“圖書館之城”的云之路
——以深圳圖書館為例

“圖書館之城”的云之路
——以深圳圖書館為例

成 星

云時代的到來，為深圳“圖書館之城”的大力發(fā)展提供了契機。論文結合深圳圖書館行業(yè)現(xiàn)狀，提出了一種基于虛擬化技術為全市圖書館行業(yè)構建云服務的思路，給出建設方法，突出云時代數(shù)字圖書館為讀者提供服務的新優(yōu)勢。

云計算云服務虛擬技術服務器虛擬化網(wǎng)絡虛擬化存儲虛擬化

1 云概念

云計算技術是分布式處理、并行計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展，其核心思想在于服務與平臺的一體化[1]。它通過虛擬技術將網(wǎng)絡中的資源整合成資源池，構建出安全的海量存儲和強大的計算能力，供開發(fā)者在其基礎上開展信息資源的整合、編譯、關聯(lián)、導航,進而能夠為讀者提供對等、交互、實時、超時空和個性化服務。在云計算環(huán)境下，由于采用了虛擬技術，網(wǎng)絡資源可以無限、實時地擴展，而用戶可以按需使用資源。

云服務是基于“網(wǎng)絡資源”的服務模式。網(wǎng)絡中各節(jié)點的資源虛擬化后，被統(tǒng)一部署、調度和應用，為用戶提供多元化個性服務。其產(chǎn)業(yè)分為三大塊：基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）、平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）、軟件即服務（Software as a Service，SaaS）[2]。

表1 深圳圖書館行業(yè)IT設備現(xiàn)狀及計劃投資調查表

2 深圖行業(yè)現(xiàn)狀及云時代的規(guī)劃

2.1 各級圖書館IT現(xiàn)狀

深圳圖書館目前建有全國同行業(yè)最強最全的IT系統(tǒng)，包括3臺小型機、應用服務器約70臺、核心交換機4臺、匯聚層交換機22臺、各類存儲容量約171T以及周邊網(wǎng)絡安全監(jiān)控系統(tǒng)等，并且計劃再投資1 000萬建設新機房。雖然IT設施強大，但各種計算資源的利用率不高，即使啟用“統(tǒng)一平臺”后，各項硬件設備的使用率基本維持在20%左右，大量的資源被閑置。與此同時，各區(qū)館也在熱火朝天地建設自己的機房，如鹽田區(qū)圖書館投資400萬改造現(xiàn)有IT環(huán)境，光明新區(qū)圖書館投資400萬級機房，坪山區(qū)圖書館投資300萬級機房，資源的重復投資和浪費非常嚴重。表1是深圳圖書館行業(yè)IT現(xiàn)有及計劃在建設備調查統(tǒng)計情況。

2.2 云層規(guī)劃

如何充分利用現(xiàn)有的優(yōu)質資源，使分布式的信息資源實現(xiàn)無縫鏈接，為讀者提供創(chuàng)新性的服務，打造智慧圖書館，云計算的出現(xiàn)開辟了我們的思路。深圳圖書館已制定了全市圖書館行業(yè)云規(guī)劃：深圳圖書館建設全局云，區(qū)、街道館建設局域云，云之間以寬帶互連，構成“圖書館之城”云（City-Lib-icloud），如圖1所示。

2.3 深圳圖書館在云中的定位

在現(xiàn)有設施的基礎上提供三個云層服務。下層基礎設施即服務層（IaaS）將為全市業(yè)內機構提供物理設施，運行其特色服務。如觀瀾街道館特有的版畫和國畫資源，由于沒有強大的服務器和存儲空間支撐，至今無法建立特色數(shù)據(jù)庫為讀者展示。鑒于此，這些文化資源數(shù)字化后將被保存在IaaS層。當讀者提出閱讀需求時，全局云可以依靠其強大的網(wǎng)絡遷移能力，將數(shù)據(jù)快速傳送到距離讀者最近的局部云供其隨時隨地快速查閱。中層平臺即服務層（PaaS）將為行業(yè)建設者和感興趣的專業(yè)讀者提供開發(fā)和操作系統(tǒng)平臺，供其開發(fā)各自特有的中間件服務平臺。如大鵬街道館特有的大鵬所城等珍貴文物資源，擬建成3D交互式特色數(shù)據(jù)庫來形象地展示在全市讀者面前,但由于數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)等開發(fā)平臺的缺乏，無法開展該項目,而有了圖書館云就可以在PaaS層得到滿足，區(qū)館開發(fā)人員只要通過網(wǎng)絡接入該層，就可以利用深圳圖書館的開發(fā)資源，完成應用的開發(fā)以及數(shù)據(jù)庫的建設。全市特色數(shù)據(jù)庫的開發(fā)都在全局云的云層上開發(fā)，統(tǒng)一了應用開發(fā)平臺，減少了應用軟件的數(shù)量，簡化了讀者獲取信息的終端計算量。上層軟件即服務層（SaaS）將是為全市讀者提供跨媒體、跨網(wǎng)絡、跨終端的交互、實時以及個性化的服務。就如我們的“統(tǒng)一檢索”，讀者只需要通過一個瀏覽頁面，就可以獲取所需要的資源。

而各區(qū)街道館只需將各自的計算資源納入全局云的虛擬資源池中，在全局云層上開發(fā)自己的特色數(shù)據(jù)庫，就可以為讀者創(chuàng)造一個全新的服務模式。

3 “圖書館之城”云計算的建設規(guī)劃

建設深圳圖書館行業(yè)云計算服務平臺時，原則是以服務為基礎，以讀者對信息的需求特征為出發(fā)點，挖掘讀者數(shù)據(jù)的多元化和個性化特點，嚴格把關各云層QOS建設標準，保障讀者服務質量，設計出具有創(chuàng)新意義的服務平臺。結合深圳圖書館的具體建設情況，我們分別論述各云層的建設方法。

3.1 基礎設施即服務的建設（IaaS）

IaaS是最底層的硬件計算資源。通過虛擬化技術，將深圳圖書館現(xiàn)有的與分散在全市各區(qū)街道館的基礎設備（如核心服務器、存儲、網(wǎng)絡等）集成、管理起來，為讀者提供強大運算、海量存儲和高速傳輸?shù)姆誟3]。在云環(huán)境下，區(qū)、街道館無需再投資建設高昂的數(shù)據(jù)中心，也不需要購買多種服務器和大容量存儲設備，云可“按需供應”給基層館資源，提供硬件及應用環(huán)境，為深圳全市圖書館業(yè)務提供高效、安全和穩(wěn)定的計算環(huán)境和存儲環(huán)境。同時由于在云中應用范圍廣且資源動態(tài)性高，讀者隨時隨地提交對資源和應用的請求，而虛擬機管理程序負責分配、傳送資源，因此IaaS層部署策略尤其重要。具體建設方法將結合部署策略從服務器、網(wǎng)絡和存儲三方面來闡述。

3.1.1 服務器虛擬化

首先，在物理層之上采用VMware Vsphere5.0進行虛擬化部署生成不同配置的虛擬機，然后通過VCenter虛擬機管理平臺并結合VMware的VMotion、DRS、和HA等功能，進行虛擬機的管理，為全局云中信息的快速響應與調度提供強大的計算支持[4]。深圳圖書館目前已將20臺IBM X3650服務器虛擬化為資源池，接下來的工作將是把各區(qū)街道館的設備虛擬化后合并到深圳圖書館的大資源池中。

在服務器部署策略上，我們要遵循協(xié)同部署原則。針對常用的應用服務，如Dilas系統(tǒng)，我們將其虛擬鏡像和每日產(chǎn)生的差異數(shù)據(jù)庫片段部署在局部云。當讀者提出服務需求時，系統(tǒng)將自動將其請求接入最近的云端，保證信息的快速推送。

3.1.2 網(wǎng)絡虛擬化

虛擬化網(wǎng)絡是按照云中各功能區(qū)域運行特點、讀者閱讀活動特點、網(wǎng)絡系統(tǒng)運行特點，將交換機端口、路由器、防火墻等元素虛擬化后管理和配置，消除云中數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，提高云中各功能系統(tǒng)間的協(xié)同部署能力，增強云系統(tǒng)服務的保障力，確保就近快速響應云讀者發(fā)出的服務請求[5]。結合深圳圖書館云中業(yè)務運行策略、虛擬機之間協(xié)同部署策略、設備分布情況和讀者服務QOS指標等因素，網(wǎng)絡劃分為信任區(qū)（trust area）和非信任區(qū)（untrust area）兩部分。

（1）信任區(qū)網(wǎng)絡負責不同功能區(qū)域和不同虛擬機之間的數(shù)據(jù)交換。由于信任區(qū)數(shù)據(jù)交換多出現(xiàn)在虛擬機之間，其不是實際意義上的網(wǎng)絡交換，因此在設置路由表策略時，要考慮虛擬機之間信息傳輸?shù)挠|發(fā)機制，提高虛擬網(wǎng)絡對虛擬機遷移的可監(jiān)控性和管理性，提高數(shù)據(jù)遷移效果，保證虛擬化應用的高效性。

（2）非信任區(qū)網(wǎng)絡負責對讀者請求數(shù)據(jù)的傳輸。該部分策略的設計原則是保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性、可控性和可管性，因此應根據(jù)讀者請求地點、內容、權限來制定訪問策略表，提高云服務中外網(wǎng)傳輸效率。

兩網(wǎng)數(shù)據(jù)交換策略的配合，可以提高云網(wǎng)絡的擴展性并減少故障收斂時間,確保能夠與虛擬資源一起被劃分、調度和移動。同時在內外網(wǎng)上建立透明的二次虛擬網(wǎng)絡，通過多路徑和最短路徑數(shù)據(jù)轉發(fā)機制，以及流量負載分擔和轉發(fā)，確保網(wǎng)絡結構高效簡潔，實現(xiàn)虛擬機動態(tài)遷移數(shù)據(jù)的安全[6]。

3.1.3 存儲虛擬化

云存儲是采用第三方存儲連接件將全市各個節(jié)點不同類型的存儲設備部署在同一框架中，通過虛擬化技術使各部分協(xié)同工作，共同對讀者提供端到端的存儲和應用服務。深圳圖書館云存儲采用四層架構模式：

（1）訪問層。被授權讀者通過標準的公共應用接口來訪問云中存儲系統(tǒng)。

（2）應用平臺接口層。各云存儲部署單位開發(fā)和調用不同應用接口滿足圖書館實際需求，包括虛擬參考咨詢服務、數(shù)據(jù)資源交換、數(shù)據(jù)資源整合、文檔處理以及協(xié)同工作等。

（3）基礎管理層。在異構存儲器協(xié)同工作的基礎上，管理系統(tǒng)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)壓縮技術，將數(shù)據(jù)加密后輸送到應用接口層。同時采用數(shù)據(jù)異地備份與容災技術向應用層提供統(tǒng)一的安全策略，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全快捷同步的傳遞[7]。

（4）物理存儲層。它是物理存儲設備與虛擬存儲管理的結合層，為硬件設備提供虛擬化過程、多請求并行管理及硬件存儲單元狀態(tài)監(jiān)控等服務。該方式對服務器層完全透明，無存儲連接方式問題。

IaaS層建設完畢，讀者請求響應過程如圖2所示。

3.2 平臺即服務的建設（PaaS）

云服務中所有的業(yè)務程序都需要統(tǒng)一開發(fā)平臺，確保云系統(tǒng)中各業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)可無縫轉發(fā)，讀者的數(shù)據(jù)請求可快速應答。該層構建在IaaS之上，是一個開發(fā)程序的平臺，是特色數(shù)據(jù)庫開發(fā)和運行的環(huán)境。因此在PaaS層上，我們以SaaS的服務模式把開發(fā)平臺提供給用戶，例如提供軟件開發(fā)和操作系統(tǒng)平臺，各特色數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員可通過網(wǎng)絡進行軟件程序開發(fā)。該層將成為數(shù)字圖書館資源建設的共建共享平臺[8]。

該層提供的服務包括系統(tǒng)管理和具體業(yè)務兩大類。系統(tǒng)管理主要包括：信息資源管理、讀者管理、可用性管理、部署管理、備份管理、性能監(jiān)控、程序運行管理、網(wǎng)絡安全管理。具體的業(yè)務功能包括：深圳全市圖書館行業(yè)的網(wǎng)站系統(tǒng)、特色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、統(tǒng)一查詢系統(tǒng)、通借通還系統(tǒng)以及自助借還書系統(tǒng)等。

其中部署管理是采用多點協(xié)作、異地冗余的業(yè)務處理模式，充分利用網(wǎng)絡內部資源，有效地分擔讀者業(yè)務處理壓力。同時系統(tǒng)資源、數(shù)據(jù)及各業(yè)務處理模塊都被靈活分布在云中的各級設備中，最大限度地保障了數(shù)據(jù)的完整和安全。處于云中的應用可以即時遷移到距離讀者請求服務最近的節(jié)點；同時借助云特性，可以即時請求云端的其它資源開展協(xié)作，提高響應的效率。

3.3 軟件即服務的建設（SaaS）

該云層是直接面對讀者的應用層，它通過Inter-net提供軟件，讀者只需通過單一的入口，如“圖書館之城統(tǒng)一平臺”，即可使用該層服務在海量的數(shù)據(jù)庫中獲取到所需資源。該層服務的內容有軟件提供、管理服務和統(tǒng)一信息[9]。其中軟件服務包括統(tǒng)一檢索、原文傳遞、特色庫管理、參考咨詢、資源調度、館際互借等；管理服務有身份管理、統(tǒng)一認證、訪問控制等；統(tǒng)一信息有讀者信息、注冊信息、數(shù)據(jù)信息、日志信息等，這些都有利圖書館資源的管理和整合，并能夠依此挖掘讀者需求來加強讀者個性化服務。

讀者在使用SaaS平臺時，可以用任何能接入云網(wǎng)絡的移動終端發(fā)起請求，這就為讀者提供了一種透明、統(tǒng)一、便捷的網(wǎng)頁接入模式，形成多層次、多樣化、專業(yè)化的數(shù)字圖書館服務平臺，從而極大地提高了深圳圖書館行業(yè)資源的使用率及服務能力。

4 云服務的優(yōu)勢

云服務的建設，消除了孤島資源，實現(xiàn)了資源充分共享，改變了傳統(tǒng)服務模式，提供了全新的服務理念。下面將從資源和服務兩方面說明云帶來的變化。

4.1 在資源建設方面的優(yōu)勢

（1）實現(xiàn)各區(qū)、街道圖書館的特色資源的整合。通過云的建設，云計算采用中間連接件技術，把各種特色數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在云中，使之成為網(wǎng)狀立體的信息體系，實現(xiàn)資源多點備份和異地部署，保障數(shù)據(jù)安全并提高服務效率。

（2）實現(xiàn)全市圖書館行業(yè)設備資源的高度統(tǒng)一。采用云計算構建深圳圖書館行業(yè)云計算資源空間，共享基礎設施，避免重復投資，統(tǒng)一容災備份，確保全市數(shù)據(jù)的安全。

（3）實現(xiàn)讀者應用開發(fā)平臺的統(tǒng)一。采用云計算的服務架構有效統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)平滑無縫跨空間檢索，減少數(shù)據(jù)推送開銷。

4.2 在服務方式方面的優(yōu)勢

（1）實現(xiàn)讀者服務一站式。云計算將圖書館的各種服務功能全部整合在網(wǎng)頁站點入口，讀者可通過該入口提出服務需求并參與資源的組織與管理。

（2）實現(xiàn)服務方式多樣化。利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，讀者可通過手機、手持閱讀器、平板電腦等移動終端，直接對云端各類數(shù)據(jù)庫資源檢索和訪問[10]。

（3）實現(xiàn)服務手段的人性化。云計算的出現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)的關聯(lián)度更高，數(shù)據(jù)深度挖掘成為可能。通過挖掘讀者的需求特性，為讀者提供個性化資源推送服務。

（4）實現(xiàn)服務思想的智能化。云計算提供信息服務泛在平臺，讀者可從云中隨時隨地獲取服務，體驗云計算帶來的交互、實時、超時空和個性化服務。

5 結語

云時代的來臨，為深圳“圖書館之城”詮釋了新的含義——“服務與內容將存在云中”。而未來的圖書館將通過采用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等技術，提高圖書館規(guī)劃、建設、管理、服務的智能化水平，使圖書館運轉更高效、更敏捷、更低碳；同時采用多樣化的傳播方式，如跨媒體、跨網(wǎng)絡、跨終端，來實現(xiàn)個性化的讀者服務，并建設超大規(guī)模、開放性、分布式的數(shù)字信息網(wǎng)絡體，成為一座擁有智慧的圖書館。

[1]李開復.云計算[J].中國教育網(wǎng)絡，2008（6）：34.

[2]周洪波.云計算：技術應用標準和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011：98-128.

[3]朱一紅.云計算在圖書館的應用與潛在風險[J].圖書館理論與實踐，2011（3）：32-35.

[4]吳雷，張渝平，張淑芬.云計算在圖書館中的應用[J].高校圖書館工作，2011（3）：43-45.

[5]高曉燕.云計算在圖書館中的應用探究[J].大學圖書情報學刊，2010（2）：28.

[6]譚定英，陳平平.基于云計算的數(shù)字化圖書館研究[J].現(xiàn)代計算機：專業(yè)版，2010（3）：45-47.

[7]孫坦，黃國彬.基于云服務的圖書館建設與服務策略[J].圖書館建設，2009（9）：1-6.

[8]吳旭東.云計算數(shù)據(jù)安全研究[J].信息網(wǎng)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.

成星深圳圖書館館員。廣東深圳，518026。

Cloud Road of The Library City：Taking the Practice of Shenzhen Library as an Example

Cheng Xing

The 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.

Cloud computing.Cloud services.Virtualization technology.Server Virtualization.Network virtualization.Storage virtualization.

G250.71

2013-11-21 編校：劉勇定）