建構(gòu)圖書(shū)館的云時(shí)代

建構(gòu)圖書(shū)館的“云”時(shí)代

［分類號(hào)］G250.7隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)圖書(shū)館遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來(lái)了前所未有的機(jī)會(huì)。目前，IBM、微軟、雅虎、亞馬遜、Sun、EMC、Google等大型IT廠商都已涉足云計(jì)算。“云”計(jì)算作為一種技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的理念，為傳統(tǒng)圖書(shū)館和數(shù)字圖書(shū)館未來(lái)的發(fā)展，提供了全方位的指導(dǎo)和啟發(fā)，也為傳統(tǒng)圖書(shū)館提供了一種新的運(yùn)營(yíng)模式，圖書(shū)館的“云”時(shí)代即將到來(lái)。圖書(shū)館作為知識(shí)和公共資源提供者，將在最大限度上滿足用戶對(duì)知識(shí)的需要，用戶可以通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)終端，任意獲得圖書(shū)館的資源和應(yīng)用。各類型圖書(shū)館也將以分布式的節(jié)點(diǎn)方式、以極低的投入、充分利用設(shè)備資源的冗余，實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)上只有大型超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的夢(mèng)想。同時(shí)，各個(gè)圖書(shū)館獨(dú)具特色的館藏資源，也將納入統(tǒng)一的數(shù)字圖書(shū)館整體架構(gòu)之中。1“云”計(jì)算介紹1.1“云”計(jì)算原理“云”就是計(jì)算機(jī)群，每一群包括了幾十萬(wàn)臺(tái)，甚至上百萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)。云計(jì)算（cloudcomputing）其實(shí)就是分布計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算等既有理論的延續(xù)[1]，其最基本的概念，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)，經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)處理海量信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[2]?！霸啤庇?jì)算分三層：最下面是基礎(chǔ)架構(gòu)，包括硬件、服務(wù)器等物理資源；第二層是中間平臺(tái)；再上面一層是應(yīng)用和服務(wù)?！霸啤庇?jì)算的基本原理是，通過(guò)并行計(jì)算，協(xié)同大量的分布式計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一工作，這些計(jì)算機(jī)并非本地計(jì)算機(jī)而是網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程服務(wù)器或各節(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)，其數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行方式類似于互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行方式，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，能夠快速把資源查找和處理轉(zhuǎn)換到需要的應(yīng)用上，使用戶根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。1.2“云”時(shí)代展望目前，PC依然是我們?nèi)粘９ぷ魃钪械暮诵墓ぞ?，我們依賴PC的硬盤和在硬盤上安裝的各種軟件，否則我們會(huì)束手無(wú)策。而在“云計(jì)算”時(shí)代，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把所有的計(jì)算應(yīng)用和信息資源都連接起來(lái)，供個(gè)人和企業(yè)用戶隨時(shí)訪問(wèn)、分享，管理和使用——相關(guān)的應(yīng)用和資源可以通過(guò)全球任何一個(gè)服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心來(lái)獲取，我們只需要一臺(tái)可以上網(wǎng)的設(shè)備，如電腦、手機(jī)等，在任何地方，只要能以任何方式登錄網(wǎng)絡(luò)，就可以使用通過(guò)云計(jì)算提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生成、制作編輯各種文檔、文件進(jìn)行辦公了，也可以快速地計(jì)算和找到需要的資料，再也不用擔(dān)心資料丟失和電腦的損壞了。1.3“云”計(jì)算的幾大應(yīng)用形式“云”計(jì)算從應(yīng)用模式上看，其核心是提供服務(wù)，目前主要有三種方式：①SAAS（軟件即服務(wù)）：這種類型的“云”計(jì)算通過(guò)瀏覽器，把程序展現(xiàn)給成千上萬(wàn)的用戶使用[5]；②效用計(jì)算（UtilityComputing）：這種云計(jì)算是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數(shù)據(jù)中心使得其能夠把內(nèi)存、I／O設(shè)備、存儲(chǔ)和計(jì)算能力集中起來(lái)成為一個(gè)虛擬的資源池來(lái)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)；③網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)服務(wù)：通過(guò)提供一個(gè)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的API（接口），讓開(kāi)發(fā)者能夠開(kāi)發(fā)更多基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，或者通過(guò)云計(jì)算把開(kāi)發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)提供給用戶。1.4“云”計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例“云”計(jì)算有很多應(yīng)用實(shí)例，但比較有代表性和借鑒意義的主要是谷歌公司、百度公司和亞馬遜公司所推出的應(yīng)用：①搜索：為了滿足搜索引擎迅速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理需求，谷歌搜索引擎的GFS文件系統(tǒng)（GoogleFileSystem）[4]針對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)模超大的特點(diǎn)，基于分布式并行集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)，部署在廉價(jià)的普通硬件上，用來(lái)處理集群中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)點(diǎn)失效問(wèn)題[5]。通過(guò)高容錯(cuò)技術(shù)，滿足大量用戶同時(shí)訪問(wèn)時(shí)仍然能保證總體性能較高的服務(wù)。②數(shù)據(jù)規(guī)范：搜索引擎為提高搜索效率，將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擴(kuò)展到分布式平臺(tái)上，開(kāi)發(fā)了分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)BigTable系統(tǒng)[6]。這個(gè)系統(tǒng)可以有效處理大量的格式化以及半格式化數(shù)據(jù)，構(gòu)建了弱致性要求，可以確保半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如Search、History、Maps、Orkut和RSS閱讀器等應(yīng)用程序運(yùn)行在BigTable之上。③辦公應(yīng)用：百度公司的百會(huì)系統(tǒng)和谷歌公司的Googledocs[7]是一個(gè)基于Web的工具，它有跟MSoffice相近的編輯界面，有一套簡(jiǎn)單易用的文檔權(quán)限管理，而且它還記錄下所有用戶對(duì)文檔所做的修改。百會(huì)的這些功能令它非常適用于網(wǎng)上共享與協(xié)作編輯文檔。百度公司已經(jīng)推出了文檔編輯、電子表格、幻燈片演示、日程管理等多個(gè)功能的編輯模塊，能夠替代MSoffice相應(yīng)的一部分功能。值得注意的是，通過(guò)這種云計(jì)算方式形成的應(yīng)用程序非常適合于多個(gè)用戶進(jìn)行共享以及協(xié)同編輯，為一個(gè)小組的人員進(jìn)行共同創(chuàng)作帶來(lái)很大的方便性。④計(jì)算應(yīng)用：亞馬遜的彈性計(jì)算云（ElasticComputeCloud,EC2），用戶可以通過(guò)彈性計(jì)算云的網(wǎng)絡(luò)界面去操作在“云”計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行的各個(gè)實(shí)例（Instance），而付費(fèi)方式則由用戶的使用狀況決定，即用戶僅需要為自己所使用的計(jì)算平臺(tái)實(shí)例付費(fèi)，運(yùn)行結(jié)束后計(jì)費(fèi)也隨之結(jié)束[8]。2“云”計(jì)算給圖書(shū)館發(fā)展提供的機(jī)遇2.1圖書(shū)館在當(dāng)今遭遇的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)圖書(shū)館的分散性導(dǎo)致各圖書(shū)館各自為戰(zhàn)，資源不能充分利用和開(kāi)發(fā)。數(shù)字圖書(shū)資源供應(yīng)商也對(duì)傳統(tǒng)圖書(shū)館提出了新的要求，數(shù)字圖書(shū)資源以海量的內(nèi)容和較低的成本，通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供服務(wù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)圖書(shū)館的利用率大幅降低。同時(shí)，數(shù)字圖書(shū)館也遭遇搜索引擎巨頭的挑戰(zhàn)，國(guó)際大的軟件和互聯(lián)網(wǎng)廠商，給中國(guó)信息技術(shù)和信息安全帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。2.2圖書(shū)館的機(jī)遇2.2.1確立“云”計(jì)算圖書(shū)館架構(gòu)體系和服務(wù)，構(gòu)筑圖書(shū)館數(shù)字聯(lián)盟①建立館際聯(lián)盟，整合分享館藏資源，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)面向客戶和公共服務(wù)的體系。②建立傳統(tǒng)圖書(shū)館與第三方數(shù)字資源供應(yīng)商和信息技術(shù)開(kāi)發(fā)企業(yè)的聯(lián)盟，確保傳統(tǒng)圖書(shū)館在信息技術(shù)飛速發(fā)展中保持不敗。在云時(shí)代依托技術(shù)不斷創(chuàng)新，雖然可以保障圖書(shū)館的生命力，但其核心依舊要以標(biāo)準(zhǔn)的、權(quán)威的圖書(shū)文獻(xiàn)及其內(nèi)容為服務(wù)依托，不斷充實(shí)、擴(kuò)展和更新的圖書(shū)文獻(xiàn)才是其生命力根本所在。③圖書(shū)館與公共信息服務(wù)平臺(tái)的聯(lián)盟與融合，圖書(shū)館向個(gè)人和機(jī)構(gòu)提供個(gè)性化的信息應(yīng)用服務(wù)。這些聯(lián)盟作為圖書(shū)館“云”計(jì)算應(yīng)用與服務(wù)的支撐，共同協(xié)作，向用戶提供服務(wù)。2.2.2以全面推進(jìn)“云”計(jì)算圖書(shū)館建設(shè)為契機(jī)，建立圖書(shū)館數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)圖書(shū)館數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)的建立，可以保證圖書(shū)館資源利用最大化，節(jié)約遷移、改造和合作成本，尤其是圖書(shū)館數(shù)字化的技術(shù)和接口建設(shè)，在保持各圖書(shū)館特色的同時(shí)，也通過(guò)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，作為云服務(wù)平臺(tái)的一部分，向社會(huì)公眾提供圖書(shū)館統(tǒng)一的云計(jì)算開(kāi)放接口服務(wù)。2.2.3以“云”計(jì)算服務(wù)為手段，變革圖書(shū)館服務(wù)模式傳統(tǒng)的圖書(shū)服務(wù)模式，在信息技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)生了巨大的變化和服務(wù)擴(kuò)展，通過(guò)云計(jì)算方式提供的服務(wù)，可以更加貼近用戶個(gè)性化應(yīng)用，同時(shí)又可以衍生出更多的、新的服務(wù)項(xiàng)目。3圖書(shū)館云平臺(tái)的架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)3.1圖書(shū)館云計(jì)算的架構(gòu)模型圖書(shū)館的云計(jì)算的架構(gòu)，從技術(shù)應(yīng)用角度，需要三個(gè)方面支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是底層硬件的算法技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硬件的集群；二是虛擬計(jì)算服務(wù)技術(shù)，保證圖書(shū)館服務(wù)和應(yīng)用的托管；三是應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)，為用戶提供多種應(yīng)用和服務(wù)。圖書(shū)館云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)通過(guò)面向用戶接口和界面，為不同用戶提供多種綜合應(yīng)用。作為圖書(shū)館云平臺(tái)的機(jī)構(gòu)用戶——圖書(shū)館，可以享受和使用圖書(shū)館云平臺(tái)的圖書(shū)編目、圖書(shū)管理、借閱管理、應(yīng)用開(kāi)發(fā)擴(kuò)展、計(jì)費(fèi)、訂購(gòu)等服務(wù)；作為公共個(gè)人用戶，在不受任何終端和接入限制情況下，享受圖書(shū)館云平臺(tái)提供的文獻(xiàn)檢索、動(dòng)態(tài)跟蹤、論文寫作存儲(chǔ)、博客、RSS以及其他在線協(xié)同辦公等服務(wù)。3.2圖書(shū)館“云”計(jì)算應(yīng)用的技術(shù)需要“云”計(jì)算在技術(shù)和應(yīng)用上的逐漸完善，為圖書(shū)館進(jìn)入云時(shí)代，全面整合分散在各圖書(shū)館的設(shè)備、協(xié)同各圖書(shū)館的應(yīng)用、組織各圖書(shū)館的數(shù)據(jù)資源等方面，提供了現(xiàn)實(shí)的技術(shù)保障。3.2.1圖書(shū)館的“云”設(shè)備——底層硬件實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館云計(jì)算是指用云計(jì)算技術(shù)建造的虛擬數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī)，并以免費(fèi)或按需租用方式提供給軟件開(kāi)發(fā)者，即硬件服務(wù)HaaS（Hardware－as－a－Service），通過(guò)多種設(shè)備的協(xié)同并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。圖書(shū)館云設(shè)備協(xié)同就是利用分布在各地的圖書(shū)館部署的不同的廉價(jià)服務(wù)器組成的服務(wù)器集群，在計(jì)算能力、可靠性、性價(jià)比等方面能夠達(dá)到大型計(jì)算機(jī)的水準(zhǔn)[9]。目前比較成熟可借鑒的開(kāi)發(fā)應(yīng)用Hardtop技術(shù)就是Google搜索引擎的MapReduce算法實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源平臺(tái)，MapReduce可以讓TB級(jí)別的數(shù)據(jù)在數(shù)千臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行計(jì)算，Hadoop可以讓計(jì)算模型細(xì)化到一個(gè)個(gè)小塊，這些小塊能夠通過(guò)很多服務(wù)器并行計(jì)算[10]。圖書(shū)館的云計(jì)算在底層應(yīng)用上，就可以借鑒和采用Hardtop技術(shù)，在不擴(kuò)大設(shè)備部署的情況下，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館云設(shè)備的協(xié)同高效運(yùn)行，其核心技術(shù)就是開(kāi)發(fā)出控制大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群的計(jì)算資源操作系統(tǒng)，它不但可以自動(dòng)將計(jì)算任務(wù)并行化，充分調(diào)動(dòng)大型服務(wù)器集群的計(jì)算能力，而且還可以自動(dòng)應(yīng)對(duì)大多數(shù)系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)高水平的自主管理。3.2.2圖書(shū)館的“云”協(xié)同——應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用的協(xié)同分布式運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)的處理過(guò)程從個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)集群中。數(shù)據(jù)被包裝在對(duì)象Object中，而對(duì)象是運(yùn)行在應(yīng)用服務(wù)器的內(nèi)存中，這樣，整個(gè)計(jì)算負(fù)載才會(huì)集中到這些應(yīng)用服務(wù)器上，然后就可以架設(shè)多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器，進(jìn)行分布計(jì)算；比較成熟的應(yīng)用Gigaspaces是一個(gè)基于Space－BasedArchitecture架構(gòu)的可伸縮方案，也是網(wǎng)格計(jì)算GridComputing的一種。圖書(shū)館云協(xié)同就是需要把一個(gè)Web應(yīng)用，簡(jiǎn)單部署到網(wǎng)格中的處理單元，實(shí)現(xiàn)集群和并行計(jì)算。3.2.3圖書(shū)館的“云”數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)庫(kù)層的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式協(xié)同運(yùn)算。圖書(shū)館的應(yīng)用根本就是提供數(shù)據(jù)查詢，通過(guò)云數(shù)據(jù)技術(shù)，打破目前已經(jīng)應(yīng)用了30多年的基于磁盤的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，采用云計(jì)算可以在分布式環(huán)境中運(yùn)行——可以同時(shí)調(diào)用分布在多個(gè)地點(diǎn)的眾多服務(wù)器存儲(chǔ)圖書(shū)數(shù)據(jù)資源。Google的Bigtable,Amazon的SimpleDB，10Gen的Mongo，AppJet的AppJet數(shù)據(jù)庫(kù)以及甲骨文開(kāi)源BerkelyDB，Nimbus的云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)NimbusDB將被設(shè)計(jì)為能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的增加更多的服務(wù)器來(lái)無(wú)限擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)算能力，并且支持軟件的在線升級(jí)、軟件和硬件的容錯(cuò)性。此類技術(shù)完全可以滿足圖書(shū)館資源的云數(shù)據(jù)部署和整合。3.2.4圖書(shū)館的“云”應(yīng)用——軟件服務(wù)的實(shí)現(xiàn)云計(jì)算軟件應(yīng)用有幾個(gè)特點(diǎn)：一是用戶注冊(cè)后可以立即開(kāi)始使用，或者叫做即需即用、隨需應(yīng)變；二是所有客戶的程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；三是程序和數(shù)據(jù)庫(kù)采用多重租賃架構(gòu)（Multi-tenant），從而提高穩(wěn)定性可擴(kuò)展性，并降低維護(hù)成本。通過(guò)軟件服務(wù)方式超越不同圖書(shū)館異構(gòu)式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、管理軟件等環(huán)境，實(shí)現(xiàn)各分散的資源協(xié)同。不依賴于特定的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各圖書(shū)館現(xiàn)有的管理系統(tǒng)、館藏?cái)?shù)字文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行整合，最后部署到分散到各圖書(shū)館服務(wù)器、乃至終端計(jì)算機(jī)上，再利用云計(jì)算方式，把每個(gè)圖書(shū)館的資源以分布式方式提供給終端用戶。3.3圖書(shū)館云服務(wù)平臺(tái)的開(kāi)放接口（API）和界面圖書(shū)館的云服務(wù)平臺(tái)，其服務(wù)對(duì)象的不同和服務(wù)內(nèi)容的不同，需要提供的服務(wù)接口也不相同，但主要有四個(gè)層面的關(guān)鍵接口。面向終端公共用戶的統(tǒng)一服務(wù)界面：這是指圖書(shū)館云提供給用戶的個(gè)性化的應(yīng)用，用戶在這里自由使用分布在云端上資源和數(shù)據(jù)，只有用戶需要借閱具體的圖書(shū)和文獻(xiàn)時(shí)，才會(huì)根據(jù)獲得的索引查詢結(jié)果以及自己擁有的用戶權(quán)限，決定在哪一個(gè)圖書(shū)館借閱。面向圖書(shū)館的數(shù)據(jù)托管接口：這是圖書(shū)館云平臺(tái)提供各個(gè)圖書(shū)館的接口，每個(gè)圖書(shū)館可以通過(guò)把自己的數(shù)據(jù)托管到云平臺(tái)上，分享自己的館藏資源。面向圖書(shū)館軟件租用接口：圖書(shū)館云平臺(tái)，把圖書(shū)館軟件放到網(wǎng)絡(luò)上，供各個(gè)圖書(shū)館租用或下載使用。面向圖書(shū)館服務(wù)器集群接口：這是圖書(shū)館與的底層技術(shù)，通過(guò)并行算法，把分散的圖書(shū)館服務(wù)器集成起來(lái)，以獲得更佳的運(yùn)行速度和效率。3.4圖書(shū)館的云服務(wù)圖書(shū)館需要使用的云服務(wù)，主要是圖書(shū)館的業(yè)務(wù)應(yīng)用，分為兩種情況：第一種情況是小圖書(shū)館，不必購(gòu)買專業(yè)的圖書(shū)館軟件，而是通過(guò)使用云計(jì)算的SAAS服務(wù)，不用專門購(gòu)買服務(wù)器，也不用專業(yè)的管理員，就可以處理圖書(shū)編目、借閱以及其他基本使用需要；第二種情況是已經(jīng)有一定信息化規(guī)模的圖書(shū)館，數(shù)據(jù)庫(kù)具有一定的規(guī)模，數(shù)據(jù)比較完善，可以采用數(shù)據(jù)托管方式，也可以通過(guò)系統(tǒng)改造，向具有云服務(wù)功能的系統(tǒng)平臺(tái)遷移。面向終端用戶的云服務(wù)，是把圖書(shū)館最基本的服務(wù)功能，并通過(guò)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，把終端用戶開(kāi)展科研和學(xué)術(shù)研究有機(jī)的結(jié)合到一起，真正做到脫離設(shè)備和地點(diǎn)的限制。根據(jù)圖書(shū)館的服務(wù)的內(nèi)容和圖書(shū)館建設(shè)的需要，圖書(shū)館需要在幾個(gè)層面提供服務(wù)，主要包括：①文獻(xiàn)利用：包括文件檢索、瀏覽、保存、卡片、筆記、標(biāo)簽等。②情報(bào)跟蹤：通過(guò)RSS對(duì)指定