云計算在圖書館數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)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?nèi)找嬖鲩L的快捷化需求，將云計算技術(shù)引入圖書館的數(shù)據(jù)管理技術(shù)中，會大幅提高圖書館的運(yùn)行效率，這也是將來圖書館數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展方向，文章在如何將云計算技術(shù)引入圖書館數(shù)據(jù)管理途徑方面進(jìn)行了初步研究。

[關(guān)鍵詞] 云計算;圖書館;數(shù)據(jù)存儲;技術(shù)

0? ? ? 引? ? 言

隨著網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)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(kuò)增的同時，也越來越關(guān)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(shù)引入圖書館的數(shù)據(jù)管理技術(shù)中，與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)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(wù)需求。

1? ? ? 云計算技術(shù)概述

云計算（Cloud Computing）是分布式計算的一種，是指通過網(wǎng)絡(luò)“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(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序，得到結(jié)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(wù)分發(fā)，并進(jìn)行計算結(jié)果的合并。因而，云計算又稱為網(wǎng)格計算。通過這項技術(shù)，可以在很短的時間（幾秒鐘）內(nèi)完成對數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)的處理，從而達(dá)到強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

現(xiàn)階段所說的云服務(wù)已經(jīng)不單單是一種分布式計算，而是分布式計算、效用計算、負(fù)載均衡、并行計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、熱備份冗雜和虛擬化等計算機(jī)技術(shù)混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式相比，云計算技術(shù)具有可虛擬化、可動態(tài)擴(kuò)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(hù)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(hù)都是十分煩瑣的事情，而這正是圖書館日常進(jìn)行的事務(wù)，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(nèi)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(nèi)容。

（4）圖書保護(hù)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(jìn)行存儲、排放、維護(hù)，而使用云計算技術(shù)，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(wǎng)絡(luò)、可視化，只要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到，就可快速地檢索、閱讀、下載，都是電子資源，不需要紙質(zhì)形式，大大節(jié)約了人力、物力成本。

（2）容量大。在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，應(yīng)用云計算技術(shù)，圖書館的信息容量可以進(jìn)一步擴(kuò)展，不僅包含現(xiàn)有的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的圖書資源，也可快速鏈接到相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，如社會文化、教育培訓(xùn)、傳媒、咨詢、電子政務(wù)等，它具備一種信息中轉(zhuǎn)站的職能。這正是云計算海量存儲技術(shù)所起的作用。

（3）容錯能力強(qiáng)。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(zhuǎn)移失敗、響應(yīng)異常等故障發(fā)生，只要在云存儲軟件層中，增強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)平臺或其他服務(wù)器中。云存儲指的不是一個特定的存儲設(shè)備，它是多個存儲設(shè)備與服務(wù)器的集合。正是由于云計算的不依賴于任何一個物質(zhì)實體，不會因為一個存儲設(shè)備出故障而停止運(yùn)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(yīng)用于圖書館數(shù)據(jù)管理的技術(shù)途徑

基于云計算獨特優(yōu)良的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，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(yùn)行效能，可從以下幾個技術(shù)途徑實施。

4.1? ?分布式和冗余存儲技術(shù)

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(shù)，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(shù)屬于文件存儲，Swift技術(shù)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(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)采用大規(guī)模集群算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確存放，同時能夠在硬件故障或擴(kuò)展硬件設(shè)備時，做到盡可能小的數(shù)據(jù)遷移。例如Ceph技術(shù)，采用crush算法，將每個object得到的pgid進(jìn)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(fù)載，解決了中心服務(wù)器性能上的技術(shù)瓶頸。再如Swift技術(shù)采用完全對稱、面向資源系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，所有組件都可擴(kuò)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(shù)是使用一組或多組附加驅(qū)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(shù)。分布式存儲系統(tǒng)中的冗余機(jī)制可以調(diào)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(gòu)。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(diào)度，能夠快速有效地獲取資源。

4.2? ?動態(tài)資源調(diào)度共享技術(shù)

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

由于云計算中業(yè)務(wù)眾多，任務(wù)類型眾多，如果將所有用戶應(yīng)用程序的調(diào)度都置于相同框架下，所產(chǎn)生的調(diào)度結(jié)果對于用戶來說通常并不是最優(yōu)的。因此，需要從任務(wù)類型角度出發(fā)，選擇不同的調(diào)度策略。在調(diào)度過程中，由于任務(wù)的執(zhí)行，會改變資源的消耗類型，因而任務(wù)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(diào)度請求讀取磁盤分區(qū)的圖書資源，當(dāng)圖書資源引用的有網(wǎng)絡(luò)資源，則會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度請求。如果靜態(tài)進(jìn)行資源分配和調(diào)度，往往會造成資源的不足或浪費;如果進(jìn)行人工動態(tài)資源調(diào)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(wù)執(zhí)行狀態(tài)，通過任務(wù)資源的消耗類型，動態(tài)地調(diào)整任務(wù)類型，合理配置虛擬機(jī)，均衡使用各種資源（CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O、網(wǎng)絡(luò)），避免出現(xiàn)單一資源瓶頸，提升虛擬機(jī)密度，消除熱點，提高業(yè)務(wù)處理能力，實現(xiàn)硬件資源最大化共享，最大化提升調(diào)度效率。

云計算環(huán)境下，圖書館的各種資源借由一朵“云”結(jié)合起來，通過虛擬機(jī)內(nèi)部的計算，實現(xiàn)調(diào)度內(nèi)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(nèi)容。它是云計算的核心技術(shù)，是動態(tài)的、智能化的。

4.3? ?多用戶資源訪問技術(shù)

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(wù)。多用戶技術(shù)是指，在共用的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，以一個單一的系統(tǒng)架構(gòu)為多個客戶端提供服務(wù)，甚至是定制化的服務(wù)，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(shù)，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和配置進(jìn)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(fù)用，運(yùn)營管理維護(hù)資源，有效節(jié)省云計算圖書館開發(fā)應(yīng)用的成本。而且，在用戶之間共享應(yīng)用程序資源，可以實現(xiàn)當(dāng)應(yīng)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(dāng)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(shù)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(jié)? ? 語

云計算技術(shù)是構(gòu)建現(xiàn)代數(shù)字圖書館資源的重要技術(shù)支撐，也是網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用云計算存儲技術(shù)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(wǎng)絡(luò)信息等社會公共服務(wù)項目的需求，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

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