高校圖書館發(fā)混合云體系架構(gòu)研究

盧曉龍

(桂林理工大學(xué)南寧分校，廣西 崇左 532100)

0 引言

目前，多數(shù)高校圖書館基本都是采用搭建本地獨(dú)立服務(wù)器平臺(tái)的方式，有些系統(tǒng)有太多的用戶，導(dǎo)致經(jīng)常處于超載和服務(wù)器崩潰的邊緣；而有些系統(tǒng)的用戶太少，并且處于空閑狀態(tài)。在高校圖書館建設(shè)智慧圖書館的過(guò)程中，如何有效地按需分配、優(yōu)化算力資源配置、充分發(fā)揮資源的價(jià)值，是各個(gè)高校圖書館管理者需要關(guān)注的問(wèn)題。

1 基本概念

1.1 云計(jì)算概念

云計(jì)算是分布式計(jì)算的一種，是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、負(fù)載均衡、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、熱備份和虛擬化等技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物[1]；狹義上是一種提供資源的網(wǎng)絡(luò)，廣義上是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)。云計(jì)算的算力資源分布在整個(gè)系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)上，系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)的需要調(diào)用各個(gè)服務(wù)器的算力資源。云計(jì)算擁有虛擬化技術(shù)、高可靠性、方便快捷、靈活地將數(shù)據(jù)整合與共享、動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展儲(chǔ)存和計(jì)算海量信息資源的能力等多項(xiàng)價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展方向。根據(jù)云計(jì)算系統(tǒng)的不同服務(wù)，可分為3種類型：軟件即服務(wù)(Software as a Service，SaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(Platform as a Service，PaaS)和基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)(Infrastructure as a Service，IaaS)[2]。

1.2 混合云技術(shù)

混合云目前沒有一個(gè)確切的概念，可以認(rèn)為是一個(gè)介于公共云和私有云之間的云，結(jié)合了公共云的租借性、便利性與私有云的特殊性、安全性[3]。

出于對(duì)保密和安全因素的要求，很多高校并不希望所有的信息都放在公共云上。混合云采用自主構(gòu)建私有與公共云相結(jié)合的模式，一方面，將部分應(yīng)用服務(wù)遷移到公共云平臺(tái)，享受其提供的服務(wù)；另一方面，采用私有云管理私有數(shù)據(jù)信息和管理程序，保證資源的安全性和可控性。

2 系統(tǒng)分析

現(xiàn)階段，大多數(shù)云服務(wù)框架基本上都是獨(dú)立將公有云和私有云分開架設(shè)的，和云計(jì)算的基本理念不相符，與傳統(tǒng)的獨(dú)立服務(wù)器構(gòu)建的系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別，算力和資源之間還是相互獨(dú)立的。高校在建設(shè)智慧圖書館時(shí)，應(yīng)該把本地物理服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和云服務(wù)器等所有的計(jì)算資源整合，通過(guò)統(tǒng)一的管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)配和管理，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，支撐業(yè)務(wù)運(yùn)行，為圖書館的資源管理工作提供統(tǒng)一、規(guī)范和集成的支持。常見的幾種高校圖書館混合云應(yīng)用場(chǎng)景包括：

(1)將圖書館對(duì)外的服務(wù)在公有云端部署，有效利用公有云的彈性擴(kuò)容、高防IP及負(fù)載均衡技術(shù)，為讀者提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；讀者信息、核心數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)等私密數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)保留在本地部署，數(shù)據(jù)通過(guò)授權(quán)調(diào)用。

(2)在讀者訪問(wèn)低峰期，圖書館可以將多數(shù)服務(wù)應(yīng)用只部署在本地，在舉行大型活動(dòng)等讀者訪問(wèn)高峰期，可以迅速將需要擴(kuò)展的服務(wù)轉(zhuǎn)移到公有云上，保證業(yè)務(wù)在高并發(fā)的狀態(tài)下也能正常展開。

(3)圖書館的常規(guī)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)在公有云上進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理，正在研發(fā)的業(yè)務(wù)保留在本地進(jìn)行開發(fā)測(cè)試，在研發(fā)結(jié)束并通過(guò)測(cè)試后，再轉(zhuǎn)移到公有云上開放給讀者使用。日常運(yùn)營(yíng)與研發(fā)分開，可以避免研發(fā)過(guò)程中的測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試程序影響到正常業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

(4)圖書館運(yùn)用公有云進(jìn)行災(zāi)備，將館藏和解約等運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)在本地使用，然后災(zāi)備到公有云上。利用公有云的異地災(zāi)備有效避免病毒、攻擊或者人為失誤造成的數(shù)據(jù)災(zāi)難。

圖書館的混合云計(jì)算架構(gòu)應(yīng)該要做到：快速配置私有云環(huán)境；快速創(chuàng)建云主機(jī)、分配云盤和自動(dòng)配置云主機(jī)網(wǎng)絡(luò)；提供對(duì)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源的管理和調(diào)度。通過(guò)完善的應(yīng)用程序接口(Application Programming Interface，API)，把包括計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的資源進(jìn)行輸出。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖書館混合云系統(tǒng)通過(guò)虛擬化技術(shù)將圖書館自身的物理服務(wù)器硬件資源進(jìn)行私有云化，再和公有云服務(wù)進(jìn)行連接，用來(lái)支撐各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作，為讀者提供服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)體系有3個(gè)層次：云資源庫(kù)層、混合云管理層和云服務(wù)層。

3.1 云資源庫(kù)層

云資源庫(kù)層為底層，使用虛擬化技術(shù)，將物理機(jī)、存儲(chǔ)矩陣、網(wǎng)絡(luò)資源等資源構(gòu)成的資源集合，該系統(tǒng)使用的資源包括：

(1)私有云資源。由圖書館自身獨(dú)立的物理機(jī)以及存儲(chǔ)設(shè)備構(gòu)成，用于儲(chǔ)存和運(yùn)行圖書館不愿意存放或運(yùn)行于外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的服務(wù)以及數(shù)據(jù)。

(2)公有云資源。基于公有云提供的計(jì)算服務(wù)，集成了公有云中的 ECS，OSS，NAS和CDN 等服務(wù)模塊，公有云的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展與負(fù)載均衡優(yōu)勢(shì)能夠有效地支持業(yè)務(wù)服務(wù)的高發(fā)訪問(wèn)。ECS為公有云提供的云服務(wù)器，可在公有云端提供實(shí)時(shí)擴(kuò)展的計(jì)算服務(wù)；OSS和NAS用于公有云在線文件的歸檔和存儲(chǔ)管理；CDN通過(guò)公有云部署在全網(wǎng)各地的緩存服務(wù)器提供負(fù)載均衡服務(wù)，將讀者請(qǐng)求定向到最合適的區(qū)域，提高了圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的響應(yīng)速度。

公有云資源滿足了圖書館的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求，通過(guò)VPN以及高速通道兩種常見的方式與公有云服務(wù)連接，使圖書館可以直接將公有云上的增值服務(wù)引入到私有云中，或?qū)I(yè)務(wù)遷移到公有云中，直接獲得DataV，RDS，DDoS防御等公有云上的海量增值服務(wù)，通過(guò)在公有云上重新部署業(yè)務(wù)來(lái)獲得公有云的增值服務(wù)。

3.2 混合云管理層

混合云管理層為中間層。在物理服務(wù)器資源虛擬化之后，不同的服務(wù)器資源之間需要在管理層進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換，滿足系統(tǒng)混合云的運(yùn)行需求。

混合云管理層是實(shí)現(xiàn)云業(yè)務(wù)環(huán)境、資源、網(wǎng)絡(luò)安全的核心服務(wù)管理層，相對(duì)于原本相互獨(dú)立的公有云和私有云管理，它需要管理云之間的互操作、均衡負(fù)載、不同云數(shù)據(jù)庫(kù)之間的整合和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、云鏈接、云計(jì)算和服務(wù)應(yīng)用以及后端業(yè)務(wù)等服務(wù)。采用分布式計(jì)算技術(shù)進(jìn)行算力分配，消除各個(gè)物理機(jī)以及私有云和公有云之間物理邊界，提高資源利用率，統(tǒng)一分配資源層中的總體資源，為不同的服務(wù)需求提供兼容性。

3.3 云服務(wù)層

云服務(wù)層為上層。是系統(tǒng)提供應(yīng)用服務(wù)的關(guān)鍵，通過(guò)統(tǒng)一的API接口協(xié)議，混合云實(shí)現(xiàn)不同的云業(yè)務(wù)服務(wù)所需要的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、功能接口的統(tǒng)一調(diào)用和數(shù)據(jù)運(yùn)算。在圖書館混合云架構(gòu)的基礎(chǔ)上搭建圖書館不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括：圖書管理、連續(xù)出版管理、圖書光盤管理、數(shù)字資產(chǎn)管理、文獻(xiàn)資源管理、科研數(shù)據(jù)管理、機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)、OPAC、資源發(fā)現(xiàn)和門戶等模塊，圖書館不同的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)將進(jìn)行資源管理和數(shù)據(jù)共享。

4 結(jié)語(yǔ)

高校圖書館建設(shè)混合云系統(tǒng)，可以將相互獨(dú)立的物理服務(wù)器組合為計(jì)算集群，構(gòu)建算力池，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)調(diào)配，提高自身服務(wù)器的利用率。利用系統(tǒng)中連接的公有云高擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)，在有效減少物理服務(wù)器數(shù)量的同時(shí)，還能提供優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)服務(wù)，節(jié)省了大量設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用。基于混合云的容災(zāi)能力可以避免災(zāi)難性事件，如系統(tǒng)故障等帶來(lái)的威脅，達(dá)到系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)行，提高保障和防護(hù)能力，有效實(shí)現(xiàn)圖書館信息系統(tǒng)的高可用性，排除單點(diǎn)設(shè)備故障，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著各地高校圖書館大力推進(jìn)智慧圖書館的建設(shè)，對(duì)于圖書館數(shù)據(jù)中心計(jì)算能力的需求將越來(lái)越大。高校圖書館建立圖書館的混合云，一方面，采用私有云保障私有數(shù)據(jù)安全，另一方面，享受公共云平臺(tái)提供的服務(wù)，保證資源的安全性和可控性，提高設(shè)備利用率，確保容災(zāi)能力，降低運(yùn)營(yíng)成本，為建設(shè)智慧圖書館奠定堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)平臺(tái)。值得注意的是，從傳統(tǒng)的獨(dú)立服務(wù)器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌显朴?jì)算架構(gòu)，是要從整個(gè)圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的底層重新進(jìn)行圖書館服務(wù)體系的構(gòu)建，需要各個(gè)高校圖書館的決策者根據(jù)自身的需求進(jìn)行思考。