淺論云計算應(yīng)用于高校數(shù)字圖書館建設(shè)

蔣 映

(湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學院 圖書館，湖南 長沙 410100)

高校數(shù)字圖書館建設(shè)歷經(jīng)十多年發(fā)展，在數(shù)字資源、特色技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面都取得了較好效果，但同時也存在著不少問題。首先，設(shè)備難以做到物盡其用。由于缺乏科學論證以及設(shè)備更新速度較快，一些巨資引進的存儲、服務(wù)、安全等設(shè)備，還沒有完全使用，就面臨“淘汰”。其次，資源雷同導致效率不高。高校采購的知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫、超星圖書館等國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫，有相當部分內(nèi)容存在資源雷同現(xiàn)象。最后，管理欠缺造成資源浪費。高校數(shù)字圖書館中，采用的軟硬件管理平臺，相互之間兼容性差，加之更新頻繁，從而出現(xiàn)資源浪費。

自2006年，谷歌在“Google101計劃”中提出“云”概念理論后，圖書館界認為，云計算對于數(shù)字圖書館建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義,對于信息存儲、信息處理、數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)、資源共享，有著深刻影響。

一、云計算概念及主要技術(shù)

何謂“云計算”？谷歌大中華區(qū)總裁李開復認為：互聯(lián)網(wǎng)是一片“云”，“云計算”就是云上的海量數(shù)據(jù)存儲；無數(shù)的軟件和服務(wù)置于“云”中；服務(wù)和軟件均構(gòu)筑于各種標準和協(xié)議之上；只要借助一個瀏覽器，就可以通過各種設(shè)備(手機．電視、汽車、手表等等)連接上“云”。[1]從學理上說，作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級運算模式，“云計算”是分布式計算、并行計算、網(wǎng)格計算的一種發(fā)展。云計算的基本原理是運用非本地或遠程服務(wù)器(集群)的分布式計算機，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供存儲、計算以及軟硬件等各種服務(wù)。[2]

不難發(fā)現(xiàn)，云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)超級計算的理念和模式。要實現(xiàn)云計算，需要有多種技術(shù)手段，通過軟件對硬件資源實行虛擬化管理、調(diào)度，從而形成一個虛擬化的資源池，將PC電腦、手機等各種設(shè)備上的信息、處理器等集中起來，實現(xiàn)協(xié)同運作。

云計算有許多優(yōu)點。云計算中的互聯(lián)網(wǎng)軟件、硬件都將成為一種資源，可以提供給需要的用戶使用。像Google App Engine，用戶可以使用谷歌Web應(yīng)用所需要的軟硬件平臺，進行所需要的設(shè)計開發(fā)。在云計算中，用戶還可以對資源進行擴展、配置，滿足使用需求變化。哈根達斯公司使用Salesforce.tom，在自已公司的CRM系統(tǒng)中，根據(jù)業(yè)務(wù)改進需求，動態(tài)刪除、添加應(yīng)用模塊。用戶使用云計算中的資源，只需按照實際使用情況付費。華盛頓郵報租用亞馬遜的虛擬服務(wù)器，進行報社文檔轉(zhuǎn)換，使用1407個小時，費用不到150美元。

云計算的主要技術(shù)有虛擬化使用、分布式存儲、海量化處理。這些技術(shù)能夠解決互聯(lián)網(wǎng)平臺的周期管理、大規(guī)模存儲通信等問題，做到資源按需使用按量收費。

云計算虛擬化使用技術(shù)。用戶使用云計算虛擬化技術(shù)，可以訪問的資源，可以是網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存、存儲等硬件資源，也可以是應(yīng)用程序、系統(tǒng)等軟件資源。由于提供了標準的接口，這一技術(shù)能夠為用戶簡化訪問、管理各類IT資源的過程。不論是最終用戶，應(yīng)用程序抑或是服務(wù)，都可以成為虛擬化技術(shù)的使用者。虛擬化技術(shù)使用的范圍也較為廣泛，可以是服務(wù)器，也可以是存儲設(shè)備，還可以是系統(tǒng)、軟件、網(wǎng)絡(luò)等。

云計算分布式存儲技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)中，過大的存儲需求，往往單臺服務(wù)器存儲有困難，運用云計算分布式存儲技術(shù)，可以調(diào)動多臺服務(wù)器來滿足超大量的存儲需求。不過，這一技術(shù)應(yīng)用時，需要將存儲資源抽象表示，并統(tǒng)一管理，還要保證存儲數(shù)據(jù)的安全可靠。谷歌公司設(shè)計的谷歌文件系統(tǒng)，是云計算分布式存儲技術(shù)的代表。谷歌文件系統(tǒng)，考慮節(jié)點實效問題的大量存在，設(shè)計了自動恢復功能；系統(tǒng)參數(shù)較為特殊，可以包含海量小文件；可以通過文件追加操作，提高讀寫速度。

云計算海量化處理技術(shù)。數(shù)字圖書館建設(shè)中，許多數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析都是海量級別的。單臺計算機由于性能和可靠性等問題，不能滿足處理海量數(shù)據(jù)的需求。云計算海量化處理技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)，將海量的處理任務(wù)，分解成子任務(wù)，在不同的計算機中完成。

二、云計算在高校數(shù)字圖書館建設(shè)中的運用

高校數(shù)字圖書館建設(shè)運用云計算，主要體現(xiàn)在信息存儲、信息處理、數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)、資源共享等四個方面。

(一)運用云計算實現(xiàn)信息存儲虛擬化。高校數(shù)字圖書館的建設(shè)及其運轉(zhuǎn)，要求數(shù)據(jù)能夠共享備份，并能實現(xiàn)調(diào)整存儲訪問。云計算的虛擬存儲系統(tǒng)，能夠滿足高校數(shù)字圖書館在這方面的要求。云計算的虛擬存儲系統(tǒng)，還能適應(yīng)高校數(shù)字圖書館海量信息的增長，提高數(shù)字圖書館對網(wǎng)絡(luò)復雜環(huán)境的適應(yīng)性，有效地存儲、備份海量數(shù)據(jù)。因此，云計算的虛擬存儲系統(tǒng)，為高校數(shù)字圖書館的建設(shè)、運轉(zhuǎn)提供了重要保障。

目前，不少高校采用的云計算虛擬存儲系統(tǒng)為DuraSpace開源系統(tǒng)。美國14所大學在2009年，獲得美國國家科學基金會的百萬資助，開展云計算研究。研究數(shù)字內(nèi)容管理存儲的DSpace，聯(lián)合開源軟件Fedora，研發(fā)成功DuraSpace開源系統(tǒng)。DuraSpace開源系統(tǒng)，不僅在云計算方面具有成本效益優(yōu)勢，還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字內(nèi)容的超長期保存和反復使用，很快成為國內(nèi)外高校數(shù)字圖書館的倉儲系統(tǒng)。

DuraSpace開源系統(tǒng)可以通過Web進行訪問，也可以通過數(shù)據(jù)中的插件進行訪問。DuraSpace開源系統(tǒng)提供的服務(wù)包括視音頻、圖片、數(shù)據(jù)集、文本備份等。用戶使用DuraSpace開源系統(tǒng)非常靈活，因為系統(tǒng)是通過不同供應(yīng)商、不同地域?qū)崿F(xiàn)資源保存，能夠啟用的副本數(shù)量也較多，從而可以滿足用戶的彈性需求。像DuraSpace開源系統(tǒng)這類高校數(shù)字圖書館采用的云計算虛擬存儲系統(tǒng)，會建立一個“虛擬存儲池”，使得高校數(shù)字圖書館中，原有的NAS、DAS等機構(gòu)存儲設(shè)備匯集于一起，從而實現(xiàn)系統(tǒng)性能的最大化，消除數(shù)據(jù)存取的瓶頸，減少數(shù)據(jù)尋找的時間，加快數(shù)據(jù)訪問速度。

另外，云計算虛擬存儲系統(tǒng)還能做到對高校數(shù)字圖書館數(shù)據(jù)的無縫管理。高校數(shù)字圖書館中的各種格式資源數(shù)據(jù)，如音視頻、文字圖片等，都聚集在“虛擬存儲池”中時，虛擬存儲管理系統(tǒng)會統(tǒng)一處理訪問這些數(shù)據(jù)帶來的數(shù)據(jù)冗余、分層存儲、高速備份等各類問題，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的無縫管理。

(二)運用云計算實現(xiàn)信息處理海量化。在高校數(shù)字圖書館建設(shè)中，有些數(shù)據(jù)的處理量非常巨大，像倒排索引各類資源數(shù)據(jù)庫、掃描識別大量圖文信息、轉(zhuǎn)換各類多媒體數(shù)據(jù)的儲存格式等，數(shù)據(jù)處理的規(guī)模經(jīng)常會達到TB級，甚至是PB級別。海量化處理信息，是云計算的優(yōu)點。面對海量信息，云計算能夠?qū)崿F(xiàn)大量化分析存儲、讀取信息，其信息的讀取操作頻率甚至遠遠高于信息自身的更新速度。云計算為高校數(shù)字圖書館低成本、高速度的處理海量數(shù)據(jù)，提供了新的方式。云計算支持高校數(shù)字圖書館用戶，使用映射化簡編程模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。映射化簡編程模型，可以讓用戶實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理。這一模型先是通過映射程序，將海量化的數(shù)據(jù)，分割成互不相關(guān)的子塊；然后，通過調(diào)度不同地域范圍的計算機，進行分布運算；最后，化簡程序，會將運算結(jié)果進行匯整，傳遞給用戶。

映射化簡編程模型的運轉(zhuǎn)包含五個步驟：文件輸入、文件分配、中間文件寫、映射運行、結(jié)果輸出。由于中間文件寫的減少，減少了網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，也減少了寫的時間。云計算處理海量化信息時，還具有無線接入功能。用戶通過虛擬服務(wù)器，能夠獲得一個十分透明的使用環(huán)境，不需要了解數(shù)字圖書館內(nèi)部復雜的環(huán)境，就可以訪問使用高校數(shù)字圖書館，獲得所需電子資源，大大提高了高校數(shù)字圖書館的效率。所以，通過云計算實現(xiàn)高校數(shù)字圖書館信息數(shù)據(jù)的海量化處理后，用戶可以通過手機等便捷方式實現(xiàn)對資源的訪問。

如果，基于云計算的信息海量處理技術(shù)與基于云計算的信息存儲虛擬化技術(shù)，結(jié)合使用，云計算的信息海量處理結(jié)果，可以直接保存在云計算的信息存儲虛擬化設(shè)備上，對于本地資源而言，占用的量將更小，使用的網(wǎng)絡(luò)流量也將減少，時間、成本都會隨之減少，從而更好的解決了海量信息數(shù)據(jù)的存儲問題。

(三)運用云計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)高效率。高校數(shù)字圖書館正常安全運轉(zhuǎn)的核心設(shè)施主要是數(shù)據(jù)中心。邏輯上的數(shù)據(jù)中心，涵蓋軟件和硬件。數(shù)據(jù)中心安裝的各類程序以及提供各種服務(wù)，是軟件；數(shù)據(jù)中心的計算機設(shè)備、支撐系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，是硬件。云計算概念和理念運用到高校數(shù)字圖書館建設(shè)中，就是由虛擬平臺軟件管理PC服務(wù)器等硬件資源，通過虛擬機按需分配計算資源，使得計算資源從物理的轉(zhuǎn)換為邏輯的。

F大學圖書館，在云計算虛擬化之前，基本通過PC機、PC服務(wù)器加上IDE陣列，進行數(shù)字化，系統(tǒng)故障不斷。后來，F(xiàn)大學圖書館，在購進高性能服務(wù)器、新添電子圖書等數(shù)字化資源后，通過云計算對數(shù)字資源進行了虛擬化，較大提高了資源的使用效率。特別是運用NAT轉(zhuǎn)換端門映射這一虛擬技術(shù)，使得系統(tǒng)受到外部入侵的途徑減少，保證了系統(tǒng)安全。

雖然，云計算還處于初步運用階段，不過，隨著云計算的技術(shù)發(fā)展，運用規(guī)模擴大，高校數(shù)字圖書館建設(shè)可靠、安全的云存儲、云服務(wù)將成為趨勢。當前，不少高校在數(shù)字圖書館建設(shè)中，主要通過借助云服務(wù)公司，解決圖書館的云計算問題。也有不少高校的數(shù)字圖書館建設(shè)，通過構(gòu)建云計算管理平臺實現(xiàn)。這些高校將自已本館的“云”，通過云計算管理平臺，與全世界不同地域范圍內(nèi)的其他高校數(shù)字圖書館整合起來，統(tǒng)一使用資源，對信息進行分布式、協(xié)作化、智能化處理。

不管怎樣，云計算能夠使得高校數(shù)字圖書館提高效率，有數(shù)據(jù)表明，采用云計算之后的高校數(shù)字圖書館服務(wù)器的使用率從平均值6%-7%提高到60%左右，在高峰使用率從40%左右提高到85%左右。[3]

(四)運用云計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享化。不同的高校在數(shù)字圖書館建設(shè)中運用云計算，可以實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施等資源的共享，從而較大程度降低建設(shè)數(shù)字圖書館的成本，另外，效率不僅不會降低，還會得到大幅度的提高。云計算，能夠使得在異構(gòu)分布環(huán)境處于不同高校的海量數(shù)據(jù)信息，得到統(tǒng)一整合，實現(xiàn)高校之間在信息數(shù)據(jù)資源方面的智能共享，用戶只需要訪問虛擬服務(wù)器，接入統(tǒng)一接口，就能夠在不同高校之間獲取數(shù)據(jù)資源，從而極大提高了高校數(shù)字圖書館資源的利用效率。

國內(nèi)高等教育文獻保障系統(tǒng)，近幾年來，將云計算技術(shù)確定為系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路徑。系統(tǒng)結(jié)合云計算等技術(shù)，設(shè)計開發(fā)高校數(shù)字圖書館云服務(wù)平臺。國內(nèi)高等教育文獻保障系統(tǒng)云計算服務(wù)平臺，可以將國內(nèi)高校數(shù)字圖書館資源、服務(wù)進行整合，形成一個整體，能夠?qū)崿F(xiàn)對服務(wù)的動態(tài)管理、支配，既能夠滿足不同層次規(guī)模高校建設(shè)自身數(shù)字圖書資源的需求，實現(xiàn)館際資源的共享共建，也支持高校圖書館之間的協(xié)作，使得每一個高校的數(shù)字圖書館用戶都能夠參與到資源共享中來。

三、云計算應(yīng)用于高校數(shù)字圖書館需要注意的問題

技術(shù)是把雙刃劍。云計算作為一種新的理念、技術(shù)，能夠為高校數(shù)字圖書館建設(shè)帶來新的機遇，但是，在高校運用云計算建設(shè)數(shù)字圖書館過程中，也需要注意一些問題。

首先，高校在數(shù)字圖書館建設(shè)中，應(yīng)該注意選擇具有可替代性的云計算供應(yīng)商。考慮云計算供應(yīng)商，既要從價格、技術(shù)、信譽等方面考察，更要從技術(shù)的可替代性角度選擇，如果云計算設(shè)備不能在不同供應(yīng)商之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，高校數(shù)字圖書館的建設(shè)將會被云計算供應(yīng)商綁架，導致后續(xù)數(shù)字圖書館技術(shù)升級成本過高。

其次，與第一個問題相關(guān)的可替代云計算供應(yīng)商，應(yīng)是基于共同標準的云計算技術(shù)。不同云計算供應(yīng)商之間能夠具有可替代性，根源在于這些供應(yīng)商的云計算具有共同標準。當前，由于云計算處于初始發(fā)展階段，技術(shù)標準問題是這一技術(shù)當前發(fā)展的主要難題。不同云計算供應(yīng)商之間，由于缺乏共同技術(shù)標準，導致技術(shù)的兼容性欠缺。對于圖書館行業(yè)，關(guān)注的標準可能需要更加廣泛一些，比如不但需要程序交互接口的標準化，而且需要支持不用再編程的可交互接口，支持數(shù)據(jù)的標準化等等。[4]

最后，高校數(shù)字圖書館建設(shè)中，使用云計算，還要注意數(shù)據(jù)保密和知識產(chǎn)權(quán)問題。由于云計算技術(shù)的使用往往超越國界，不同國家的政策對于云計算中的數(shù)據(jù)安全具有極大的影響。比如美國政府曾勒令微軟公司停止某些國家的MSN服務(wù)，類似的政策極有可能導致云計算安全問題產(chǎn)生。需要指出的是云計算會導致企業(yè)和個人可以對非我所有的數(shù)據(jù)進行整合、挖掘，形成新的產(chǎn)品和服務(wù)，這新產(chǎn)品和服務(wù)的產(chǎn)權(quán)，是屬于原屬內(nèi)容擁有者還是屬于數(shù)據(jù)整合挖掘企業(yè)、個人，目前，這一產(chǎn)權(quán)問題，在傳統(tǒng)法律上還找不到界定。

[參考文獻]

[1] 李開復. 擁抱云計算 把握商機[J]. IT時代周刊，2009(1): 28.

[2][3] 王平. 云計算關(guān)鍵技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用研究[J]. 情報資料工作，2010(5): 52.

[4] 胡小菁，范并思. 云計算給圖書館管理帶來挑戰(zhàn)[J]. 大學圖書館學報，2009(4): 10.