高校圖書館的智能推薦系統(tǒng)

彭智彬 羅曉瑩 朱弘揚(yáng) 韓曉強(qiáng)

摘 要：當(dāng)今信息化時(shí)代，學(xué)生面對多種多樣的信息會(huì)產(chǎn)生迷茫，特別是面對圖書館內(nèi)龐大的信息，更是難以找尋適合自己的學(xué)習(xí)資料。本系統(tǒng)是針對大學(xué)生而設(shè)計(jì)的高效率人性化圖書館管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫Hbase來實(shí)現(xiàn)對超大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)隨機(jī)訪問，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大數(shù)據(jù)模塊還會(huì)根據(jù)用戶信息與日志信息，從而通過一系列的指標(biāo)進(jìn)行個(gè)性化推薦，這種方法可以大大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，充分地利用好圖書館內(nèi)的資源。

關(guān)鍵詞：圖書館;分布式數(shù)據(jù)庫Hbase個(gè)性化推薦

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.160

基金項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”智能圖書館大數(shù)據(jù)研究“（項(xiàng)目編號(hào)：570119130）。

信息時(shí)代數(shù)據(jù)的變革必然給圖書館帶來沖擊，對圖書館的知識(shí)服務(wù)提出更高的要求和前所未有的挑戰(zhàn)，對一般傳統(tǒng)的手工檢索而言，不僅學(xué)生無法達(dá)到高效性學(xué)習(xí)，圖書館本身也難以靈活地給學(xué)生以個(gè)性化服務(wù)。為了更好地提高學(xué)生自學(xué)效率和時(shí)間利用率，實(shí)現(xiàn)1+i的學(xué)習(xí)，大學(xué)圖書館的智能推薦系統(tǒng)對我校現(xiàn)有的圖書數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，以標(biāo)簽的形式分門別類，對學(xué)生的專業(yè)和年齡性別進(jìn)行匹配并推薦圖書。

1 項(xiàng)目描述

這是一款根據(jù)學(xué)生專業(yè)和興趣來推薦相應(yīng)的書籍與習(xí)題的智能系統(tǒng)：高校圖書館的智能推薦系統(tǒng)，主要根據(jù)學(xué)生的訪問行為與個(gè)人信息，如專業(yè)，則可以匹配到學(xué)校圖書館里有相關(guān)聯(lián)系的學(xué)習(xí)書籍與習(xí)題，從而推薦給學(xué)生去查閱。同時(shí)，這些書籍都是通過有效數(shù)據(jù)處理而分成不同的閱讀難度，這樣能更好地提高學(xué)生自學(xué)效率和時(shí)間利用率，實(shí)現(xiàn)i+1的學(xué)習(xí)。

此外，智能圖書館還會(huì)添加題庫功能供學(xué)生學(xué)習(xí)和備考，收集各科教科書上習(xí)題以及考試題型，為每科復(fù)習(xí)提供考點(diǎn)題型復(fù)習(xí)，習(xí)題練習(xí)與解析，錯(cuò)題相同考點(diǎn)題目練習(xí)。為學(xué)生提供良好的復(fù)習(xí)平臺(tái)。

2 核心技術(shù)說明

2.1 分布式數(shù)據(jù)庫Hbase

本系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫Hbase，HBase（HadoopDatabase），是一個(gè)高可靠，高性能，面向列，可伸縮的分布式數(shù)據(jù)庫，主要用來存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的松散數(shù)據(jù)的NoSQL的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對大型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、隨機(jī)的讀寫訪問。該數(shù)據(jù)庫是建立在HDFS之上，同樣是基于這種主從式的一種運(yùn)行機(jī)制，即用一個(gè)master節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)管理多個(gè)slave從屬機(jī)。其中，HBase位于結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)層，利用HadoopHDFS作為其文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用HadoopMapReduce來處理HBase中的海量數(shù)據(jù)，Zookeeper為其提供分布式協(xié)同服務(wù)，使得查找數(shù)據(jù)，訪問速度快，如圖1所示。

此外，該系統(tǒng)使用了數(shù)據(jù)-->flume-->kafka-->flume-->HDFS的數(shù)據(jù)采集模型，分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)Kafka提供了對數(shù)據(jù)的緩存，保證了系統(tǒng)的高吞吐量，當(dāng)收集信息遇到峰值時(shí)，F(xiàn)lume會(huì)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)收容器之間做出調(diào)整，保證其能夠在兩者之間提供平穩(wěn)的數(shù)據(jù)。由于采集到HBase的原生數(shù)據(jù)的格式無法滿足我們對數(shù)據(jù)處理的基本要求，且數(shù)據(jù)量過于龐大，難以全部加載到內(nèi)存中進(jìn)行分析，這時(shí)HadoopMapReduce會(huì)將數(shù)據(jù)分到集群的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，每個(gè)節(jié)點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)又會(huì)構(gòu)建成平衡二叉樹的結(jié)構(gòu)，通過對平衡二叉樹進(jìn)行遍歷，就可以得到我們需要的數(shù)據(jù)，MapReduce高性能的計(jì)算能力方便了我們后面的統(tǒng)計(jì)分析，可以使我們根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2.2 個(gè)性化推薦技術(shù)

用戶在訪問智能圖書館系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對用戶的訪問行為產(chǎn)生相應(yīng)的埋點(diǎn)日志（比如點(diǎn)擊、收藏、搜索等），這些埋點(diǎn)日志會(huì)被發(fā)送給系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)器，大數(shù)據(jù)模塊會(huì)根據(jù)這些日志信息分析再結(jié)合用戶的個(gè)人信息分析用戶的訪問行為，并得出一系列統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的書籍推薦、廣告推薦等工作。

上報(bào)到后臺(tái)服務(wù)器的日志信息數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、過濾、存儲(chǔ)、分析、可視化這5個(gè)步驟，系統(tǒng)通過對海量用戶行為數(shù)據(jù)的分析，可以針對用戶建立精準(zhǔn)的用戶畫像或者說是用戶分類。同時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)對用戶的行為分析，進(jìn)行書籍推薦和廣告推薦等工作。

用戶在進(jìn)入智能圖書館系統(tǒng)之后，session將會(huì)開始記錄用戶的操作，用戶在訪問系統(tǒng)的過程，就稱之為一次session，當(dāng)用戶操作完畢、離開網(wǎng)站、關(guān)閉瀏覽器或者長時(shí)間沒有做操作，那session就結(jié)束了。簡單理解，session就是某一天某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，某個(gè)用戶進(jìn)入系統(tǒng)，并進(jìn)行了某些操作，最后退出的過程，就叫做session。

可以將session當(dāng)做系統(tǒng)中的最基本的數(shù)據(jù)。對用戶進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，最基本的就是對用戶訪問session/用戶訪問行為的分析。

日志信息發(fā)送給后臺(tái)web服務(wù)器（nginx），nginx將日志數(shù)據(jù)負(fù)載均衡到多個(gè)Tomcat服務(wù)器上，Tomcat服務(wù)器將會(huì)不斷將日志數(shù)據(jù)寫入Tomcat日志文件中，之后日志采集系統(tǒng)Flume會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)寫入到消息隊(duì)列Kafka之中，之后消息隊(duì)列Kafka會(huì)將數(shù)據(jù)存入分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)HBase，計(jì)算框架MapReduce將會(huì)從分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)HBase中拉取數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)信息對用戶進(jìn)行行為分析和分類，最后將提取出來的有效數(shù)據(jù)存入MySQL數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)論與展望

為了更好地實(shí)現(xiàn)高校圖書館信息化，利用高校圖書館的智能推薦系統(tǒng)對我校現(xiàn)有的圖書數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行推薦圖書的功能。圖書館的圖書智能推薦系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提高了學(xué)生自學(xué)效率和時(shí)間利用率并且改善對傳統(tǒng)圖書館系統(tǒng)使用的流暢性。該系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)采集、過濾、存儲(chǔ)、分析為高校學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦，并且能夠?yàn)閳D書館帶來更好的內(nèi)在潛力和系統(tǒng)價(jià)值。

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