基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統

王蓉

摘 要： 當前圖書館借閱信息管理系統不能滿足用戶服務的需求，存在并發運算效率低以及檢索性能差的缺陷，為此，設計基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統。該系統設計云數據中心架構，對不同院校數字圖書館進行統一控制、資源共享以及安全監控；然后設計了系統云應用中心以及云服務中心，實現圖書的整理、編輯、保存和發布，通過高科技技術將高職院校中的信息資源實施整合后審核，向用戶提供個性化的信息推送服務；闡述了系統基礎設施平臺的實現過程、圖書借閱程序實現以及動態遷移的實現。實驗結果說明該系統性能以及各項功能運行良好，具有較高并發運算性能。

關鍵詞： 云計算平臺； 高效圖書館； 借閱信息； 云服務中心； 管理系統； 并發運算

中圖分類號： TN99?34； G258.6 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）13?0182?05

Abstract： The traditional library lending information management system can′t meet the demand of user service， and has the defects of low concurrent computing efficiency and poor retrieval performance. Therefore， a cloud computing platform based information management system of university library is designed. The cloud data center architecture of the system was designed to perform the unified control， resource sharing and security monitoring for the digital library of different universities. The cloud application center and cloud service center of the system were designed to realize the book arrangement， editing， saving and publishing. The information resource of higher vocational college is integrated by means of high?tech technology for check， which can provide the personalized information push service for user. The implementation process of the system infrastructure platform， book lending program and dynamic migration are carried out. The experimental results show that the performance and each function of the designed system are perfect， and the system has high concurrent computing performance.

Keywords： cloud computing platform； efficient library； lending information； cloud service center； management system； concurrent computing

0 引 言

隨著我國高等教育的逐漸發展，高校圖書館的規模也不斷提升，產生了海量的圖書信息，對圖書館信息資源的存儲和運算提出更高的要求。當前圖書館借閱信息管理系統，不能滿足用戶對云資源以及服務的需求，存在并發運算效率低以及檢索性能差的缺陷。由于云計算技術的快速發展，采用云計算的動態易擴展的虛擬化資源可向用戶提供運算能力、存儲資源等服務。因此，本文設計了基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統，提高圖書信息的管理效率和質量，增強圖書館借閱管理性能。

1 云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統

1.1 系統結構設計

對高校進行圖書館借閱信息管理系統框架構建時，要對高校的財務情況和數字資源建設狀況進行統計，分析各學科的資源分布和學生對圖書的需求情況[1]，在得到的設施基礎上將各種圖書資源進行整合，設計出一個可提供經濟性良好、標準化程度高的高校圖書館借閱信息管理系統。高校圖書館借閱信息管理系統建立的基礎是基于“云計算”的服務平臺，以基礎設施服務和基礎平臺服務為基礎；基礎設施平臺和公共服務平臺是數字圖書館的核心；服務平臺將各種資源進行共享；本地應用平臺就是高校圖書館。圖1為基于云計算的高校圖書館借閱信息管理系統的總體架構。

1.2 云數據中心架構設計

本文系統基于云計算平臺的云數據中心對數據進行智能調度和統一管理，采用VMware和Linux等軟件進行虛擬平臺的構建[2]，對系統硬件進行智能調度和管理。對系統服務器的選擇是構建數字圖書館的基礎，利用VMware虛擬技術中的ISCSI/NAS對存儲資源池進行構建，不同服務器構成的存儲資源池作為系統不同資源的共享區域，在共享區域中的存儲中心里構建虛擬機的文件資源，云數據中心能對全部的虛擬機進行控制和管理。云數據中心不僅包括存儲和計算資源，還包括軟件環境監控[3]，實現服務器的正常工作。云數據中心的架構可實現對不同院校數字圖書館的統一管理、資源共享和安全監控。圖2為本文信息管理系統的云數據中心結構圖。

1.3 云應用中心以及云服務中心設計

云應用中心負責對各高校的圖書進行整理、編輯、保存和發布，要實現這些功能需利用互聯網、數據資源共享、數據服務平臺和云平臺。云應用中心對收集到的圖書資源按照標準化進行整理，得到的數據再進行資源共享[4]。云平臺中數據的傳輸通過互聯網支持，實現不同院校間信息的有效控制和傳輸。云服務中心建設包括門戶服務、應用服務、核心服務、開發平臺和基礎層。其將高校中的信息資源和公共資源采用高科技技術進行整合并進行審核，依照數字圖書館的制作標準和學生對專業信息的需求情況，對圖書內容進一步分類，得到具有高校特征的云服務中心。除了為師生提供豐富的信息資源外，云服務中心利用先進的多媒體技術，針對移動客戶端的使用需求，建立可滿足不同使用終端的服務中心，向用戶提供個性化的信息推送[5]。圖3為云服務中心建設內容。

按照服務對象的不同將云服務中心的服務對象分為針對圖書館借閱和針對使用者兩種。針對圖書館借閱的服務有標準服務、數據服務、借閱業務培訓服務和對接服務等。標準服務包括服務規范、信息發布規范和各項認證標準的規范；數據服務是向相關圖書館提供包括數據平臺規范化的各項數據；借閱業務培訓服務向相關圖書館提供人員培訓相關的業務培訓、課程培訓、學習成果檢測和疑難問題解答等服務。對接服務通過建立服務接口平臺將各類服務統一地應用到圖書館借閱信息管理系統中，其包括數據存儲檢索接口、資源調度接口和獲取原始數據接口等。

針對使用者的服務包括圖書資料搜索、原文資料查找和專業知識的學習。圖書資料搜索是指出版圖書、發表學位論文和音像視頻等資源。在查找各種原文資料時將電子版文檔、圖書館互借的文獻和網上購買的文檔之間通過整合獲得，得到一個使用者可以即時獲取原文資料的服務平臺。高校圖書館借閱信息系統中的云服務中心還可以向使用者提供不同的課程資料，包括PPT、課程視頻、教師課件和仿真實驗等，可為使用者提供專業系統的學習方案。

1.4 系統離線應用設計

圖書館借閱信息管理系統離線應用設計是指確保用戶在沒有網絡的情況下也能正常使用圖書館借閱信息管理系統，使得Web系統工作正常，并在網絡恢復后將數據同步至中央服務器。本文設計的圖書館借閱信息管理系統離線應用的結構如圖4所示，系統處于離線時分為本地離線引擎系統和服務端系統兩個子部分。本地離線引擎系統包括SQLite引擎和可以存儲本地數據、讀取離線數據的本地服務器，實現本地數據和中央服務器同步[6]。服務端系統包括提供技術支持的客戶端增量數據同步模塊、對各種協議和對網絡環境進行判斷的狀態檢測模塊，服務端系統將中央服務器中獲取的數據傳輸到數據同步模塊中進行應用服務器交互，完成離線系統服務器與本文數據的同步，實現數據同步過程中技術支持和數據處理。

當網絡正常連接時，本文系統運行過程中產生的數據直接存儲在中心數據庫中；網絡斷開時，系統可以使用，但產生數據無法上傳至中央服務器，會短暫的存儲在本地數據庫中。網絡恢復正常連接時，會將離線時存儲在本地數據庫中的數據增量同步至中央數據庫中。

2 系統的具體實現

系統構建基于J2EE體系和MVC模式，利用FLEX技術進行系統前臺的開發，Oracle技術開發系統后臺數據庫[7]，共同協作實現圖書館借閱信息管理系統跨平臺和瀏覽器問題。

2.1 基礎設施平臺實現

本文系統的基礎設施包括內部硬件存儲設施和外部基礎云。系統中CALIS本地基礎平臺Main Server和應用系統APP Server將內部硬件存儲設施轉變為私有云。圖5為系統本地云結構示意圖，將系統中的硬件資源分布在不同的服務器上，能夠在服務器容量發生改變時對硬件資源進行刪減，減輕服務器壓力，系統采用CALIS本地平臺提供CAILS私有云的所有服務，還可被其他圖書館訪問，將不同圖書館資源進行共享[8]。外部基礎云是基于Web server系統商業設施平臺Amazon的EC2和S3，通過API虛擬機構建一個計算云。S3通過Rest Full API實現與ECZ的交互功能，EC2的實現過程如圖6所示。

2.2 系統部分功能實現

2.2.1 圖書借閱程序實現

圖書館借閱信息管理系統是對使用者選擇的圖書進行判斷[9]，確保使用者可以借閱圖書，系統實現圖書借閱管理流程圖如圖7所示。

2.2.2 動態遷移的實現

本文圖書館借閱信息管理系統通過動態遷移技術實現云服務或數據信息從一個服務器向另一個服務器的遷移。云爆發機制實現云服務或數據的動態遷移就是使數據中心和各圖書館借閱服務資源整合。存儲器保存紙質文獻資料和使用者信息數據，圖書館日常工作是由應用服務器解決[10]。當某一個圖書館服務器負載過高，云爆發機制將該圖書館數據進行轉移，當服務器的容量達到最大值時，該機制就會啟動，將數據“爆發”到云中，當服務器中數據處理量較低，將“爆發”到云中的數據返還給服務器，云爆發示意圖如圖8所示。

圖8中過程1為自動擴展監聽服務器對服務A數據容量進行監控，當服務A負載過高，將服務C的請求轉移到服務A的“云”中。過程2為保持狀態管理數據庫同步過程。

3 實驗結果與分析

3.1 系統運行效果測試

實驗對本文系統運行的軟件和硬件進行配置：Windows XP或Windows 7系統，數據庫版本為SQL Server 2005，CPU主頻1 GHz以上，內存至少512 MB，硬盤大小為80 GB。

1） 圖書借閱測試。用戶在搜索圖書信息時，也可以查看讀者的借閱情況，當用戶選擇需要歸還的圖書后，選擇刪除這本圖書的借閱信息。實驗對本文系統的圖書借閱實施檢測，系統的圖書借閱界面如圖9所示。當輸入使用者的身份信息時，在圖書借閱界面會顯示讀者的借閱情況，是否有借閱圖書未歸還和本次借閱圖書數量，當輸入數據后系統圖書借閱界面會發生變動。

2） 圖書歸還測試。當系統使用者借閱圖書后會在數據庫中產生一條借閱記錄，讀者將圖書歸還后借閱記錄自動刪除，因此實驗對圖書歸還進行測試，圖10為圖書歸還界面。

分析圖9以及圖10中的結果能夠看出，經過測試本文系統運行狀態良好，反應速率塊、安全性強且能實現人員信息和圖書信息分類。本文系統簡單易學，圖書分類效率提高且錯誤率較低。

3.2 系統性能測試

實驗對本文系統的運行性能實施檢測，結果用表1描述。能夠看出本文系統的基準測試、并發數測試以及穩定性測試狀態都合格，說明本文設計的高校圖書館借閱信息管理系統性能運行穩定。

3.3 系統功能測試

實驗對本文設計的圖書館借閱信息管理系統圖書管理模塊的功能進行檢測，檢測本文系統進行圖書檢索、修改、過濾以及存儲的功能，結果用表2描述。

分析表2中的檢測結果能夠看出，本文管理系統各功能模塊都成功運行，基本滿足用戶的需求，性能穩定。

通過檢測圖書借閱信息管理系統的性能，采用工具模擬大規模并發用戶訪問系統，檢測系統的抗壓性能。實驗采用Loadrunner壓力檢測軟件檢測本文系統并發用戶數同事務執行狀態，結果用表3描述。

對表3中的數據進行分析，能夠看出隨著用戶數量的不斷提升，事務平均時間和最高響應時間逐漸提升，而每秒操作事務數不斷降低，主要是因為用戶量提升會消耗較多的系統資源，使得系統響應時間提升可操作的事務數逐漸減少。如果并發用戶數是55，則本文系統的平均響應時間約是38 ms，真實操作過程中用戶不會覺得出現顯著的滯后問題，說明本文系統的并發運算性能高，能夠滿足高校圖書館借閱信息管理的高效率需求。

4 結 論

為了提高云計算環境下高校圖書館借閱信息管理的效率和性能，本文設計了基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統，提升了高校圖書借閱信息管理質量。

參考文獻

[1] 胡新平，董建成，張志美.基于SaaS的圖書館集成管理系統開發模型研究[J].圖書情報工作，2014，58（6）：113?117.

HU Xinping， DONG Jiancheng， ZHANG Zhimei. Research on the development model of library integrated management system based on SaaS [J]. Library and information work， 2014， 58（6）： 113?117.

[2] 徐路.基于云計算技術的圖書館服務平臺實證研究：以“陶風采”圖書館服務平臺為例[J].情報資料工作，2016，37（4）：56?61.

XU Lu. An empirical study of library service platform based on cloud computing technology： taking "Tao Feng Cai" library service platform as an example [J]. Intelligence data work， 2016， 37（4）： 56?61.

[3] 許天才，楊新涯，彭曉東.新一代圖書館管理系統的發展現狀與趨勢：2016年教育部高校圖工委信息技術應用工作年會綜述[J].大學圖書館學報，2016，34（6）：5?9.

XU Tiancai， YANG Xinya， PENG Xiaodong. The development status and trend of the new generation library management system： a summary of the 2016 annual conference of information technology application in the Ministry of Education [J]. Journal of university library， 2016， 34（6）： 5?9.

[4] 張倩.基于云計算的圖書館虛擬計算環境平臺研究：以天津商業大學圖書館為例[J].圖書館工作與研究，2016（2）：48?53.