供按需服務，各圖書館根據實際需要獲取相應的資源。網絡層面：由國家數字圖書館核心節點到各省級節點的155M#SDH高速專用網絡和基于IPSEC技術的國家、省、市級虛擬網組成，構建國家、省、市圖書館三級互聯互通的網絡架構。硬件層面：通過底層硬件的算法以及虛擬化技術，構建彈性的存儲和計算云服務架構，提高推廣工程的資源存儲和數據處理能力，降低各級數字圖書館的建設和維護成本，減少各級圖書館資源建設對于本地計算能力的依賴。通過基礎設施云的建設，將打破不同地域間的數字圖書館服務的不均衡，解決設施落后的圖書館資源建設與存儲建設的瓶頸，提升各級圖書館信息化服務的水平。

1.2 數據云

推廣工程數據云依托基礎設施云提供的服務器、存儲、網絡資源等基礎計算資源，利用系統架構技術將成千上萬臺服務器整合起來，對各省、市圖書館的信息資源進行徹底整合，匯集各省、市圖書館數字資源，根據語義、分類、主題等對元數據進行數據關聯和再組織，打通不同類型數字資源的信息孤島，建立覆蓋國家、省、市、區、縣多級的標準化的元數據倉儲，面向用戶提供整合的、易接入的、高擴展性的數據平臺接入和獲取服務，為各級圖書館信息化系統的設計和實現提供數據標準，為最大限度地實現圖書館各應用系統的互聯互通和信息高度共享奠定基礎。

1.2.1 業務數據組織與整合

面對各省、市圖書館數量龐大、類型多樣、異構異域的數字資源，如何進行有效的組織和整合是推廣工程數據云要解決的核心問題。

（1）制定統一的元數據結構。

元數據統一結構的制定是實現數據云的前提條件，統一的元數據結構既要能涵蓋所有數據庫的元數據項目，又不能過于繁雜，因此根據實際情況，將元數據設計成關鍵屬性集和其他屬性集兩部分。關鍵屬性集主要用于存儲重要的描述信息，為推廣工程服務實現資源的發現和獲取提供基本數據；其他屬性集主要用于存儲一般的描述信息，可以對對象數據做進一步詳細的揭示，可以很好地保存各個數據庫的個性化字段。

（2）建立元數據與對象數據的映射關系。

數據映射規則的確定是實現數據云的關鍵技術。數據云數據的順利整合，關鍵在于要將采用不同建設標準、不同程序設計語言導致的異構異域的數字資源進行統一調度、進行統一管理。公共圖書館可以將推廣工程建設中的唯一標識符技術直接應用到數字資源生命周期的管理中來。數字資源唯一標識符是獨立于物理位置、應用系統和存取協議而存在的永久性獨有名稱，能有效鏈接數字資源，實現跨系統的指向、鏈接與讀取，并支持多個系統對分布數字資源的調用和集成操作[6]。采用唯一標識符技術對數字資源的元數據和對象數據進行統一描述，建立元數據與對象數據的一一映射關系，可以保證在網絡環境下對數字化對象訪問的準確性、一致性和唯一性要求。推廣工程各項業務可以用唯一標識符為數據的標準接入、構建推廣工程數據云、統一各機構間資源的調度、保證各業務系統數據的一致性、促進機構間應用系統的互操作、為機構間資源的獲取及應用系統之間的互操作提供極大便利。

（3）確定元數據整合模式。

推廣工程數據云提供數字化資源中心存儲和數據處理的能力，各圖書館可在本地（云端）進行信息資源數字化建設，對圖書、圖片、音頻、視頻等多種資源進行采集，整理成統一的元數據結構，由云端自定義資源建設所需的數據庫表及相應屬性，通過統一的數據接入接口將本地數據存儲在云的虛擬資源池中，并自動抽取數字對象的標引信息，轉換成推廣工程服務云可讀、可檢索、可進行數字信息語義關聯和知識重組的元數據體系。推廣工程數據云通過使用唯一標識符技術，提供標準的數據接口，將分散、異構的數字資源進行統一標識，構建一套基于唯一標識符技術的系統級、服務級和接口級的三層調度模式，為機構內部以及機構之間數字資源的統一、快速獲取提供技術支撐，用戶通過與該接口實現對接，即可面向推廣工程云覆蓋范圍內的用戶提供搜索、獲取等服務。數據云還可以利用數據庫技術、存儲技術、分布式計算等先進技術對數據云中的數據進行挖掘，提高數字資源的利用率。

1.2.2 用戶數據整合

推廣工程要實現數字資源共建共享，勢必向各類用戶提供豐富的、不同需求的信息資源內容，這個層面需要實現用戶統一身份認證和應用系統單點登錄，通過對數字資源的分類和權限規劃，將基于網絡的應用按照規則統一界面入口，滿足數字圖書館平臺、機構用戶和個人用戶的多級需求，建立統一訪問的界面規則和風格。

構建統一的身份認證體系。云環境下，用戶既可以是實體讀者，也可以是虛擬用戶，如團體、機構等，用戶的范圍更加廣泛，更具有虛擬性，推廣工程數據云應提供統一的用戶管理，對用戶進行統一認證，實現各個圖書館之間的認證系統相互信任和登錄，為獲得授權的用戶提供個性化和多元化的資源服務。

實現應用系統的單點登錄。在統一身份認證的基礎上，推廣工程數據云面向用戶提供統一的在線注冊、實名驗證以及訪問權限控制等功能，實現用戶的單點登錄，從而使推廣工程數據云可以從用戶層面全面整合圖書館的參考咨詢、館際互借、文獻傳遞、聯合目錄、在線資源服務等系統，為用戶提供全國數字資源和信息服務的深度整合與個性化應用。

1.3 服務云

推廣工程服務云是基于基礎設施云和數據云，全面整合數字資源生命周期的多樣化服務，實現全國各級圖書館數字資源的共建共享，各地用戶可通過電腦、手機、平板電腦、數字電視等終端經由互聯網絡或移動互聯網隨時獲取、按需獲取推廣工程的云服務。

1.3.1 資源生產加工服務

推廣工程服務云可提供一套完善的數字資源建設系統，包括統一的紙質文獻數字化加工系統、圖片數字化加工系統、音視頻數字化加工系統以及網絡資源采集系統等。通過接入推廣工程服務云，各省、市圖書館只需要配置相應的數字化采集設備，就可以獲取資源建設系統提供的多種資源的數字化服務。本地高分辨率、高質量的保存級和服務級數據，便可通過公共圖書館專網快速上傳到推廣工程數據云中進行集中存儲。這樣，各個圖書館通過統一的資源建設系統進行采集加工生產的數字資源因格式統一，不僅降低了發現、獲取等流通環節資源組織的復雜性，便于在各圖書館系統之間實現共享，還可以實現公共圖書館數據的透明管理。各圖書館在資源的數字化之前可以在推廣工程數據云檢查該資源是否已經數字化，以避免資源的重復建設。

1.3.2 資源發現服務

資源發現服務包括統一資源搜索服務、在線閱讀服務以及在線借閱等，既適用于圖書館的機構用戶，也適用于普通讀者。用戶根據自身業務需要，可以靈活地接入到推廣工程服務云中，通過租用或無償使用各種軟硬件資源，引入服務云中成熟的圖書館業務系統，快速構建本地數字圖書館服務。例如，借助數據云構建公共圖書館數字資源的集中檢索和分布式訪問架構，用戶可以一站式獲取整個公共圖書館的數字資源，而不用分別在圖書館不同的檢索平臺去查找；針對同一資源在多個圖書館有多個復本，系統會根據讀者所在位置，從就近的圖書館系統中獲取該資源，以提高資源的獲取速度，改善用戶體驗。借助推廣工程服務云，不僅能夠節省軟硬件購買、系統開發的投資，還能夠使經濟狀況差的中西部地區圖書館有能力建立本館的數字服務，有利于實現圖書館服務的均等化。

1.3.3 資源決策服務

推廣工程服務云以數據云中的數據倉儲為數據基礎，引入大數據技術，構建基于用戶的信息資源統計與分析平臺，通過該平臺分析得到的結果可為圖書館資源建設和服務提供決策指導，為用戶提供個性化服務。比如，當用戶搜索一本書、一個圖片或一個視頻時，他不僅需要快速獲得檢索結果，還可能需要獲得更多和這個主題相關聯的信息，通過引入資源決策服務，進行大數據分析，建立資源內容單元之間的知識關聯，快速分析出與這個檢索點相關的信息，構建對應主題的知識網絡，并呈現給用戶。用戶只要接入推廣工程服務云，即有權獲得該服務，用戶在獲取服務的同時，也接收服務云推送或推薦的服務信息，如此形成良好的互動，為用戶提供一個個性化、多元化的服務空間。

2 推廣工程云服務保障機制

推廣工程云服務需要各級圖書館長期聯合建設，建設內容包括軟硬件平臺建設、高度共享的資源體系建設、覆蓋全媒體的服務體系建設等內容，所以必須有相應的機制來確保推廣工程云服務體系建立的數字資源和服務具有廣泛的可使用性、互操作性和可持續性。主要包括以下兩個方面：

2.1 標準規范建設

需要推進推廣工程相關的數據標準、技術標準、各種運行機制的建設，保證云服務中數據共建共享的一致性、規范性和互操作性，為推廣工程云服務的構建提供基礎保障。

2.2 管理機制建設

推廣工程云服務管理機制涉及到各級機構的管理機制、網絡的安全管理機制、平臺的安全管理機制、數據的安全傳輸機制以及用戶身份認證和分級授權管理機制等。網絡方面需要定時更新病毒庫，定期進行云平臺漏洞掃描、病毒掃描，實時監測平臺運行的安全狀況，保障云平臺系統軟硬件穩定、安全運行。數據方面采用統一身份認證和訪問控制，對傳輸和保存過程中的數據進行加密，保證網站和服務的安全性、完整性和合法性。

3 推廣工程云服務應用展望

云計算與推廣工程“聯合、開放、共享”的服務理念天然共通[7]，數字圖書館建設的硬件規模、網絡平臺、資源總量為構建推廣工程云服務提供了極好的基礎條件。未來，應該進一步完善推廣工程云服務平臺的建設與服務，構建全國圖書館聯動的技術支撐體系，以公益性、基本性、均等性、便利性為原則，為公共數字文化體系的三大工程提供支撐服務，統籌構建標準化、規范化、服務多樣化的公共數字文化體系，傳承、弘揚中華優秀傳統文化。

（1）完善數字圖書館標準規范體系。標準規范是推廣工程建設的基礎，是保證數字圖書館資源和服務在整個數字網絡環境下可利用、可互操作和可持續發展的基礎。推廣工程要應用云計算相關技術，結合推廣工程的實際需要，建立開放性、可擴展的業務軟件平臺，為地方館搭建標準化的數字圖書館系統、發揮數字圖書館全流程業務管理基礎支撐作用。

（2）推廣工程應采用公有云模式，制訂各省、市云服務平臺的實施方案，如有需要也可以有選擇性的向云服務提供商購買計算能力和存儲空間，以構建云服務平臺，實現數字資源的充分利用和共享，降低各館服務和軟硬件管理成本，提升圖書館服務和資源建設的能力。

（3）推廣工程可基于已有的虛擬網、專網平臺，構建一套按需分配的內容分發網絡，解決海量數據在高并發、高請求環境下傳輸不暢的瓶頸，實現內容分發的智能調度，有效提高信息資源的傳輸速度，使廣大讀者能夠通過PC、平板電腦、智能手機等設備隨時隨地快速流暢的接收和使用圖書館資源，提升用戶使用的滿意度。

（4）通過云計算技術，推廣工程云服務平臺還可以對讀者行為進行分析，全面掌握讀者的閱讀習慣，向讀者定向推送相關熱點內容或感興趣的信息，此外，推廣工程還可以利用大數據技術，智能化地調動各圖書館、各應用系統等資源，進而構建智慧型圖書館，為讀者提供無微不至的閱讀服務。

[1]國圖“掌門人”周和平：圖書館需要“二次革命”[EB/ OL].[2010-11-11].http： culture.people.com.cn/GB/13 182211.html.

[2]孫秀萍.數字圖書館推廣工程在吉林省的實踐和探索：以吉林省數字圖書館為例[J].圖書館學研究，2012（10）：29-30，15.

[3]李琥，李小強.山西省數字圖書館推廣工程的建設與實踐[J].國家圖書館學刊，2012，21（5）：54-59.

[4]羅靜，劉梅.鞏固建設成效，完善服務體系：貴州省數字圖書館建設與實踐[J].國家圖書館學刊，2012，21（5）：71-75.

[5]百度百科.云計算[EB/OL].http： baike.baidu.com/link ?url=V4_ByqBJnJ8Q6hQ2dyLyNy7ne_o-wgEVapRtA kHDa3sU2sR_eTjKG1f3sQdnBXcgnwxwNGe6rI59Pj8 fW7MTu_.

[6]毛軍，張曉林，曾蕾，等.URI和數字對象唯一標識符[J].現代圖書情報技術，2003，19（2）：9-12.

[7]魏大威，劉金哲，薛堯予.以數字圖書館推廣工程為抓手，構建覆蓋全國的數字圖書館服務體系[J].國家圖書館學刊，2012，21（5）：14-19.

童忠勇國家圖書館信息技術部工程師。北京，100081。

劉術華國家圖書館信息技術部工程師。北京，100081。

李東杰國家圖書館信息技術部工程師。北京，100081。

只瑩瑩國家圖書館信息技術部高級工程師。北京，100081。

Research on Service Model of Digital Library Promotion Project Based on Cloud Computing

Tong Zhongyong，Liu Shuhua，Li Dongjie，Zhi Yingying

In this paper,the cloud computing technology is introduced in to make up a set of three-tier architecture system including infrastructure cloud,data cloud and service cloud.This model can provide servers,storage and network resources to each according to the user’s need.The unified data connect and access method can realize the on-demand digital service of the public library,which provides a reference for the co-construction and sharing of digital resources.

Promotion project.Digital library.Cloud computing.Cloud services.

G250.76

2015-10-12 編校：劉明）

*本文系國家社會科學基金項目“圖書館電子書服務模式及平臺研究(項目編號：14BTQ013)”研究成果之一。