云計算原理及應用

云計算原理及應用

在網(wǎng)絡中，信息爆炸使信息更加指數(shù)化。近年來，全球硬盤存儲系統(tǒng)的能力每年增長近80%。作為信息資源中心的圖書館面臨與日俱增的信息資源存儲問題,增大圖書館的信息資源存儲能力,更大程度的實現(xiàn)信息資源的長效保存和資源共享成為圖書館人思考的一個問題。作為一種新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)計算模型,是多種技術(shù)混合演進的結(jié)果,成熟度較高,又有大公司推動,云計算已越來越成為人們熱議的焦點話題。在云計算的模式之下,圖書館的海量數(shù)據(jù)可以存儲在通過互聯(lián)網(wǎng)連接的任何一臺電腦或終端設備,并通過網(wǎng)絡來高度共享使用,能解決困擾圖書館的數(shù)據(jù)存儲和共享等問題。1關(guān)于圖書館數(shù)字資源的保存1.1das存儲方式存在可靠性和安全性較低的缺陷目前,國內(nèi)圖書館數(shù)字資源存儲方式主要包括DAS(DirectAttachedStorage,DAS,直接附加存儲)、NAS(NetworkAttachedStorage,NAS,網(wǎng)絡附加存儲)、SAN(StorageAreaNetwork,存儲局域網(wǎng)絡)三種。(1)直接附加存儲(DAS)。直接附加存儲是指主機與存儲設備之間的直接連接,存儲設備通過SCSI或ATA作為數(shù)據(jù)接口的存儲方式。是目前國內(nèi)比較成熟的數(shù)字資源存儲方式,具有標準統(tǒng)一、兼容性好等優(yōu)點,但面對指數(shù)型增長的信息量,DAS存儲方式存在可靠性和安全性較低的缺陷。當存儲服務器出現(xiàn)故障時,將會導致存儲設備中的數(shù)據(jù)不能被讀取。其次,DAS的擴展性差,因為DAS沒有獨立的存儲操作系統(tǒng),不能提供跨平臺的文件共享功能,各服務器不能共享原有的DAS設備。另外,由于受服務器性能的局限,以及DAS數(shù)據(jù)存儲模式是分散的,各系統(tǒng)下的文件必須分別存儲,容易形成信息的孤島,不利于資源的共享。(2)網(wǎng)絡附加存儲(NAS)。網(wǎng)絡附加存儲是指直接接在網(wǎng)上的存儲設備,實際上NAS是一臺專用的存儲服務器,數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡協(xié)議進行傳輸。網(wǎng)絡附加存儲支持異構(gòu)服務器間的數(shù)據(jù)共享,在資源存儲的可靠性方面也有所改善,但NAS的數(shù)據(jù)備份時消耗較多的通信帶寬,導致數(shù)據(jù)傳輸速度過低,另外NAS不支持數(shù)據(jù)庫服務,因此不適合大型數(shù)據(jù)庫的應用。NAS依然存在擴展性較差的缺陷,由于受到設備容量的限制,新增加的NAS設備與原有的設備不能很好的集成,這就導致NAS對數(shù)據(jù)的備份恢復實現(xiàn)起來相當困難。除此之外,NAS技術(shù)所需投入的成本很高,因此不能得到較為廣泛的應用。(3)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)。存儲區(qū)域網(wǎng)絡是獨立于服務器網(wǎng)絡之外的高速存儲專用網(wǎng)絡,其將存儲子系統(tǒng)網(wǎng)絡化,實現(xiàn)真正的高速共享存儲目標。SAN是繼DAS、NAS之后出現(xiàn)的新興存儲技術(shù),其具有傳輸速度快,擴展能力強,共享能力高以及可靠性、安全性好的特點,因此SAN成為現(xiàn)在社會主流的存儲解決方案。盡管如此,SAN依然存在難以改變的缺陷:由于SAN是在DAS和NAS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其技術(shù)必然復雜難懂,技術(shù)實現(xiàn)要求也過于苛刻。龐大繁雜的技術(shù)要領(lǐng)必然帶來軟件升級困難和投資成本過高的問題。1.2海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)在技術(shù)方面存在的問題各種存儲技術(shù)沒有統(tǒng)一技術(shù)標準是目前國內(nèi)數(shù)字資源存儲存在的首要問題,使存儲系統(tǒng)從立項到實施均無據(jù)可循,建設效果千差萬別,阻礙了計算機與存儲設備之間的高速互聯(lián),甚至難于實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)共享的解決方案。其次是數(shù)據(jù)快速備份和恢復能力的缺乏。現(xiàn)階段各圖書館的海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)或大或小的存在系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。由于各存儲技術(shù)不同程度的存在著該技術(shù)不能攻克的技術(shù)缺陷,任何技術(shù)都無法保證存儲系統(tǒng)百分百無故障。在這樣的情況下,為了保證數(shù)據(jù)的安全性就必須建立切實有效的數(shù)據(jù)備份和恢復方案。最后,為了達到圖書館數(shù)字化、信息化的要求,各圖書館對海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)建設的資金投入不理性。盲目追求現(xiàn)代化主流技術(shù)導致圖書館沒有清楚的了解自身需求,并且對建成后系統(tǒng)運行維護費用等缺乏理性分析,因此造成所建存儲系統(tǒng)后期投入更多或投入大量資金卻無法滿足自身需求的現(xiàn)象。1.3數(shù)據(jù)庫的存儲原則隨著網(wǎng)絡信息服務的發(fā)展和數(shù)字信息資源的指數(shù)增長,人們在追求信息存儲系統(tǒng)容量擴增的同時,開始越來越多的關(guān)注信息存儲在有效性、安全性和存儲效率等方面的問題。針對目前社會較高的數(shù)字資源存儲要求,圖書館作為信息資源中心為用戶提供各種信息服務,必然要在數(shù)字資源存儲上迎合社會發(fā)展的需要。(1)高性能的存儲系統(tǒng)。將傳統(tǒng)圖書館資源數(shù)字化并通過現(xiàn)代化存儲技術(shù)進行存儲的目的在于提高圖書館信息資源的使用效率,在此基礎(chǔ)上建立的存儲系統(tǒng)、存儲服務器必須擁有較高的性能。目前圖書館用戶對信息的需求量增加迅速,導致存儲系統(tǒng)的訪問量較大,這就要求相應的數(shù)據(jù)流量也比較大。為了加快存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相應時間,必須采用高性能、實用性強的存儲系統(tǒng)。(2)可靠完整的存儲方案。在實際工作中,各種不可抵抗的自然災害和人為破壞都有可能造成存儲系統(tǒng)的崩潰,為了提高數(shù)據(jù)存儲的安全性,圖書館必須保證數(shù)據(jù)存儲在任何條件下都保持可靠完整性,存儲系統(tǒng)或存儲設備出現(xiàn)故障時也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)損壞和丟失的現(xiàn)象。這就需要圖書館的信息存儲系統(tǒng)建立一個能應對這些危機的存儲方案,如:本機、本地備份,異機、異地備份,甚至是遠程容災系統(tǒng)等,以保證存儲數(shù)據(jù)的安全可靠。(3)高度的擴展性存儲接口。由于國內(nèi)圖書館資金有限,對數(shù)字資源存儲系統(tǒng)的投資不可能一次性到位,所以存儲方案必須考慮高度的擴展性。一方面存儲系統(tǒng)必須適應多廠商、多平臺和多系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展,支持異構(gòu)環(huán)境下的多系統(tǒng)多平臺服務;另一方面,考慮到圖書館業(yè)務的發(fā)展必然導致數(shù)字資源的增長,因此存儲系統(tǒng)的建設必須充分滿足數(shù)據(jù)增長對存儲系統(tǒng)擴容的要求。(4)適度投資的存儲原則。圖書館在海量數(shù)據(jù)存儲問題上應該量力而行,根據(jù)圖書館的規(guī)模及財力選擇適合本館的海量數(shù)據(jù)存儲方案。若存儲方案沒有考慮圖書館已有數(shù)字資源存儲設施,而另行開發(fā)建立新的存儲方案,這樣不僅造成重復建設浪費資源,而且增加了許多不必要的資金浪費。因此,如何保護原有存儲系統(tǒng)建設,減少海量數(shù)據(jù)存儲的投資成本是構(gòu)建海量數(shù)據(jù)存儲時要考慮的關(guān)鍵問題。2根據(jù)云計算，圖書館的大量數(shù)據(jù)存儲2.1云計算數(shù)據(jù)存儲技術(shù)在圖書館海量數(shù)據(jù)存儲中的云計算技術(shù)是以計算服務器為核心,動態(tài)部署虛擬的硬件服務器。用戶可以實現(xiàn)“無處不在”的訪問,同時也和Web云上的用戶共享流量和計算能力。滿足實現(xiàn)圖書館海量數(shù)據(jù)存儲和操作需求的云計算關(guān)鍵技術(shù)需要:(1)采用分布式存儲進行數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)云計算對圖書館海量數(shù)據(jù)的存儲,并采用冗余存儲的方式來保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性。通過云計算這兩個技術(shù)將每個圖書館所有數(shù)字資源存儲在“云”中,并由“云”來管理和調(diào)度這些海量數(shù)據(jù),利用分布式的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和與之相關(guān)的虛擬技術(shù)使得整合后的圖書館海量數(shù)據(jù)更加統(tǒng)一有序,實現(xiàn)圖書館數(shù)字資源的完全整合。(2)為了滿足多用戶對數(shù)據(jù)的操作,云計算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)必然具有高吞吐率和高傳輸率的特點;同時云計算要求硬件資源與軟件資源能夠更好的被共享,且具有良好的伸縮性。這就要求云計算在圖書館海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)開發(fā)時必須具備多用戶技術(shù)。此技術(shù)主要表現(xiàn)在兩方面:其一是基于云計算的海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)能夠服務于大多數(shù)用戶,且具有非常容易的伸縮性;其二是該技術(shù)提供的附加業(yè)務邏輯可以使用戶對SAAS平臺進行擴展來滿足圖書館多用戶同時進行數(shù)據(jù)操作。(3)云計算環(huán)境下對海量數(shù)字資源進行實時監(jiān)控和管理,解決圖書館中的資源種類多、規(guī)模大,對資源實時監(jiān)控和管理困難的問題。從云計算技術(shù)的資源調(diào)度的粒度來看,虛擬機內(nèi)部應用的調(diào)度是云計算技術(shù)中最受人們關(guān)注的技術(shù)。2.2云計算出現(xiàn)的意義(1)確保了海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)安全性,用戶不必再為數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)癱瘓等問題感到困擾。在確保存儲系統(tǒng)可靠性的問題上,云計算技術(shù)最大限度地降低了服務器的出錯概率。云計算模式中海量數(shù)據(jù)不再是存儲于某個圖書館的服務器上,而是存儲在“云”中的上百萬臺服務器,因此即使“云”中的某臺服務器出現(xiàn)故障,在云端會有其他服務器作為替補來代替崩潰的服務器進行工作。顯然云計算模式下不會造成數(shù)據(jù)的損壞和丟失和圖書館海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的癱瘓。(2)通過云計算,圖書館可以輕松的實現(xiàn)不同設備間的數(shù)據(jù)共享。圖書館作為信息資源具有向用戶傳播信息、使用戶以最大的限度獲取知識和信息。傳統(tǒng)模式下,用戶在特定的圖書館中只能獲得該圖書館提供的資源,即使該圖書館與其他館之間有共享工程建設,用戶獲得共享資源的程序也相當繁瑣,且非常有限。通過云計算模式,相關(guān)圖書館之間可以共同構(gòu)筑圖書館的共享空間,來自于任何圖書館的數(shù)字資源統(tǒng)統(tǒng)存放在“云”中,用戶只需將其電子設備連接至互聯(lián)網(wǎng),就可以訪問和獲取所需的任何數(shù)據(jù)。(3)基于云計算的圖書館海量數(shù)據(jù)存儲方式提高了信息資源的更新速度。只要是通過云計算技術(shù)來開發(fā)海量數(shù)據(jù)存儲的圖書館都會經(jīng)常修改和添加新的信息資源,這種圖書館間互相補充的信息存儲使用戶可以獲取到世界上最新的資料和信息。(4)云計算的出現(xiàn)使圖書館存儲系統(tǒng)的擴展能力得到大大的提高。因為“云”提供無限的空間和計算能力,使得圖書館在社會變遷過程中不必再為海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的擴展問題煩惱。同時也防止了圖書館海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)擴展時對原系統(tǒng)的摒棄和對存儲系統(tǒng)的重復建設。(5)各圖書館無論規(guī)模大小都存在資金不足的現(xiàn)象,云計算模式的出現(xiàn)大大降低了海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)建設和維護成本,而云計算技術(shù)可以通過少量的費用讓圖書館獲得“云”中上百萬臺服務器提供的服務。云計算對用戶端的設備要求很低,圖書館管理員無需擔心相關(guān)硬件升級的問題,另外在“云”端有專業(yè)的工作人員維護硬件,無需圖書館管理員勞神。3云計算的展望云計算將圖書館海量數(shù)據(jù)存儲帶入了新的時代,是圖書館海量數(shù)據(jù)存儲的變革性突破。然而時代在變遷,圖書館及其用戶對海量存儲系統(tǒng)的要求也在不斷地提升,因此無論多么完善的技術(shù)都會遇到瓶頸問題,云計算技術(shù)當然也不例外。為了使圖書館海量數(shù)據(jù)存儲的云計算技術(shù)走的更遠,圖書館應該從各個方面找到云計算已經(jīng)遇到或可能遇到的瓶頸問題,對其進行改進,使其更好的為圖書館和用戶服務。首先,在云計算模式下,各個加入云計算模式的圖書館之間可以通過有關(guān)的協(xié)議共享彼此的信息資源。雖然這樣豐富了信息資源的內(nèi)容,但同時也帶來了版權(quán)糾紛的問題。因此,為了解決版權(quán)問題盡快制定合理的解決方案乃當務之急。其次,云安