云環境下數字圖書館動態遷移的優化策略

李 潔

（棗莊市圖書館，山東 棗莊 277100）

1 數字圖書館動態遷移優化的意義

在云計算技術日益成熟的背景下，如何將其更好地引入和應用于數字圖書館建設已經成為業內人士普遍關心的焦點[1]。云計算具有諸多強大功能，如超級運算功能、海量存儲功能、即時數據交互功能等，能夠推動數字圖書館安全性、高效性以及經濟性的不斷提升，從而為讀者提供更加優質的云個性閱讀服務。

在云圖書館建設工作中，遷移策略的選擇和確定至關重要。只有選用適宜的遷移策略，才能夠將傳統數字圖書館的相關內容以一種較適宜的方式遷移到云計算環境中，在充分保障云數字閱讀服務業務穩定開展的條件下，進一步降低各項成本（包括建設成本、運營成本、維護成本以及升級成本等[2]），與此同時，提高資源實際利用率，總之，數字圖書館動態遷移優化具有相當積極的現實意義。

2 數字圖書館動態遷移的風險

首先，應考慮來自云服務提供商方面的風險。不僅要考慮提供商的信譽度，而且要考慮云基礎設施的合理性，同時還應考慮提供商的綜合技術實力。這些都是數字圖書館開展動態遷移工作中首先需要思考的問題，是數字圖書館動態遷移工作得以順利開展的前提保障。不僅如此，它也和后期運營及維護密切相關。

其次，應考慮來自互聯網方面的危險[3]。在云遷移工作中，無法完全避免來自網絡的威脅。與此同時，網絡安全性以及傳輸質量的高低也將對整個遷移工作的有效性產生直接而重要的影響。

最后，遷移到云環境之后，能否獲得合理的云系統結構，能否提供高質量的閱讀服務，能否有效降低運營成本等，均是需要重點考慮的問題。這是保障讀者正常云閱讀的必要條件之一。

3 數字圖書館動態遷移的關鍵問題

若想保證數字圖書館動態遷移工作順利進行，還需要了解并掌握其涉及的一些關鍵性問題，主要包括數據遷移安全與遷移后的管理和監控，數字圖書館云遷移的效率和質量，云遷移過程網絡的傳輸安全和可用性以及云遷移管理策略及冗余備份機制建立等問題。

3.1 數據遷移安全與遷移后的管理和監控

云遷移工作的實質是數據遷移，主要包括運營管理數據的遷移、云業務數據的遷移、用戶資料的遷移等。上述遷移將會對系統的安全性、高效性以及經濟性等產生直接而重要的影響。在遷移操作環節，采取何種措施以保證傳輸過程中數據的安全性（包括防竊取、篡改以及非法控制等[4]），以及遷移完成后在整個云平臺的理想可用性，具有相當積極的意義。除此之外，應重視并做好遷移操作前的備份工作以及遷移完成后的管理工作，避免非法訪問的發生，同時保障授權用戶的正常訪問。

3.2 確保數字圖書館云遷移的效率和質量

在云遷移工作中，應充分考慮服務內容和水平以及云環境本身特點，從而最大限度地保障和提升云遷移的效率以及質量。

應重點提高云遷移的智能化水平，實現智能化管理整個云平臺的工作性能，即監控器將獲取的相關監測數據傳輸給控制器，由后者自動完成數據的遷移工作。除此之外，基于用戶實際使用狀況以及服務器具體負載信息[5]，選調出負載處于最低水平的服務器為客戶提供服務，如此一來，便能夠極大提升云資源的利用效率。

3.3 保證云遷移過程網絡的傳輸安全和可用性

為強化用戶防護能力以及數據實際傳輸效率，云服務提供商數據中心基于目標用戶地理位置的差異而分布于不同的地域，其不僅具有地域視角上的平均分布特點，同時還具有云服務保障機制上的所謂冗余備份特點。在云遷移工作中，信息甚至會經由多家運營商網絡，所以，保證數據傳輸的安全性以及效率便顯得尤為重要，這在某種程度上決定了云遷移工作能否取得預期效果[6]。所以，不僅要采取針對性的安全防護措施，同時還需要了解和掌握支持數據遷移的網絡及相關設備的負載情況，從而最大限度地獲得更為優質的網絡傳輸寬帶以及傳輸效率。

3.4 建立有效的云遷移管理策略及冗余備份機制

數字圖書館中的諸多應用平臺以及數據被轉移到更為先進的云計算環境中，在此過程中，無論是系統配置，還是管理方式，又或者服務模式，均變化極大。通過何種途徑更加高效且更加可靠地遷移傳統數字圖書館的管理策略，從而保證云環境之下具有更為優異的管理質量，是云環境下數字圖書館動態遷移工作面臨的主要難題之一。除此之外，傳統服務模式在遷移為云服務模式的過程中，將會面臨和承擔原本屬于云環境的一系列風險或威脅。如何建立健全冗余備份機制已成為當務之急，只有如此，才能最大限度地保證各類應用程序的可用性，同時真正落實備份以及安全恢復工作。

4 數字圖書館動態遷移的優化策略

4.1 基礎設施的云遷移

為保證云圖書館的管理質量以及運營效率，應結合云應用服務的相關特點，積極應用管理效率最優原則，將某些應用（如E-mail等）轉換成軟件即服務模式，并將其當作一種云租賃服務并通過云服務商予以統籌管理。與此同時，和圖書館安全級別密切相關的核心應用以及數據管理（如云讀者客戶資料管理等[7]），最好采用自主開發的相應的管理程序，并有機融入云基礎設施平臺，交由圖書館管理員通過基礎設施，進行高效管理。云圖書館具有諸多優勢，數據安全級別高且總量較小，其不僅采用了當前較為先進的加密措施，同時還能夠轉移到數據中心以外的專門用于存儲的設備上，如此一來，即便有數據災難發生，也能夠及時且有效地予以還原。

4.2 應用程序的云遷移

相較傳統數字圖書館而言，云圖書館擁有更為龐大的讀者規模，因此采用云服務定制方式可以滿足不同用戶的不同需求。與此同時，單就信息處理而言，由于涉及海量數據的計算、存儲以及傳輸，因而對系統以及服務安全性有著更為嚴格的標準。所以，在遷移工作中，應結合應用程序本身的服務特性、軟件和云系統之間的契合度、不同用戶的不同需求、云系統基礎設施標準等諸多內容，應用適宜的平臺即服務方式，并根據用戶實際需求對平臺即服務予以必要的優化和調整。當然，也可以采用重構這種方式。除此之外，在面對新客戶的新需求或者某些無法遷移的應用時，則需要根據云系統的具體特性以及用戶實際需求進行重建。

4.3 云數據的遷移

對傳統圖書館業務以及數據進行遷移時，不僅要保證遷移的高效性，而且要保證遷移的可靠性以及安全性，這將會對云圖書館系統的后期運行產生直接而重要的影響。假若遷移工作中存在以數據冗余大為代表的不良問題[8]，那么將會削弱云系統對數據的處理質量，從而影響到云端服務質量，嚴重時甚至造成系統癱瘓。

數字圖書館普遍存在以下特點：①數據存儲結構較為復雜；②數據存儲量較大；③數據服務應保持良好的持續性；④數據類型決定了安全等級的高低等。根據其數據存儲的相關要求，在最大限度保障整體數據一致性以及幾乎零誤差的前提下，采用分次遷移這種方式以完成傳統圖書館數據到云端的高質量遷移。其中，數據分次遷移的操作原理如圖1所示。通過客戶端的透明操作，將需要遷移存儲的數據通過DAS或者SAN存儲結構磁盤陣列及時存儲到磁帶庫，完成數據遷移操作。同時，為了節約存儲空間，一些暫時無用的數據可以放入回收站，需要時可以再從回收站中取出。

圖1 數據分次遷移的操作原理

基于數字圖書館的特點，在進行云數據遷移時還需注意以下幾點：第一，應對計劃遷移的數據予以系統分類，從而盡量削弱原始數據庫原有的復雜度以及多樣性，了解并掌握原系統和云系統在數據庫方面的異構特性，明確數據的提取操作以及傳輸所對應的方式與格式，從而使得數據遷移能夠滿足跨平臺性以及通用性。第二，對已經遷移完成的數據予以全面且細致的檢查，主要包括數據格式、數據長度以及區間范圍等，從而使得云端數據能夠和原始庫具有理想的一致性。第三，在遷移操作中，不僅要考慮云圖書館存儲服務器應具有理想的負載均衡性，同時還應該考慮用戶應用相關服務的便捷性。對于用戶搜索頻次較高的視頻、博客以及其他資源，應采用冗余存放的方式將其歸入指定的存儲空間，如此便能夠大幅提升數據讀取速度，進而有效提升云系統的整體服務能力。

4.4 云圖書館虛擬系統的遷移

在虛擬化技術的幫助下，能夠將云圖書館合理劃分成若干個具有可動態分配特征的資源池，該資源池不僅具有良好的集成性及通用性，同時在容錯性及可靠性方面也較為突出，賦予了云圖書館更強大的計算能力，還實現了對存儲資源的高效利用，在減少建設及運營成本的基礎上，實現了當前社會所倡導的低碳運營。為進一步提升和保證云系統的可靠性以及安全性，采用合理削減云模擬系統整體工作負載的做法以避免發生云熱點故障，從而實現對云虛擬系統的高質量遷移。

云圖書館為用戶提供云專有服務時，熱點云空間勢必會占用更大的CPU資源、寬帶資源以及內存資源，導致節點負荷大幅超過正常值而形成所謂的資源熱點。為進一步提升和保證云圖書館的存儲以及訪問效率，其在存儲數據時一般應用分散式外部存儲方式，所以對于云虛擬系統遷移而言，其實質是將這一系統由云資源池中的某個物理機準確遷移到另一個目標物理機，然后在后者身上達成對圖書館云服務的高效、有機整合，最終實現對云服務負載的有效均衡。

當基礎設施承擔著超出正常標準的資源負荷時，可借助虛擬機動態遷移這種方式在主機和主機之間實現對負荷的集體分擔與均衡。云圖書館管理員只需要定時審查云虛擬系統工作日志便能夠找出那些需要遷移操作的虛擬系統，同時查看并保證目的主機擁有大量富余的CPU資源、網絡寬帶資源以及內存資源等以完成對被遷移虛擬機的有效接受。與此同時，對遷移進程中將會應用到的一系列資源予以30%預留，避免由于動態遷移操作占用過量的云資源而給遷移質量帶來負面影響。

虛擬化技術在某種程度上屏蔽了云基礎設施硬件資源所具有的異構性制約，使得云系統基礎架構無需對用戶開放，且不會影響正常服務的提供[9]。然而，對虛擬化遷移目的機進行選取和確定時，應盡可能地選擇那些具有同樣或者相近結構的虛擬機監控器，同時采用一致性的遷移協議以及內存遷移算法，如此一來，便能使云虛擬系統平臺具有更加理想的移動性、負載均衡性以及容錯性。

復旦大學的劉鵬程設計了一種能夠理想滿足服務等級協議的動態遷移框架（如圖2所示）。該框架由中央控制引擎以及位于不同服務器上的本地遷移引擎組成，中央控制引擎能夠從整體角度了解和掌握數據中心中所有平臺資源的使用情況，并根據事先設定的策略，發起虛擬機遷移，以達成數據中心整體范圍內的負載均衡，進一步提升資源利用率。

圖2 虛擬機動態遷移框架

4.5 數字圖書館云遷移的安全性

在云遷移工作中，應重視并加強圖書館管理員對整個云系統的安全訪問控制力度，根據不同類型數據所對應的安全等級來賦予管理員、云供應商以及用戶與其身份相符的權限，并對關鍵數據通過AES256位方式予以特別加密，提高數據的安全系數，避免數據由于被竊取等原因而喪失對整個云系統的控制權。除此之外，應對遷移之后的云系統予以系統規劃，不能片面地考慮云遷移成本而忽略了云系統的計算性能、可用性以及擴展性，從而使得遷移之后的云系統在應用程序及數據方面準確無誤、高效安全、經濟實用。在云基礎設施資源選擇方面，應盡可能地縮短所租用的云數據中心和目標主體用戶之間的距離，保證傳輸寬帶能夠有效匹配云圖書館所具有的計算能力以及存儲能力，避免因為傳輸瓶頸問題而降低服務質量。在云遷移工作完成之后，建議聘請信譽度良好且資質齊全的第三方以云圖書館為目標對象，基于整體視角展開相應的評估以及調試，從而保證遷移質量和遷移成本之間的有機協調。

5 結語

以傳統數字圖書館為目標對象，將其各類資源遷移到云端，并于云環境之下創設一個現代化的、先進的數字服務模式，能夠大大保證和提升圖書館云系統的運行效率以及服務質量。在整個云遷移工作中，應基于用戶具體需求，透徹分析和有效掌握原有數字圖書館的相關特點，運用合理的云遷移策略，如此才能保證遷移之后得到的云圖書館具有足夠的安全性、高效性、經濟性以及便捷性，最終構建一個能夠獲得用戶認可與好評的云數字圖書館。

[1]陳臣，馬曉亭.基于云計算的數字圖書館動態云遷移問題與對策[J].圖書館學研究，2011（21）：48-50.

[2]陳臣，李映宗，高軍.面向云計算的數字圖書館動態遷移對策與優化[J].現代情報，2012（6）：51-54.

[3]馬曉亭，陳臣.云計算環境下數字圖書館動態云遷移方案研究[J].圖書館理論與實踐，2012（6）：1-3，8.

[4]陳臣，武文慧.云數字圖書館數據中心虛擬化需求分析與管理策略研究[J].高校圖書館工作，2012（5）：58-60.

[5]馬曉亭.面向云計算的數字圖書館動態遷移關鍵問題及優化[J].高校圖書館工作，2012（6）：69-71.

[6]陳臣.基于動態安全策略的云數字圖書館虛擬化安全管理研究[J].現代情報，2013（1）：40-42，50.

[7]陳臣，樊馨蔓.云計算環境下數字圖書館虛擬機動態遷移調度策略研究[J].圖書館學研究，2013（12）：36-38.

[8]吳英平.中小學數字圖書館的定位與建設策略[J].中小學圖書情報世界，2010（1）：50-52.

[9]陳臣.云計算環境下基于負載特征的數字圖書館虛擬機遷移調度策略[J].圖書館理論與實踐，2014（2）：87-90.