“云時代”高校圖書館數(shù)據(jù)存儲的模式

翁建華

（浙江海洋學院圖書館，浙江 舟山 316004）

1 引言

現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，高校圖書館已從傳統(tǒng)的圖書館轉(zhuǎn)向了數(shù)字化圖書館，圖書館數(shù)據(jù)存儲正面臨著諸如空間、安全、訪問速度和管理等問題，數(shù)據(jù)存儲模式的更新是現(xiàn)代數(shù)字圖書館的必然趨勢。隨著Amazon、Google和IBM公司相繼推出云計算的概念，意味著IT業(yè)正式邁進了“云時代”，“云”概念已迅速滲透到了各個商業(yè)領(lǐng)域，并給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。在這樣的環(huán)境下，作為信息資源中心的高校圖書館，利用云技術(shù)來解決數(shù)字資源存儲問題，不失為一種嶄新的、較為理想的方法。

2 圖書館數(shù)據(jù)介紹

浙江海洋學院圖書館[1]近年來在數(shù)字化建設(shè)方面做了很大的努力，目前已擁有CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、CNKI優(yōu)秀博碩士論文、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)字資源、人大全文數(shù)據(jù)庫、國研網(wǎng)、讀秀學術(shù)搜索、超星電子圖書、Scopus文摘庫、EBSCOhost、SpringerLLink 電子刊、Springer電子書、World Scientific 電子書、NowPublishers、ProQuest學位論文庫、Encyclopedia of Ocean Sciences等30余種中外文數(shù)據(jù)庫鏡像。除了以上這些數(shù)字資源外，還有自建的海洋、水產(chǎn)特色數(shù)據(jù)庫。2005年，圖書館投入使用匯文文獻信息服務系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的業(yè)務數(shù)據(jù)數(shù)字化，同時隨書光盤的數(shù)量也在逐年遞增。目前，總存儲容量約達20個TB，每年以約3TB的速度擴容，見表1。隨著學校的發(fā)展，圖書館數(shù)字資源的種類越來越多，數(shù)據(jù)量也越來越龐大，數(shù)據(jù)的介質(zhì)故障、病毒感染、黑客入侵、自然災害以及人為過失等安全性問題日益突顯，每年存儲設(shè)備的擴容，也給圖書館造成了較大的經(jīng)濟壓力。因此，可靠有效的存儲環(huán)境才是高校圖書館數(shù)字資源長期保存的基礎(chǔ)保障。

表1 浙江海洋學院圖書館數(shù)據(jù)存儲概況

3 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)介紹

圖書館數(shù)據(jù)存儲模式經(jīng)歷了幾代更新，從上世紀70年代初期的單一硬盤存儲和磁帶備份，80年代C/S模式的出現(xiàn)使得數(shù)據(jù)存儲分布化，到90年代后期的RIAD存儲技術(shù)，20世紀末存儲技術(shù)的發(fā)展進入“存儲網(wǎng)絡（Storage Network）”時代。目前主流存儲技術(shù)主要是外掛式存儲（如圖1所示），即DAS、NAS和 SAN。

圖1 主流網(wǎng)絡存儲

3.1 直連式存儲（Direct Attached Storage，DAS）

直連式存儲，也可以稱作服務器附加存儲，存儲介質(zhì)與服務器直接相連，其I/O請求直接發(fā)送到存儲設(shè)備，并且不帶有任何存儲操作系統(tǒng)，具有低延遲、高帶寬和低成本的特點。但是DAS的優(yōu)點也成為其發(fā)展最大的瓶頸，數(shù)據(jù)的I/O讀寫和存儲維護管理都需要依賴服務器上的操作系統(tǒng)才能進行，諸如數(shù)據(jù)備份和恢復均要占用服務器一定的資源，因此用戶的日常數(shù)據(jù)備份需選擇業(yè)務系統(tǒng)不繁忙時進行。顯然，對于7×24小時圖書館數(shù)字資源服務是不合適的。

3.2 網(wǎng)絡接入存儲（Network Attached Storage，NAS）

網(wǎng)絡接入存儲，采用TCP/IP、ATM及FDDI等網(wǎng)絡技術(shù)，通過網(wǎng)絡交換機連接到服務器，作用類似于文件服務器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。NAS在LAN環(huán)境下，可以實現(xiàn)異構(gòu)平臺下的數(shù)據(jù)共享，如NT和UNIX平臺的數(shù)據(jù)共享，同時具有較好的可擴展性。雖然NAS在存儲性能上比DAS有了很大的提高，但是NAS本身受限于網(wǎng)絡的帶寬，隨著數(shù)據(jù)存儲容量的增大，容易給網(wǎng)絡帶來數(shù)據(jù)服務和數(shù)據(jù)管理的雙重負擔，并且NAS后期的擴容成本較高。

圖2 NAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 存儲區(qū)域網(wǎng)絡（Storage Area Network，SAN）

存儲區(qū)域網(wǎng)絡是一種高速專用網(wǎng)絡，通過專用網(wǎng)絡設(shè)備（如光纖）提供服務器和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備之間的連接。SAN經(jīng)過多年的發(fā)展，存儲帶寬已經(jīng)達到4Gbps，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。SAN具有海量數(shù)據(jù)易共享性、配置的靈活性、設(shè)備互聯(lián)的高速可靠性等優(yōu)點，但同樣存在著實施和管理成本過高的局限性。

圖3 SAN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4 圖書館數(shù)據(jù)存儲的新紀元——云存儲

4.1 云相關(guān)概念

中國電子學會云計算專家委員會給云計算（Cloud Computing）作出了如下的定義：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾參與的計算模式，其計算資源（計算能力、存儲能力、交互能力）是動態(tài)、可伸縮且被虛擬化的，以服務的方式提供[2]。這種新型的計算資源組織、分配和使用模式有利于合理配置計算資源并提高其利用率，促進節(jié)能減排，實現(xiàn)綠色計算。而云存儲是云計算概念延伸的產(chǎn)物，是指通過集群應用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能的一個系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)模型見圖4[3]。EMC中國研發(fā)中心總經(jīng)理范承工博士認為，應該把云存儲看成一種服務，云的概念就是通過服務的形式來滿足客戶需求[4]。

圖4 云存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

4.2 云存儲在圖書館應用的優(yōu)勢

綜觀國內(nèi)外云存儲的應用情況，可謂“祥云一片”：2011年3月29日美國亞馬遜公司宣布推出數(shù)字內(nèi)容云存儲服務；蘋果公司緊鑼密鼓地準備推出同類服務；2010年5月，Google發(fā)布了 Google Storage for Developers，2011年 5月，Google宣布完全開放Storage存儲；2010年7月，阿里巴巴集團董事會主席馬云在“小網(wǎng)商大夢想”網(wǎng)貨交易會論壇發(fā)表主題演講上透露，公司未來將加大在云計算、云存儲上的投入。顯然，云存儲給高校圖書館開啟了存儲新紀元，從而讓圖書館在云時代中獲益。

4.2.1 數(shù)據(jù)存儲海量化

數(shù)字圖書館的數(shù)據(jù)每年以驚人的速度增長，特別各類學術(shù)數(shù)據(jù)庫需要不斷更新以供學校師生查閱和研究，傳統(tǒng)的存儲架構(gòu)因其擴容性差已不能適應海量數(shù)據(jù)的存儲，圖書館有限的設(shè)備經(jīng)費更不能去追求高端的存儲設(shè)備。云存儲采取并行擴容的架構(gòu)，可以實現(xiàn)存儲完全虛擬化，支持數(shù)十PB級的容量及強大靈活的擴展性，從而緩解了圖書館持續(xù)增長的數(shù)據(jù)存儲壓力。

4.2.2 核心數(shù)據(jù)安全化

經(jīng)權(quán)威機構(gòu)分析，硬件問題、系統(tǒng)問題、人為錯誤是引起數(shù)據(jù)丟失的3個主要原因。目前館內(nèi)的數(shù)據(jù)都放在本地服務器上，服務器的種類、型號、規(guī)則不一且分散存儲，常有負載不均衡的現(xiàn)象，導致整體存儲效能和備份效率的瓶頸。如果說商業(yè)的數(shù)字資源（比如CNKI鏡像數(shù)據(jù)）因各種原因一旦丟失時還可以向數(shù)據(jù)商購買的話，那么圖書館的原始業(yè)務數(shù)據(jù)一旦丟失，將無法再生，圖書館也就意味著從此“癱瘓”，后果不堪設(shè)想。因此圖書館核心數(shù)據(jù)的安全備份和遠程容災是刻不容緩的問題。在云存儲模式下，通過集群應用、網(wǎng)格計算或分布式文件系統(tǒng)等功能，將云中各種不同類型的存儲設(shè)備集中協(xié)同工作，有效確保海量數(shù)據(jù)的安全性。

4.2.3 設(shè)備耗能低碳化

云存儲模式被稱為“綠色的商業(yè)模式”，微軟一項新研究表明，擁有約100個用戶的小型商務，如果將商務應用從實地服務轉(zhuǎn)向云計算，將節(jié)約超過90%的凈能量和碳消耗[5]。圖書館每年要投入大量的資金來購買存儲設(shè)備，是學校能耗量最大的部門之一。云存儲的虛擬化技術(shù)提高了硬件利用率，不僅在節(jié)能方面績效顯著，而且在管理上也極大為方便靈活，節(jié)省了圖書館的人力資源。

4.2.4 資源共享擴大化

高校圖書館的數(shù)字資源的共享起步較晚，2010年底，浙江省高校數(shù)字圖書館（ZADL）正式開通，標志著在學術(shù)資源區(qū)域性共建共享方面邁向了第一步，但是館藏的雷同、數(shù)字資源的重復購買和建設(shè)問題依然嚴重。吉林醫(yī)藥學院圖書館的于秀芬教授在《基于云存儲架構(gòu)的隨書光盤鏡像服務器構(gòu)建探討》[6]一文中，首次對利用云存儲將現(xiàn)有的圖書館隨書光盤資源有機整合作了探討。云存儲將各種資源放入一個“云池”中，用集群存儲架構(gòu)對數(shù)據(jù)進行集中存儲與調(diào)用，不同終端之間可以無障礙共享。顯然，這給圖書館資源共享范圍的進一步擴大提供了可能。

5 結(jié)語

云存儲作為一種嶄新的技術(shù)，已經(jīng)成為國內(nèi)外業(yè)界的新貴。《中國云存儲服務報告，China Cloud Storage Services Report》顯示，在未來的5年，中國云存儲服務市場的年復合增長率將達到103%[7]。在Web2.0的驅(qū)動下，圖書館的存儲模式也將面臨全新的變革，云存儲顯然是一種理想選擇。當然，任何事物都是機遇和挑戰(zhàn)并存，圖書館應根據(jù)自身存儲的特點和需求，量身定制，選擇合適的“云”。

[1] 浙江海洋學院圖書館門戶網(wǎng)站 [EB/OL].2011-02-05.[2010-09-11].http：//61.153.216.111/tsg/html/tsggk/15.html.

[2] 中國電子學會云計算專家委員會網(wǎng)站[EB/OL].2011-02-05.[2010-05-28].http：//www.ciecloud.org/.

[3] 看圖識云全面解析云存儲的網(wǎng)格架構(gòu).[EB/OL].2011-02-05.[2010-03-17].http：//storage.it168.com/a2010/0316/861/000000861567_2.shtml.

[4] EMC范承工：“五大支柱”為云計算保駕護航.[EB/OL].2010-12-25.[2009-05-11].http：//www.cnsoftnews.com/show_news.asp?newsid=5452.

[5] 硅谷動力網(wǎng)站.[EB/OL].2010-12-25.[2010-11-06].http：//www.enet.com.cn/cio/.

[6] 于秀芬，張曾昱.基于云存儲架構(gòu)的隨書光盤鏡像服務器構(gòu)建探討.2001（2）：72-75.

[7] Springboard：未來五年中國云存儲服務年均增長103%.[EB/OL].2010-12-25.[2010-07-30].http：//www.cbismb.com/articlehtml/20148700.htm.

[8] 陶蕾.“云”下的圖書館網(wǎng)絡存儲探討.圖書館學研究，2010（7）：66-69.