云計算在圖書館數(shù)據(jù)管理中的應用研究

譚畔 袁慧

[摘? ? 要] 隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)圖書館的數(shù)據(jù)存儲與處理模式無法滿足人們日益增長的快捷化需求，將云計算技術引入圖書館的數(shù)據(jù)管理技術中，會大幅提高圖書館的運行效率，這也是將來圖書館數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展方向，文章在如何將云計算技術引入圖書館數(shù)據(jù)管理途徑方面進行了初步研究。

[關鍵詞] 云計算;圖書館;數(shù)據(jù)存儲;技術

0? ? ? 引? ? 言

隨著網絡信息服務的發(fā)展和數(shù)字信息資源的增長，人們在追求信息存儲容量擴增的同時，也越來越關注信息存儲的有效性、安全性和便捷性等問題。圖書館作為信息資源的匯集中心，每天要存貯處理大量的數(shù)據(jù)，若將云計算技術引入圖書館的數(shù)據(jù)管理技術中，與互聯(lián)網技術相結合，可有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、使用、共享，滿足用戶日益增長的服務需求。

1? ? ? 云計算技術概述

云計算（Cloud Computing）是分布式計算的一種，是指通過網絡“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，然后，通過多部服務器組成的系統(tǒng)進行處理和分析這些小程序，得到結果并返回給用戶。云計算早期，簡單地說，就是簡單的分布式計算，解決任務分發(fā)，并進行計算結果的合并。因而，云計算又稱為網格計算。通過這項技術，可以在很短的時間（幾秒鐘）內完成對數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)的處理，從而達到強大的網絡服務。

現(xiàn)階段所說的云服務已經不單單是一種分布式計算，而是分布式計算、效用計算、負載均衡、并行計算、網絡存儲、熱備份冗雜和虛擬化等計算機技術混合演進并躍升的結果。

與傳統(tǒng)網絡應用模式相比，云計算技術具有可虛擬化、可動態(tài)擴展、按需部署、靈活性高、可靠性高、性價比高等優(yōu)勢與特點。

2? ? ? 傳統(tǒng)圖書館數(shù)據(jù)存儲中的問題

傳統(tǒng)圖書館數(shù)據(jù)存儲常存在以下四個方面問題：

（1）空間要求高。傳統(tǒng)圖書館是存儲實體圖書，占地面積大，如果要保證圖書數(shù)量就要保證圖書館有十分龐大的空間。同時，圖書館藏書量由于受到資金和建筑物空間格局限制，不得不減緩新書上架，或是加快老圖書下架，這兩種情況都會給使用者造成不便。

（2）維護成本高。圖書館里的圖書種類數(shù)量龐大，不管是新增書籍、下架書籍還是在架書籍，它們的日常維護都是十分煩瑣的事情，而這正是圖書館日常進行的事務，因此會消耗大量的人力、物力、財力。

（3）搜索查閱困難。雖然在圖書館內不同的書籍都有不同的分區(qū)，但是每個讀者能按照分區(qū)，快速瀏覽查閱到想要的圖書并不是件容易的事情。這需要對圖書分區(qū)比較熟悉，而且找到了相似書籍后，從中選擇也很麻煩，需要一本本翻閱書中內容。

（4）圖書保護不易。傳統(tǒng)圖書館存儲和借閱的都是實體書籍，在保管、借閱過程中難免會造成圖書的破損、毀壞、丟失等問題，給圖書館帶來損失，存儲的安全性不高。

3? ? ? 云計算引入圖書館信息管理的優(yōu)勢

（1）成本低。傳統(tǒng)的圖書館需要對實體圖書進行存儲、排放、維護，而使用云計算技術，一切過程都可電子化。首先，圖書資源都電子化，節(jié)省了空間;其次，查閱都網絡、可視化，只要網絡技術達到，就可快速地檢索、閱讀、下載，都是電子資源，不需要紙質形式，大大節(jié)約了人力、物力成本。

（2）容量大。在當前互聯(lián)網環(huán)境下，應用云計算技術，圖書館的信息容量可以進一步擴展，不僅包含現(xiàn)有的專業(yè)技術領域的圖書資源，也可快速鏈接到相關應用領域，如社會文化、教育培訓、傳媒、咨詢、電子政務等，它具備一種信息中轉站的職能。這正是云計算海量存儲技術所起的作用。

（3）容錯能力強。在存儲過程中，圖書館海量的存儲數(shù)據(jù)難免有數(shù)據(jù)丟失、轉移失敗、響應異常等故障發(fā)生，只要在云存儲軟件層中，增強計算數(shù)據(jù)的存儲容錯能力，就能使系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行海量的存儲指令，保障系統(tǒng)發(fā)揮最大效能。

（4）存儲性能穩(wěn)定。云計算的圖書數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)化的形式存儲在網絡平臺或其他服務器中。云存儲指的不是一個特定的存儲設備，它是多個存儲設備與服務器的集合。正是由于云計算的不依賴于任何一個物質實體，不會因為一個存儲設備出故障而停止運行的獨特的存儲方式，所以，它的穩(wěn)定性相對來講更為良好。

4? ? ? 云計算應用于圖書館數(shù)據(jù)管理的技術途徑

基于云計算獨特優(yōu)良的數(shù)據(jù)存儲技術，將云計算引入圖書館的數(shù)據(jù)存儲管理，可大大提高圖書館的運行效能，可從以下幾個技術途徑實施。

4.1? ?分布式和冗余存儲技術

分布式存儲是云計算中針對大量數(shù)據(jù)采用的主流存儲技術，它根據(jù)數(shù)據(jù)類型，通常分為塊存儲、對象存儲和文件存儲，例如HDFS/GPFS/GFS技術屬于文件存儲，Swift技術屬于對象存儲，Ceph支持以上三種存儲方式，稱為統(tǒng)一存儲。這些存儲技術，能夠對數(shù)據(jù)采用大規(guī)模集群算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準確存放，同時能夠在硬件故障或擴展硬件設備時，做到盡可能小的數(shù)據(jù)遷移。例如Ceph技術，采用crush算法，將每個object得到的pgid進行篩選找出符合要求的OSD，將數(shù)據(jù)分布的查詢變成計算操作，使系統(tǒng)能夠平均分布數(shù)據(jù)和負載，解決了中心服務器性能上的技術瓶頸。再如Swift技術采用完全對稱、面向資源系統(tǒng)的架構設計，所有組件都可擴展，避免因單點失效而影響整個系統(tǒng)的可用性。

冗余存儲技術是使用一組或多組附加驅動器存儲數(shù)據(jù)的副本，比如鏡像就是一種數(shù)據(jù)冗余技術。分布式存儲系統(tǒng)中的冗余機制可以調高數(shù)據(jù)的可用性和系統(tǒng)的可靠性。數(shù)據(jù)的可用性是指把同一數(shù)據(jù)存儲在多個不同節(jié)點上，即使個別節(jié)點數(shù)據(jù)丟失，剩余其他節(jié)點數(shù)據(jù)也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)重構。系統(tǒng)的可靠性是通過數(shù)據(jù)的冗余和存儲節(jié)點的協(xié)作來保證。

因此，分布式存儲可提高圖書館海量存儲數(shù)據(jù)的有序，冗余式存儲可提高存儲的可靠性。通過云計算，將圖書館所有數(shù)字資源存儲在“云”中，并由“云”來管理和調度，能夠快速有效地獲取資源。

4.2? ?動態(tài)資源調度共享技術

雖然云計算是在傳統(tǒng)分布式計算、并行式計算等基礎上發(fā)展起來的，但它比傳統(tǒng)計算更復雜、更綜合，呈現(xiàn)動態(tài)、智能化特征。

由于云計算中業(yè)務眾多，任務類型眾多，如果將所有用戶應用程序的調度都置于相同框架下，所產生的調度結果對于用戶來說通常并不是最優(yōu)的。因此，需要從任務類型角度出發(fā)，選擇不同的調度策略。在調度過程中，由于任務的執(zhí)行，會改變資源的消耗類型，因而任務類型也會隨之發(fā)生變化。比如用戶向圖書館系統(tǒng)請求圖書資源，系統(tǒng)會調度請求讀取磁盤分區(qū)的圖書資源，當圖書資源引用的有網絡資源，則會產生網絡資源調度請求。如果靜態(tài)進行資源分配和調度，往往會造成資源的不足或浪費;如果進行人工動態(tài)資源調整，又會有著明顯的滯后性。因此圖書館系統(tǒng)需要不斷地實時監(jiān)控任務執(zhí)行狀態(tài)，通過任務資源的消耗類型，動態(tài)地調整任務類型，合理配置虛擬機，均衡使用各種資源（CPU、內存、磁盤、I/O、網絡），避免出現(xiàn)單一資源瓶頸，提升虛擬機密度，消除熱點，提高業(yè)務處理能力，實現(xiàn)硬件資源最大化共享，最大化提升調度效率。

云計算環(huán)境下，圖書館的各種資源借由一朵“云”結合起來，通過虛擬機內部的計算，實現(xiàn)調度內容的融合、信息共享，通過模糊匹配、分析計算，根據(jù)用戶指令輸出所需內容。它是云計算的核心技術，是動態(tài)的、智能化的。

4.3? ?多用戶資源訪問技術

多用戶簡單來說是指一個單獨的資源可以為多個用戶服務。多用戶技術是指，在共用的數(shù)據(jù)中心內，以一個單一的系統(tǒng)架構為多個客戶端提供服務，甚至是定制化的服務，同時仍然保障用戶數(shù)據(jù)的隔離。圖書館資源往往需要滿足多用戶訪問，因此采用多用戶技術，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和配置進行合理虛擬分區(qū)，使系統(tǒng)的每個用戶或者組織都能夠使用一個共同的系統(tǒng)資源，實現(xiàn)多用戶在同時訪問相同圖書資源時，保證圖書系統(tǒng)共性的部分被共享，個性的部分被單獨隔離，確保多用戶在同時訪問、閱讀或者同時下載時，系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。通過在多個用戶之間的資源復用，運營管理維護資源，有效節(jié)省云計算圖書館開發(fā)應用的成本。而且，在用戶之間共享應用程序資源，可以實現(xiàn)當應用程序升級時，所有用戶同時升級。同時，因為多個用戶共享一份系統(tǒng)的核心代碼，當系統(tǒng)升級時，只需升級相同的核心代碼，簡捷省力。

為了滿足多用戶對數(shù)據(jù)的操作，云計算的數(shù)據(jù)存儲必須具備高吞吐率和高傳輸率;同時云計算要求硬件資源與軟件資源能夠很好地被共享，需具備良好的伸縮性，因此多用戶技術在云計算圖書館的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)開發(fā)中必不可少。

5? ? ? 結? ? 語

云計算技術是構建現(xiàn)代數(shù)字圖書館資源的重要技術支撐，也是網絡信息時代社會發(fā)展的新思路。在圖書館管理的各項環(huán)節(jié)中，應用云計算存儲技術可以有效提高管理能效，解決圖書館大部分功能難題。將大量圖書資源在云存儲環(huán)境中充分利用，會讓新型數(shù)字圖書館體系更符合現(xiàn)代人們對于文化知識、社會資訊、網絡信息等社會公共服務項目的需求，改變人們的生活方式。

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