黃勝國

〔摘 要〕云計算是一種新型的基于互聯(lián)網的商業(yè)計算模型，它是分布式處理、并行處理和網格計算的發(fā)展，具有安全可靠、海量信息存儲、快速方便等特點。云計算以其獨特的優(yōu)勢被各個國際著名廠商重視，并在各領域都起到一定的影響，同樣它也將對圖書館的發(fā)展產生深遠影響?，F(xiàn)今，圖書館應該思考的是如何運用云計算來調整服務模式，以便更加有效地適應讀者與圖書館之間的互動，并解決好云計算運用過程中出現(xiàn)的數據安全、標準和版權等方面問題。

〔關鍵詞〕云計算；分布式處理；并行處理；網格計算；海量信息存儲

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１２．０２．０２７

〔中圖分類號〕Ｇ２５０.７４ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１２）０２－０１０７－０４

Research on the Application of Cloud Computing Technology in LibraryHuang Shengguo

（Library，South China Normal University，Guangzhou 510631，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕As a result of evolving of distributed processing,parallel processing and grid computing,cloud computing which is a new kind of commercial computation model has many advantages such as being safe and reliable,capable of mass data storage,as well as easy and convenient to use.The unique advantages of cloud computing has already caused the attention of various famous international companies and applied in various fields.Also it will greatly affect the development of libraries.Nowadays,libraries should contemplate how to adjust their services mode by using cloud computing,in order to effectively adapt themselves to the interactions between readers and libraries,and solve a series of problems in cloud computing such as data security,standard and intellectual property.

〔Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ〕cloud computing;distributed processing;parallel processing;grid computing;mass data storage

云計算(Cloud Computing)，是一種基于互聯(lián)網的超級計算模式。狹義上講，它是分布式處理、并行處理和網格計算技術的綜合發(fā)展，是一種新型的計算模型，是一種新型的共享基礎架構的方法。廣義上講，它是一種基于互聯(lián)網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備對內對外的服務。云計算的核心思想，是將大量用網絡連接的計算資源統(tǒng)一管理和調配，構成一個計算資源池向用戶按需服務。提供資源的網絡被稱為“云”，“云”的出現(xiàn)簡化了IT架構的實施，給人們提供了一種理想的方式，即IT應用可以像水電煤氣等公共設施一樣，實時定制，隨時取用，按需付費。目前按照“云”的內容，可以把云分為3種：提供資源的云，包括提供存儲、網絡、帶寬等，將“資源”網絡化、虛擬化，以服務的形式提供；提供動態(tài)數據的云，包括對動態(tài)數據服務的云，包括對原始數據、半結構化數據和經過處理的結構化數據管理、分享、組織、轉換、分析、挖掘、搜索等服務，它把資源連同計算處理能力和領域知識技巧一起提供；提供軟件平臺的云，包括SasS服務、軟件API、開發(fā)環(huán)境、應用工具等，用戶只需通過瀏覽器（包括手持設備專用的瀏覽器）就能獲得各種類型的服務［１］。

作為一種新興、備受矚目的技術，云計算技術一經推出就受到業(yè)界人士的廣泛推崇。圖書館歷來是IT新興技術應用的主要場所之一，云計算也不例外。2009年4月OCLC（Online Computer Library Center，聯(lián)機計算機圖書館中心）正式宣布將向它的會員圖書館提供“基于云的”、Web規(guī)模的協(xié)作式圖書館管理服務，并推出基于WorldCat書目數據的“Web協(xié)作型圖書館管理服務”，不僅此項服務被公認為是一項云計算服務，此舉也預示著云計算將在圖書館領域中廣泛應用［２］。未來云計算技術將給圖書館帶來深刻變革，圖書館自動化系統(tǒng)在云計算時代將不再需要重新在本地安裝和部署，而是采用以網絡服務的形式由供應商直接遠程提供；通過Web云接入，可以實現(xiàn)超大規(guī)模的計算和存儲服務的訪問，克服圖書館服務器訪問限制瓶頸；將分布式存儲的數據和一站式檢索界面結合起來，進行數字資源的整合、組織、關聯(lián)、導航，甚至是可視化服務，以實現(xiàn)不同“云”之間的互操作及全方位的網絡擴展服務等。云計算無疑將給圖書館服務方式和服務內容帶來新的機遇，同時也給圖書館技術、管理等方面要求帶來新的挑戰(zhàn)。

１ 云計算的在國內外的發(fā)展

１.１ 云計算在國外的發(fā)展

早在20世紀60年代麥卡錫(John McCarthy)就提出了把計算機能力作為一種像水和電一樣的公共事業(yè)提供給用戶。云計算的第一個里程碑是1999年Salesforce.com提出的通過一個網站向企業(yè)提供企業(yè)級應用的概念；另一個進展是2002年亞馬遜（Amazon）提供一組包括存儲空間，計算能力甚至人力智能等資源服務的Web Service；2005年，該公司又提出彈性計算機云（Elastic Compute Cloud，EM2）服務。自2008年起，國外許多著名的IT廠商開始談論云計算，這些公司包括硬件廠商（IBM、HP、INTEL、思科等）、軟件廠商（微軟、ORACLE等）、互聯(lián)網提供商（GOOLE、Amazon等）和電信運營商（AT&T等），甚至一些中小型IT企業(yè)也將云計算作為自己的主戰(zhàn)場。目前，國外主要的云計算機服務還包括：Google的應用托管服務（Google APP Engine），IBM“藍云計劃”，Sun的“黑盒子計劃”，微軟的Live Mesh與HP、Intel、Yahoo的“云計算試驗平臺”等。

１.２ 云計算在國內的發(fā)展

在國內，云計算的發(fā)展也相當迅猛，但應用相對滯后，如金蝶、用友紛紛推成立了SaaS部門，神州數碼、清華同方等開始了SaaS平臺的搭建，也有如瑞星的“云安全”計劃等研發(fā)應用，但數量不多。目前，國內對“云”的應用研發(fā)主要存在3種模式。一是國外著名IT廠商在國內的開發(fā)應用，如IBM于2008年在分別在無錫軟件園建立的全球第一個實現(xiàn)商業(yè)運營云計算中心與在北京建立的IBM大中華區(qū)云計算中心；二是IT巨頭與國內企業(yè)的合作研發(fā)，如金碟與IBM發(fā)布的擬在幫助中小型企業(yè)用戶通過互聯(lián)網實現(xiàn)在線管理及電子商務服務的一站式“騰云計劃”，Google中國、EMC與清華大學的“云計算”，南京三寶與微軟合作建立SaaS運營服務管理平臺等。第三種類型是國內IT企業(yè)自主研發(fā)用的云計算應用，如世紀互聯(lián)的業(yè)內首款基于云計算的彈性主機租用（EPS）服務，浪潮的“挺進高端”戰(zhàn)略計劃，解放軍理工大學研制了云存儲系統(tǒng)MassCloud，Alibaba集團研發(fā)了淘寶分布式文件系統(tǒng)（TFS）并啟用“電子商務云計算中心”，CALIS中心也提出設計和開發(fā)數字圖書館云服務平臺并為圖書館提供本地化的數字圖書館云計算解決方案［２］。

２０１２年２月第３２卷第２期云計算技術在圖書館中的應用研究Ｆｅｂ.，２０１２Ｖｏｌ.３２ Ｎｏ.２２ 圖書館云計算機平臺的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)云計算，其體系結構必須支持幾個關鍵特征。首先，系統(tǒng)應該是自治的，即需要內嵌自動化技術，以減輕或消除人工部署和管理的工作，平臺能自發(fā)地響應系統(tǒng)的要求；其次，云計算的架構必須是敏捷的，能夠快速對信號進行響應。內嵌的虛擬化技術和集群化技術，能夠動態(tài)地隨服務系統(tǒng)要求的變化而作改變。云計算平臺是一個強大的“云”網絡，連接了大量并發(fā)的網格計算和服務，可利用虛擬化技術擴展每一臺服務器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結合起來，提供超級計算及存儲能力。通用的云計算體系結構如圖１所示。圖１ 云計算平臺的體系結構

建設云計算的數字化圖書館，核心部分是云平臺的服務層，它主要包括物理層、虛擬化層，基礎設施管理層，平臺層和應用層，圖書館云平臺架構實現(xiàn)的模型如圖２所示。虛擬化層的功能是將服務器、儲設備和網絡等物理層資源池化，使所有的硬件資源可以靈活調度。虛擬化是實現(xiàn)模塊化、集成化、簡單化和標準化的重要方法之一。虛擬化可以使企業(yè)集中并共享IT資源，從而優(yōu)化資源利用率，使IT資源供給動態(tài)地滿足系統(tǒng)的要求?；A設施管理層提供了基礎設施的統(tǒng)一監(jiān)控、管理、控制，并實現(xiàn)資源供應的自動化。通過統(tǒng)一的管理平臺，可實現(xiàn)對包括Unix服務器、DAS、NAS、SAN和網絡等IT基礎設施的統(tǒng)一管理。借助統(tǒng)一管理平臺，圖書館用戶獲得了一個可擴展、基于標準的服務器和存儲設備管理平臺，并以此提高應用程序可用性，以及IT資源的生產率和靈活性。平臺層通過豐富的工業(yè)標準集群解決方案，使應用處理要求與可用性和性能所需的級別相吻合。圖書館用戶通過集群方案可以整合㊣/O帶寬、內存、CPU資源和海量存儲等，同時也增強了數據的完整性，最大程度地提高了系統(tǒng)的可用性。應用層通過SOA(Service-Oriented Architecture，面向服務架構)構建應用程序是一種松散耦合，充許合成的架構風格。它采用了SOA的架構原則并且把這個原則應用到了一個基礎設施［３］。

應用層（實現(xiàn)ＳａｓＳ，如Ｇｏｏｇｌｅ Ａｐｐｓ、Ｚｏｈｏ Ｏｆｆｉｃｅ）

ＳＯＡＰ ＣＯＢＲＡ ＥＪＢ ＡＪＡＸ平臺層（實現(xiàn)ＰａｓＳ，如ＩＢＭ ＩＴ Ｆａｃｔｏｒｙ、Ｇｏｏｇｌｅ ＡＰＰＥｎｇｉｎｅ）

操作系統(tǒng)集群 數據庫服務集群 應用服務集群基礎設施管理層（實現(xiàn)ＩａｓＳ，如Ａｍａｚｏ ＥＣ２、ＳＵＮ Ｇｒｉｄ）

統(tǒng)一監(jiān)控／管理／控制 資源供應自動化虛擬化層

服務器資源池 存儲資源池 網絡資源池服務器 存 儲 網 絡安 全 管 理 平 臺圖２ 圖書館云計算平臺的實現(xiàn)模型

３ 云計算技術在圖書館的應用與發(fā)展

云計算技術在圖書館的廣泛應用將對圖書館數字化資源存儲、管理及讀者網絡化利用方面帶來深刻影響，從而影響傳統(tǒng)流通服務模式及讀者獲取知識的方式。這種影響促進圖書館去積極適應、迎合這種挑戰(zhàn)，圖書館才會在未來信息存儲中心的陣營中穩(wěn)固自己的領地。

３.１ 提供安全可靠的數據存儲

數字圖書館最大的擔心在于數據的安全性，無論書目數據、讀者數據、流通數據還是數字資源、特色館藏資源一旦丟失，后果將不堪設想。云平臺環(huán)境下為了保障圖書館數據存儲的可靠性，可以采用最為先進的虛擬化海量數據存儲技術來管理和存儲數據資源。海量存儲數據常采用鏡像和校驗技術進行容錯，需要在兩套不同的設備中維護相同的數據，一旦主設備壞，可立即切換到鏡像設備（或容災中心）進行訪問。虛擬化海量存儲技術是采用數據副本進行容錯，它不需要冗余設備，通過對每個虛擬盤創(chuàng)建多個副本提高數據的可靠性和訪問性能。這種方法不需要維護規(guī)模龐大的映射表，即使磁盤被損壞，也不會影響正常的讀寫訪問，更適合在云環(huán)境下的海量存儲網絡系統(tǒng)中實現(xiàn)［４］。

３.２ 實現(xiàn)數字資源的共享和共建

圖書館界一直追求的目標是數字資源的共享共建，云計算的應用將完全可以實現(xiàn)這一目標。在圖書館領域，各個圖書館的各種數字資源可以借一朵“云”統(tǒng)一結合起來，內容高度整合，就如當前流行的“信息共享空間”一樣。用戶通過云服務商那里獲取相應的數字資源，而無需理會后臺硬件及系統(tǒng)的復雜運行，也不必更新、維護硬件設備。圖書館的運行成本大大降低的同時，效率還大幅度提升。隨著云計算技術的成熟及廣泛推廣，今后全球圖書館的數字資源將得到真正的整合及共享、共建，使用戶的信息需求得到完全的滿足［６］。

３.３ 實現(xiàn)數字資源的合理分配

由于各所大學的學科設置不一（或某一區(qū)域、某段時間讀者關注數字資源的側重點不同），圖書館經常出現(xiàn)的數字資源得不到合理的利用，部分數字資源用戶過多，而另外一些數字資源卻少有人問津。云計算的解決的目標之一，就是資源的合理分配與利用。圖書館可以從云計算提供商那里獲得更合理的計算能力，支持數據的良好運行；倘若某一時刻某一數據庫訪問人數很多，可要求分配更多的運算資源，以保證服務順暢運行；倘若某一時段訪問人數很少，云計算便可動態(tài)歸還多余的運算能力，減少資源的浪費。云計算可以完全改善資源的合理分配，各類型的圖書館（大、中、小型、社區(qū)及高校圖書館）的經費方案和設備配置可以得到進一步的優(yōu)化。

３.４ 保障服務器高可靠性運行

單一圖書館即使搭建了可靠的服務器，但限于技術水平、黑客入侵、病毒傳播、用戶過多等因素，服務器經常會出現(xiàn)瀕臨崩潰的狀況。圖書館從云計算服務商那里可以獲取更強技術手段和更完善的維護能力；“云”內往往有大量服務器工作（根據云規(guī)模大小而定，幾十至幾百萬臺），其中某臺（或幾臺）服務器出現(xiàn)故障，“云”內其它服務器將快速切換為圖書館用戶提供服務，整個云服務不受任何影響。

３.５ 保障圖書館的數字資源服務安全

云平臺下圖書館可以根據用戶數字資源需求的不同，將用戶從低到高劃分若干個安全等級，并嚴格控制用戶對資源的訪問權限。PMI（Privilege Management Infrastructure，特權管理基礎設施）是目前較為成熟的權限管理與控制技術，它是基于屬性證書（Attribute Certificate，簡稱AC）的授權平臺，它以PKI（Public Key infrastructure，公鑰基礎設施）體系為基礎，向所有用戶提供與應用相關的授權服務，并在用戶請求時進行權限驗證，成為用戶和服務供應者之間的安全通信基礎［６］。圖書館通過PMI進行授權管理，普通讀者登錄到“云”端后根據系統(tǒng)內設置的角色分配相應權限，承擔數據維護的管理員登錄到“云”端也可獲取相應的權限。云認證平臺對認證信息通過權限確認后，將相應信息通過應用服務的認證接口發(fā)給具體應用服務進行驗證，通過驗證用戶可獲取相應的權限維護數據。通過單點登錄的統(tǒng)一身份認證和PMI權限控制技術，圖書館根據不同用戶設置相應權限，從而可嚴格控制用戶對資源的訪問；同時還能將云計算從物理上和邏輯上分成多層進行管理和控制，從而有效地保證數字資源服務的安全。

３.６ 降低圖書館的運營經費

為了適應信息技術的高速發(fā)展的要求，圖書館的設備需要不斷升級換代，圖書館應用系統(tǒng)及硬件的維護成本普遍較高。云計算在圖書館的應用將改變這種現(xiàn)狀，由于具體的硬件配置和更新都是由云服務供應商來提供的，用戶只需提供瀏覽器將滿足所有需求，用戶可通過各種終端設備享受云服務提供自己的信息、知識、資源、服務等，從而大大降低圖書館經費投入成本，也降低了圖書館技術員維護系統(tǒng)的工程強度。此外云計算還可以節(jié)省圖書館機房使用面積，電能及制冷消耗，并提高設備的利用率，進而為圖書館紙質書刊騰出更多的使用空間，館藏資源利用率也相應提升。

４ 云計算在圖書館應用中需注意的問題

雖然云計算已經成為當前信息技術研究的熱點并已經獲得商業(yè)的大量應用，但它仍然還存在諸多問題（包括安全、性能、標準、成本、能耗等）需要解決。隨著云計算的進一步發(fā)展與推廣，云計算平臺必將成為圖書館的信息基礎設施，基于云的應用也將成為圖書館的重要選擇。根據現(xiàn)有云計算出現(xiàn)的問題，結合圖書館應用的特點，云計算在圖書館中的應用需注意以下幾方面的問題。

４.１ 云平臺環(huán)境中的數據安全問題

圖書館現(xiàn)有的數字資源從理論上講都可以利用一朵“云”將其全部放入云平臺中，供云環(huán)境內用戶共享使用，從而取代現(xiàn)有桌面計算模式。但在實際應用過程中，為了安全和穩(wěn)定，也為了“云”服務的中斷或失效，圖書館在把數字資源放入云平臺時，盡量保存本地重要數字資源的鏡像（備份），這些數據也可作為未來“云”數據的備份。在云平臺環(huán)境下，資源對所有用戶都是共享的，一些私有信息（如本人姓名、身份證號、電話號碼、E-mail等）放入云中也容易造成個人隱私被竊，這些數據如果可能的話也盡量不要通過云平臺共享出來。因此，在云計算模式下，不能完全推翻原有傳統(tǒng)的數字資源保存和讀取模式，云計算是有現(xiàn)有部署模式的有效補充。圖書館應該在充分論證的情況下，確定哪些數據放在云平臺中，哪些數據必須在現(xiàn)在模式中予以保留［７］。

４.２ 硬件、數據和系統(tǒng)的兼容性問題

由于各個圖書館的情況不同，圖書館所使用的硬件配置、操作系統(tǒng)和應用系統(tǒng)也千差萬別，有些使用Windows，有些使用Linux或Unix。為了能更好的適應云計算的環(huán)境，更好地融入“云”中，圖書館應當密切關注云服務提供商所針對不同的操作系統(tǒng)平臺開發(fā)的接口軟件，也可通過與相關公司合作，開發(fā)出兼容本館具體環(huán)境的通信協(xié)議及接口插件。

４.３ 數字資源共享的版權問題

在云計算的模式中，各個加入云模式的成員館之間可以通過有關的協(xié)議共享彼此的數字資源，也就是說“云”中的用戶像使用本館的數字資源一樣去使用其它成員館共享出的數字資源。在云模式下各成員館方便用戶、提高數字資源共享自由度的同時，也帶來了大量版權糾紛問題。為此，圖書館界應該針對云模式共享資源中可能引起的版權糾紛做深入的研究，制定切實可行的管理制度，以切實保證圖書館的權益不受損害［８］。

５ 結 語

雖然云計算大規(guī)模商業(yè)應用還存在一定的疑慮，但云計算帶來的諸多優(yōu)勢，已經引起IT界的高度關注并已然成為當前IT技術研究熱點。一旦云計算解決云計算標準、安全性、版權等細節(jié)問題，云計算將給IT界帶來巨大變革。云計算的出現(xiàn)給圖書館帶來了機遇，同時也使我們對未來云計算在圖書館的應用產生無限美好的遐想。把云計算應用到圖書館工作中，圖書館將專注自己的業(yè)務，擺脫IT束縛，發(fā)揮IT的最大效益，降低IT應用難度和復雜性，從而降低管理成本，減少系統(tǒng)性風險。相信不久的將來，隨著云計算技術的不斷成熟、完善，云計算在圖書館中應用將越來越廣泛，圖書館上空將盛開朵朵“云”。

參考文獻

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