“图书馆之城”的云之路

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  摘 要云时代的到来,为深圳“图书馆之城”的大力发展提供了契机。论文结合深圳图书馆行业现状,提出了一种基于虚拟化技术为全市图书馆行业构建云服务的思路,给出建设方法,突出云时代数字图书馆为读者提供服务的新优势。
  关键词云计算云服务虚拟技术服务器虚拟化网络虚拟化存储虚拟化
  分类号G250.71
  
  Cloud Road ofThe Library City:Taking the Practice of Shenzhen Library as an Example
  Cheng Xing
  
  AbstractThe arrival of the cloud era provides a vigorously development opportunity to the "Library City". Combining the Shenzhen library profession situation, this paper proposes one kind of idea based on the virtualization technology, that is to construct cloud services for the Shenzhen library industry, gives the method of construction, highlights the new readers service advantage of the digital library in the cloud era.
  KeywordsCloud computing. Cloud services. Virtualization technology. Server Virtualization. Network virtualization. Storage virtualization.
  
  1云概念
   云计算技术是分布式处理、并行计算和网格计算的发展,其核心思想在于服务与平台的一体化[1]。它通过虚拟技术将网络中的资源整合成资源池,构建出安全的海量存储和强大的计算能力,供开发者在其基础上开展信息资源的整合、编译、关联、导航, 进而能够为读者提供对等、交互、实时、超时空和个性化服务。在云计算环境下,由于采用了虚拟技术,网络资源可以无限、实时地扩展,而用户可以按需使用资源。
  云服务是基于“网络资源”的服务模式。网络中各节点的资源虚拟化后,被统一部署、调度和应用,为用户提供多元化个性服务。其产业分为三大块:基础设施即服务(Infrastructure as a Service,IaaS)、平台即服务(Platform as a Service,PaaS)、软件即服务(Software as a Service,SaaS)[2]。
  2深图行业现状及云时代的规划
  2.1各级图书馆IT现状
  深圳图书馆目前建有全国同行业最强最全的IT系统,包括3台小型机、应用服务器约70台、核心交换机4台、汇聚层交换机22台、各类存储容量约171T以及周边网络安全监控系统等,并且计划再投
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  资1 000万建设新机房。虽然IT设施强大,但各种计算资源的利用率不高,即使启用“统一平台”后,各项硬件设备的使用率基本维持在20%左右,大量的资源被闲置。与此同时,各区馆也在热火朝天地建设自己的机房,如盐田区图书馆投资400万改造现有IT环境,光明新区图书馆投资400万级机房,坪山区图书馆投资300万级机房,资源的重复投资和浪费非常严重。表1是深圳图书馆行业IT现有及计划在建设备调查统计情况。
  2.2云层规划
  如何充分利用现有的优质资源,使分布式的信息资源实现无缝链接,为读者提供创新性的服务,打造智慧图书馆,云计算的出现开辟了我们的思路。深圳图书馆已制定了全市图书馆行业云规划:深圳图书馆建设全局云,区、街道馆建设局域云,云之间以宽带互连,构成“图书馆之城”云(City-Lib-icloud),如图1所示。
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图1深圳图书馆行业云规划图
  2.3深圳图书馆在云中的定位
  在现有设施的基础上提供三个云层服务。下层基础设施即服务层(IaaS)将为全市业内机构提供物理设施,运行其特色服务。如观澜街道馆特有的版画和国画资源,由于没有强大的服务器和存储空间支撑,至今无法建立特色数据库为读者展示。鉴于此,这些文化资源数字化后将被保存在IaaS层。当读者提出阅读需求时,全局云可以依靠其强大的网络迁移能力,将数据快速传送到距离读者最近的局部云供其随时随地快速查阅。中层平台即服务层(PaaS)将为行业建设者和感兴趣的专业读者提供开发和操作系统平台,供其开发各自特有的中间件服务平台。如大鹏街道馆特有的大鹏所城等珍贵文物资源,拟建成3D交互式特色数据库来形象地展示在全市读者面前,但由于数据库和操作系统等开发平台的缺乏,无法开展该项目,而有了图书馆云就可以在PaaS层得到满足,区馆开发人员只要通过网络接入该层,就可以利用深圳图书馆的开发资源,完成应用的开发以及数据库的建设。全市特色数据库的开发都在全局云的云层上开发,统一了应用开发平台,减少了应用软件的数量,简化了读者获取信息的终端计算量。上层软件即服务层(SaaS)将是为全市读者提供跨媒体、跨网络、跨终端的交互、实时以及个性化的服务。就如我们的“统一检索”,读者只需要通过一个浏览页面,就可以获取所需要的资源。
  而各区街道馆只需将各自的计算资源纳入全局云的虚拟资源池中,在全局云层上开发自己的特色数据库,就可以为读者创造一个全新的服务模式。
  3“图书馆之城”云计算的建设规划
  建设深圳图书馆行业云计算服务平台时,原则是以服务为基础,以读者对信息的需求特征为出发点,挖掘读者数据的多元化和个性化特点,严格把关各云层QOS建设标准,保障读者服务质量,设计出具有创新意义的服务平台。结合深圳图书馆的具体建设情况,我们分别论述各云层的建设方法。
  3.1基础设施即服务的建设(IaaS)
  IaaS是最底层的硬件计算资源。通过虚拟化技术,将深圳图书馆现有的与分散在全市各区街道馆的基础设备(如核心服务器、存储、网络等)集成、管理起来,为读者提供强大运算、海量存储和高速传输的服务[3]。在云环境下,区、街道馆无需再投资建设高昂的数据中心,也不需要购买多种服务器和大容量存储设备,云可“按需供应”给基层馆资源,提供硬件及应用环境,为深圳全市图书馆业务提供高效、安全和稳定的计算环境和存储环境。同时由于在云中应用范围广且资源动态性高,读者随时随地提交对资源和应用的请求,而虚拟机管理程序负责分配、传送资源,因此IaaS层部署策略尤其重要。具体建设方法将结合部署策略从服务器、网络和存储三方面来阐述。
  3.1.1服务器虚拟化
  首先,在物理层之上采用VMware Vsphere5.0进行虚拟化部署生成不同配置的虚拟机,然后通过VCenter虚拟机管理平台并结合VMware的VMotion、DRS、和HA等功能,进行虚拟机的管理,为全局云中信息的快速响应与调度提供强大的计算支持[4]。深圳图书馆目前已将20台IBM X3650服务器虚拟化为资源池,接下来的工作将是把各区街道馆的设备虚拟化后合并到深圳图书馆的大资源池中。
  在服务器部署策略上,我们要遵循协同部署原则。针对常用的应用服务,如Dilas系统,我们将其虚拟镜像和每日产生的差异数据库片段部署在局部云。当读者提出服务需求时,系统将自动将其请求接入最近的云端,保证信息的快速推送。
  3.1.2网络虚拟化
  虚拟化网络是按照云中各功能区域运行特点、读者阅读活动特点、网络系统运行特点,将交换机端口、路由器、防火墙等元素虚拟化后管理和配置,消除云中数据传输瓶颈,提高云中各功能系统间的协同部署能力,增强云系统服务的保障力,确保就近快速响应云读者发出的服务请求[5]。结合深圳图书馆云中业务运行策略、虚拟机之间协同部署策略、设备分布情况和读者服务QOS指标等因素,网络划分为信任区(trust area)和非信任区(untrust area)两部分。
  (1)信任区网络负责不同功能区域和不同虚拟机之间的数据交换。由于信任区数据交换多出现在虚拟机之间,其不是实际意义上的网络交换,因此在设置路由表策略时,要考虑虚拟机之间信息传输的触发机制,提高虚拟网络对虚拟机迁移的可监控性和管理性,提高数据迁移效果,保证虚拟化应用的高效性。
  (2)非信任区网络负责对读者请求数据的传输。该部分策略的设计原则是保证传输数据的安全性、可控性和可管性,因此应根据读者请求地点、内容、权限来制定访问策略表,提高云服务中外网传输效率。
  两网数据交换策略的配合,可以提高云网络的扩展性并减少故障收敛时间, 确保能够与虚拟资源一起被划分、调度和移动。同时在内外网上建立透明的二次虚拟网络,通过多路径和最短路径数据转发机制,以及流量负载分担和转发,确保网络结构高效简洁,实现虚拟机动态迁移数据的安全[6]。
  3.1.3存储虚拟化
  云存储是采用第三方存储连接件将全市各个节点不同类型的存储设备部署在同一框架中,通过虚拟化技术使各部分协同工作,共同对读者提供端到端的存储和应用服务。深圳图书馆云存储采用四层架构模式:
  (1)访问层。被授权读者通过标准的公共应用接口来访问云中存储系统。
  (2)应用平台接口层。各云存储部署单位开发和调用不同应用接口满足图书馆实际需求,包括虚拟参考咨询服务、数据资源交换、数据资源整合、文档处理以及协同工作等。
  (3)基础管理层。在异构存储器协同工作的基础上,管理系统采用统一数据压缩技术,将数据加密后输送到应用接口层。同时采用数据异地备份与容灾技术向应用层提供统一的安全策略,实现数据安全快捷同步的传递[7]。
  (4)物理存储层。它是物理存储设备与虚拟存储管理的结合层,为硬件设备提供虚拟化过程、多请求并行管理及硬件存储单元状态监控等服务。该方式对服务器层完全透明,无存储连接方式问题。
  IaaS层建设完毕,读者请求响应过程如图2所示。
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图2深圳图书馆IaaS层设计图
  3.2平台即服务的建设(PaaS)
  云服务中所有的业务程序都需要统一开发平台,确保云系统中各业务系统之间的数据可无缝转发,读者的数据请求可快速应答。该层构建在IaaS之上,是一个开发程序的平台,是特色数据库开发和运行的环境。因此在PaaS层上,我们以SaaS的服务模式把开发平台提供给用户,例如提供软件开发和操作系统平台,各特色数据库开发人员可通过网络进行软件程序开发。该层将成为数字图书馆资源建设的共建共享平台[8]。
  该层提供的服务包括系统管理和具体业务两大类。系统管理主要包括:信息资源管理、读者管理、可用性管理、部署管理、备份管理、性能监控、程序运行管理、网络安全管理。具体的业务功能包括:深圳全市图书馆行业的网站系统、特色数据库系统、统一查询系统、通借通还系统以及自助借还书系统等。
  其中部署管理是采用多点协作、异地冗余的业务处理模式,充分利用网络内部资源,有效地分担读者业务处理压力。同时系统资源、数据及各业务处理模块都被灵活分布在云中的各级设备中,最大限度地保障了数据的完整和安全。处于云中的应用可以即时迁移到距离读者请求服务最近的节点;同时借助云特性,可以即时请求云端的其它资源开展协作,提高响应的效率。
  3.3软件即服务的建设(SaaS)
  该云层是直接面对读者的应用层,它通过Internet提供软件,读者只需通过单一的入口,如“图书馆之城统一平台”,即可使用该层服务在海量的数据库中获取到所需资源。该层服务的内容有软件提供、管理服务和统一信息[9]。其中软件服务包括统一检索、原文传递、特色库管理、参考咨询、资源调度、馆际互借等;管理服务有身份管理、统一认证、访问控制等;统一信息有读者信息、注册信息、数据信息、日志信息等,这些都有利图书馆资源的管理和整合,并能够依此挖掘读者需求来加强读者个性化服务。
  读者在使用SaaS平台时,可以用任何能接入云网络的移动终端发起请求,这就为读者提供了一种透明、统一、便捷的网页接入模式,形成多层次、多样化、专业化的数字图书馆服务平台,从而极大地提高了深圳图书馆行业资源的使用率及服务能力。
  4云服务的优势
  云服务的建设,消除了孤岛资源,实现了资源充分共享,改变了传统服务模式,提供了全新的服务理念。下面将从资源和服务两方面说明云带来的变化。
  4.1在资源建设方面的优势
  (1)实现各区、街道图书馆的特色资源的整合。通过云的建设,云计算采用中间连接件技术,把各种特色数据统一存放在云中,使之成为网状立体的信息体系,实现资源多点备份和异地部署,保障数据安全并提高服务效率。
  (2)实现全市图书馆行业设备资源的高度统一。采用云计算构建深圳图书馆行业云计算资源空间,共享基础设施,避免重复投资,统一容灾备份,确保全市数据的安全。
  (3)实现读者应用开发平台的统一。采用云计算的服务架构有效统一开发环境,实现平滑无缝跨空间检索,减少数据推送开销。
  4.2在服务方式方面的优势
  (1)实现读者服务一站式。云计算将图书馆的各种服务功能全部整合在网页站点入口,读者可通过该入口提出服务需求并参与资源的组织与管理。
  (2)实现服务方式多样化。利用移动互联网技术,读者可通过手机、手持阅读器、平板电脑等移动终端,直接对云端各类数据库资源检索和访问[10]。
  (3)实现服务手段的人性化。云计算的出现,让数据的关联度更高,数据深度挖掘成为可能。通过挖掘读者的需求特性,为读者提供个性化资源推送服务。
  (4)实现服务思想的智能化。云计算提供信息服务泛在平台,读者可从云中随时随地获取服务,体验云计算带来的交互、实时、超时空和个性化服务。
  5结语
  云时代的来临,为深圳“图书馆之城”诠释了新的含义——“服务与内容将存在云中”。而未来的图书馆将通过采用物联网、移动互联网、云计算、数据挖掘等技术,提高图书馆规划、建设、管理、服务的智能化水平,使图书馆运转更高效、更敏捷、更低碳;同时采用多样化的传播方式,如跨媒体、跨网络、跨终端,来实现个性化的读者服务,并建设超大规模、开放性、分布式的数字信息网络体,成为一座拥有智慧的图书馆。
  参考文献:
  [ 1 ]李开复.云计算[J].中国教育网络,2008(6):34.
  [ 2 ]周洪波.云计算:技术应用标准和商业模式[M].北京:电子工业出版社,2011:98-128.
  [ 3 ]朱一红.云计算在图书馆的应用与潜在风险[J].图书馆理论与实践,2011(3):32-35.
  [ 4 ]吴雷,张渝平,张淑芬.云计算在图书馆中的应用[J].高校图书馆工作,2011(3):43-45.
  [ 5 ]高晓燕.云计算在图书馆中的应用探究[J].大学图书情报学刊,2010(2):28.
  [ 6 ]谭定英,陈平平.基于云计算的数字化图书馆研究[J].现代计算机:专业版,2010(3):45-47.
  [ 7 ]孙坦,黄国彬.基于云服务的图书馆建设与服务策略[J].图书馆建设,2009(9):1-6.
  [ 8 ]吴旭东.云计算数据安全研究[J].信息网路安全,2011(9):38-40.
  [ 9 ]Cervone H F.An overview of virtual and cloud computing[J].OCLC Systems & Services.2010,26(3):162-165.
  
  成星深圳图书馆馆员。广东深圳,518026。
  (收稿日期:2013-11-21编校:刘勇定)
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