“云時代”高校圖書館數據存儲的模式

翁建華

（浙江海洋學院圖書館，浙江 舟山 316004）

1 引言

現代信息技術的高速發展，高校圖書館已從傳統的圖書館轉向了數字化圖書館，圖書館數據存儲正面臨著諸如空間、安全、訪問速度和管理等問題，數據存儲模式的更新是現代數字圖書館的必然趨勢。隨著Amazon、Google和IBM公司相繼推出云計算的概念，意味著IT業正式邁進了“云時代”，“云”概念已迅速滲透到了各個商業領域，并給企業帶來了良好的經濟效益。在這樣的環境下，作為信息資源中心的高校圖書館，利用云技術來解決數字資源存儲問題，不失為一種嶄新的、較為理想的方法。

2 圖書館數據介紹

浙江海洋學院圖書館[1]近年來在數字化建設方面做了很大的努力，目前已擁有CNKI中國期刊全文數據庫、CNKI優秀博碩士論文、中文科技期刊數據庫、萬方數字資源、人大全文數據庫、國研網、讀秀學術搜索、超星電子圖書、Scopus文摘庫、EBSCOhost、SpringerLLink 電子刊、Springer電子書、World Scientific 電子書、NowPublishers、ProQuest學位論文庫、Encyclopedia of Ocean Sciences等30余種中外文數據庫鏡像。除了以上這些數字資源外，還有自建的海洋、水產特色數據庫。2005年，圖書館投入使用匯文文獻信息服務系統，使傳統的業務數據數字化，同時隨書光盤的數量也在逐年遞增。目前，總存儲容量約達20個TB，每年以約3TB的速度擴容，見表1。隨著學校的發展，圖書館數字資源的種類越來越多，數據量也越來越龐大，數據的介質故障、病毒感染、黑客入侵、自然災害以及人為過失等安全性問題日益突顯，每年存儲設備的擴容，也給圖書館造成了較大的經濟壓力。因此，可靠有效的存儲環境才是高校圖書館數字資源長期保存的基礎保障。

表1 浙江海洋學院圖書館數據存儲概況

3 數據存儲技術介紹

圖書館數據存儲模式經歷了幾代更新，從上世紀70年代初期的單一硬盤存儲和磁帶備份，80年代C/S模式的出現使得數據存儲分布化，到90年代后期的RIAD存儲技術，20世紀末存儲技術的發展進入“存儲網絡（Storage Network）”時代。目前主流存儲技術主要是外掛式存儲（如圖1所示），即DAS、NAS和 SAN。

圖1 主流網絡存儲

3.1 直連式存儲（Direct Attached Storage，DAS）

直連式存儲，也可以稱作服務器附加存儲，存儲介質與服務器直接相連，其I/O請求直接發送到存儲設備，并且不帶有任何存儲操作系統，具有低延遲、高帶寬和低成本的特點。但是DAS的優點也成為其發展最大的瓶頸，數據的I/O讀寫和存儲維護管理都需要依賴服務器上的操作系統才能進行，諸如數據備份和恢復均要占用服務器一定的資源，因此用戶的日常數據備份需選擇業務系統不繁忙時進行。顯然，對于7×24小時圖書館數字資源服務是不合適的。

3.2 網絡接入存儲（Network Attached Storage，NAS）

網絡接入存儲，采用TCP/IP、ATM及FDDI等網絡技術，通過網絡交換機連接到服務器，作用類似于文件服務器，其系統結構見圖2。NAS在LAN環境下，可以實現異構平臺下的數據共享，如NT和UNIX平臺的數據共享，同時具有較好的可擴展性。雖然NAS在存儲性能上比DAS有了很大的提高，但是NAS本身受限于網絡的帶寬，隨著數據存儲容量的增大，容易給網絡帶來數據服務和數據管理的雙重負擔，并且NAS后期的擴容成本較高。

圖2 NAS系統結構

3.3 存儲區域網絡（Storage Area Network，SAN）

存儲區域網絡是一種高速專用網絡，通過專用網絡設備（如光纖）提供服務器和數據存儲設備之間的連接。SAN經過多年的發展，存儲帶寬已經達到4Gbps，其系統結構如圖3所示。SAN具有海量數據易共享性、配置的靈活性、設備互聯的高速可靠性等優點，但同樣存在著實施和管理成本過高的局限性。

圖3 SAN系統結構

4 圖書館數據存儲的新紀元——云存儲

4.1 云相關概念

中國電子學會云計算專家委員會給云計算（Cloud Computing）作出了如下的定義：云計算是一種基于互聯網的、大眾參與的計算模式，其計算資源（計算能力、存儲能力、交互能力）是動態、可伸縮且被虛擬化的，以服務的方式提供[2]。這種新型的計算資源組織、分配和使用模式有利于合理配置計算資源并提高其利用率，促進節能減排，實現綠色計算。而云存儲是云計算概念延伸的產物，是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，其結構模型見圖4[3]。EMC中國研發中心總經理范承工博士認為，應該把云存儲看成一種服務，云的概念就是通過服務的形式來滿足客戶需求[4]。

圖4 云存儲系統的結構模型

4.2 云存儲在圖書館應用的優勢

綜觀國內外云存儲的應用情況，可謂“祥云一片”：2011年3月29日美國亞馬遜公司宣布推出數字內容云存儲服務；蘋果公司緊鑼密鼓地準備推出同類服務；2010年5月，Google發布了 Google Storage for Developers，2011年 5月，Google宣布完全開放Storage存儲；2010年7月，阿里巴巴集團董事會主席馬云在“小網商大夢想”網貨交易會論壇發表主題演講上透露，公司未來將加大在云計算、云存儲上的投入。顯然，云存儲給高校圖書館開啟了存儲新紀元，從而讓圖書館在云時代中獲益。

4.2.1 數據存儲海量化

數字圖書館的數據每年以驚人的速度增長，特別各類學術數據庫需要不斷更新以供學校師生查閱和研究，傳統的存儲架構因其擴容性差已不能適應海量數據的存儲，圖書館有限的設備經費更不能去追求高端的存儲設備。云存儲采取并行擴容的架構，可以實現存儲完全虛擬化，支持數十PB級的容量及強大靈活的擴展性，從而緩解了圖書館持續增長的數據存儲壓力。

4.2.2 核心數據安全化

經權威機構分析，硬件問題、系統問題、人為錯誤是引起數據丟失的3個主要原因。目前館內的數據都放在本地服務器上，服務器的種類、型號、規則不一且分散存儲，常有負載不均衡的現象，導致整體存儲效能和備份效率的瓶頸。如果說商業的數字資源（比如CNKI鏡像數據）因各種原因一旦丟失時還可以向數據商購買的話，那么圖書館的原始業務數據一旦丟失，將無法再生，圖書館也就意味著從此“癱瘓”，后果不堪設想。因此圖書館核心數據的安全備份和遠程容災是刻不容緩的問題。在云存儲模式下，通過集群應用、網格計算或分布式文件系統等功能，將云中各種不同類型的存儲設備集中協同工作，有效確保海量數據的安全性。

4.2.3 設備耗能低碳化

云存儲模式被稱為“綠色的商業模式”，微軟一項新研究表明，擁有約100個用戶的小型商務，如果將商務應用從實地服務轉向云計算，將節約超過90%的凈能量和碳消耗[5]。圖書館每年要投入大量的資金來購買存儲設備，是學校能耗量最大的部門之一。云存儲的虛擬化技術提高了硬件利用率，不僅在節能方面績效顯著，而且在管理上也極大為方便靈活，節省了圖書館的人力資源。

4.2.4 資源共享擴大化

高校圖書館的數字資源的共享起步較晚，2010年底，浙江省高校數字圖書館（ZADL）正式開通，標志著在學術資源區域性共建共享方面邁向了第一步，但是館藏的雷同、數字資源的重復購買和建設問題依然嚴重。吉林醫藥學院圖書館的于秀芬教授在《基于云存儲架構的隨書光盤鏡像服務器構建探討》[6]一文中，首次對利用云存儲將現有的圖書館隨書光盤資源有機整合作了探討。云存儲將各種資源放入一個“云池”中，用集群存儲架構對數據進行集中存儲與調用，不同終端之間可以無障礙共享。顯然，這給圖書館資源共享范圍的進一步擴大提供了可能。

5 結語

云存儲作為一種嶄新的技術，已經成為國內外業界的新貴。《中國云存儲服務報告，China Cloud Storage Services Report》顯示，在未來的5年，中國云存儲服務市場的年復合增長率將達到103%[7]。在Web2.0的驅動下，圖書館的存儲模式也將面臨全新的變革，云存儲顯然是一種理想選擇。當然，任何事物都是機遇和挑戰并存，圖書館應根據自身存儲的特點和需求，量身定制，選擇合適的“云”。

[1] 浙江海洋學院圖書館門戶網站 [EB/OL].2011-02-05.[2010-09-11].http：//61.153.216.111/tsg/html/tsggk/15.html.

[2] 中國電子學會云計算專家委員會網站[EB/OL].2011-02-05.[2010-05-28].http：//www.ciecloud.org/.

[3] 看圖識云全面解析云存儲的網格架構.[EB/OL].2011-02-05.[2010-03-17].http：//storage.it168.com/a2010/0316/861/000000861567_2.shtml.

[4] EMC范承工：“五大支柱”為云計算保駕護航.[EB/OL].2010-12-25.[2009-05-11].http：//www.cnsoftnews.com/show_news.asp?newsid=5452.

[5] 硅谷動力網站.[EB/OL].2010-12-25.[2010-11-06].http：//www.enet.com.cn/cio/.

[6] 于秀芬，張曾昱.基于云存儲架構的隨書光盤鏡像服務器構建探討.2001（2）：72-75.

[7] Springboard：未來五年中國云存儲服務年均增長103%.[EB/OL].2010-12-25.[2010-07-30].http：//www.cbismb.com/articlehtml/20148700.htm.

[8] 陶蕾.“云”下的圖書館網絡存儲探討.圖書館學研究，2010（7）：66-69.