云计算技术基础上数字图书馆云服务平台的实现

王荣荣

（河北北方学院 学报编辑部，河北 张家口075000）

进入20世纪以来，中国的云计算发展非常迅猛，在此背景下图书馆界也开始关注云计算技术与图书馆的发展。传统图书馆的业务范畴以纸质资源为基础，而发展到现阶段的数字图书馆正在经历翻天覆地的互联网时代，云计算已经对互联网世界产生了深刻影响，这引起了图书馆行业对其发展的高度关注，并推动了图书馆的管理与服务升级。如果图书管理者有能力驾驭云计算这种先进的网络服务模式，将为图书馆及用户带来极大的好处［1］。因此，在第三代互联网日益发展的今天，探讨构建基于云计算的新型数字图书馆相关理论和技术，具有重要的理论和现实意义。

一、云计算技术的发展概述

云计算是IT界继个人计算机与因特网之后的第三次重大变革，推动云计算兴起的动力包括高速互联网和虚拟化技术的发展，功能强劲且更加廉价的芯片、硬盘以及数据中心的发展，以实现任何人在任何地点、任何时间便捷地访问任何形式的信息资源［2］。

（一）云计算的概念和发展历史

云计算的理念是信息技术不断发展的产物。著名的计算机科学家麦卡锡（John McCarthy）在50多年前就考虑过相似的问题。而云计算的概念首先是由Google界定的，它认为云计算是网络应用的模式之一。狭义的云计算指的是计算机基础设施的交付和使用模式，也就是说，用户可以通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源。“云”指的是资源的网络。从使用者的角度来看，“云”中的资源是无限的，可以随意扩展、读取、获得和使用，并按使用资源的多少付费。

从广义上来讲，云计算指的是服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务，由分布式计算（distributed computing）、网格计算（grid computing）、并行计算（parallel computing）等发展而来，是IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）、虚拟化（virtualization）、效用计算（utility computing）等定义的混合物和演进物，而且进行了跃升，换句话说，云计算技术就是此类计算机科学定义的商业实现形式。

（二）云计算的特点和优势

1.超强的计算能力

在“云”（计算机群）中，当用户在互联网上提交一个查询请求时，云计算模式将调用“云”中成千上万台计算机同时搜索众多的数据库，并运用各种不同的方法提供尽可能完备的搜索结果，使用户完成单台计算机根本无法完成的任务，由此其速度得到了质的飞跃［3］。

2.虚拟化

云计算使用户可以在任何地方、通过各种终端获得想要的应用服务。客户所请求的资源都是从“云”而来，应用就在“云”中的某个地方运行和游动。用户仅依赖一台笔记本或手机终端，就能够由网络服务获得想要的一切资源，通常情况下还包含了超级计算等任务。

3.高可靠性

“云”的数据具有多副本的容错和计算节点同构可互换等特点，这些措施确保了运用云计算的可靠性要比运用本地计算机更加安全可靠。假如发生了某一节点的故障，云管理系统会快速地找到该故障，并且从云计算环境上来恢复和确保它的稳定性。因为云计算会把几何数量级的数据资源都存放在虚拟的资源池中，专业人员能够确保这些数据的安全性。对用户来讲，把自己的数字资源存在云平台是非常安全的。

4.高可扩展性

就“云”而言，它的规模可以进行动态的伸缩与变化，所以，应用的需要乃至用户规模增长的需要都能够得到满足。现有的数字图书馆在对系统进行升级、换代和扩展时，需要投入诸多的人力、物力和财力，而建立在云计算基础之上的数字图书馆，从开始建造时就已考虑到其可扩展性和伸缩性，这样，在扩展数字图馆时就会方便很多。

5.价格合适

由于“云”具备了非常独特的容错措施，就能够运用经济性非常好的节点来组成“云”。“云”实行了自动化的、集中式管理，这就让诸多企业不必承担昂贵的管理成本。“云”是通用的，这就使得资源的利用率有了很大的提高。所以，用户能够尽情地享受“云”所带来的低成本优势，可能以前需要好几万美元、花费好几天的时间才能完成的任务，现在花费几百美元、在短短的几天时间内就可完成。

二、数字图书馆云服务平台理论

数字图书馆云服务平台构想为实现图书馆全方面信息资源共享提供了一种新的应用环境。随着数字图书馆云服务平台信息资源和用户数量的增长及范围的扩大，图书馆可以拥有更多的除图书馆资源以外的设备资源，如知识导航资源、系统资源等。传统意义上的图书馆概念将逐渐被人们模糊和淡忘，数字图书馆云服务平台能更好地满足人们的物质需要和精神需要。

（一）数字图书馆云服务平台概念

基于云计算平台的数字图书馆的定义为：在互联网的基础上进行信息资源建设，并向用户提供服务和共享的虚拟化数字服务平台。数字图书馆是一个大型的计算机群组，是利用云计算技术和理念构建的图书馆基础设施和服务平台，它把众多的图书馆资源整合到统一的云计算平台上，并按照用户意愿轻松快速地访问和获取资源，对用户的需求进行处理，在各种应用之间进行转换，且能完全按照用户的意愿来访问存储系统和计算机。数字图书馆云服务平台是通过信息资源的数字化存储和网络化传递的，它重视资源的共享和客户的需求，以用户为中心取代传统的以资源为中心，实现数字图书馆的真正集约化和文献资源信息的共享共建。

（二）数字图书馆云服务平台的基本特点

相比于传统的数字图书馆，基于云服务平台的数字图书馆有以下特点：1.数字图书馆云服务平台同时以信息资源的主体和客体两方面存在，其面向用户资源的定制能力更为强大，更加具有面向用户的个性化服务能力。2.数字图书馆云服务平台的各种资源并不是简单的集合，而是以更高的动态集成的方式出现和用户见面。基于云服务平台的数字图书馆更加重视利用各项技术对各种资源分门别类进行整合，使得各种异构资源成为一个有机的统一整体。3.基于云服务平台的数字图书馆提供一站式服务，用户可以通过统一的界面，使各种信息资源的检索操作能够无缝地进行连接，方便用户对于各类资源的检索和使用。4.数字图书馆正在逐渐演变成一种高性能和高速运行的计算机群，更具有协调解决问题和处理数据的能力。5.基于云服务平台的数字图书馆可以实现信息资源的优化整合，并且不断升级和进行服务创新，在将来实现信息资源的共知共建共享。

当前，数字图书馆的信息资源建设也面临着日益严重的问题，如数字资源相互独立、重复建设现象严重，由此花费大量的人力、财力；信息资源共享具有局限性，馆与馆之间的数据建设存在差别，无法资源共享等［4］，因此，数字图书馆云服务平台的建设就成为当务之急。

三、云服务平台实现的流程设计

数字图书馆云服务平台需要按照特定的使用流程进行云计算服务，总体上云计算服务平台实现的流程主要体现在以下3方面：前端用于数据负载均衡及静态文件和请求的转发；中间的应用服务器主要执行运行程序；管理节点主要用于应用启停和计费。服务器群可以为用户提供多类服务，这些服务被统一整合在一起［5］。

下文将介绍两种数字图书馆云服务平台设计的实现流程，第一种方案是基于谷歌的Google APP Engine的实现流程，第二种是基于亚马逊公司AWS的实现流程。

（一）基于Google APP Engine的实现流程

Google是云计算领域技术最先进的品牌，它的硬件条件强，庞大的数据中心以及强大的搜索引擎为Google云计算的迅速发展提供了基础条件。Google云计算赖以支持的三大核心是Google文件系统（GFS）、BigTable和 MapReduce。

Google在2008年4月推出了Google App Engine平台，用户可以在Google已有的基础框架上随意开发和部署自己需要的应用程序。目前，Google App Engine平台的运行支持Python和Java两种语言，一个Google App Engine应用程序可支持每月500万浏览量的综合带宽和CPU，可以使用500MB的持久存储空间。而且，Google App Engine应用程序的构建和维护简单，随用户访问需求和数据存储大小可随意扩展等特点都深受用户的喜爱。此外，App Engine还推出了软件开发套件（SDK），以及在用户计算机上可以模拟所有与App Engine服务相关的应用程序，用户的应用程序可以与Google的应用程序进行整合集成。

数字图书馆基于Google APP Engine服务平台设计的实现流程如下：首先注册一个有效的Google账户，已经注册的用户可以直接登录；根据需求创建应用，每个账户可以同时创建多个不同的应用；仔细填写每个应用的详细信息，应用标识符填写完成后无法更改；下载Google APP Engine应用套件SDK并安装；使用Python或Java语言在本地计算机上开发数字图书馆相关应用程序；反复调试，确保程序能够正常运行；将程序上传并嵌入到Google APP Engine平台中。

（二）基于亚马逊AWS的实现流程

亚马逊的云计算是基于亚马逊公司现有的云计算平台建立的，其方式沿用了简单易用的传统计算模式。弹性计算云用户可以在客户端上通过SOAP OVER HTTPS协议与亚马逊弹性计算云内部的实例实现交互计算。使用HTTPS协议可以避免用户数据在远端传输的过程中发生泄露，保证远端连接及用户信息的安全性。从使用模式角度分析，弹性计算云平台为开发人员或用户使用提供了一个虚拟的集群环境，在保证用户使用灵活性的同时减轻了云计算平台的管理压力和负担。

用户在使用过程中，亚马逊的弹性计算云要求用户首先要创建一个基于亚马逊规格的服务器映像（AMI）。用户通过自己创建的AMI或者亚马逊预先提供的AMI，在完成AMI创建后将其上传到亚马逊弹性计算云平台，进而调用亚马逊平台的应用编程接口（API）对创建的AMI进行有效使用与管理。AMI实际表现就是虚拟机的映像，用户可以根据AMI完成任何所需的工作。在云计算的发展趋势中，亚马逊也开始规划在云计算平台之上实现用户自主开发Web 2.0的应用程序。同时，亚马逊还坚持认为云计算也是亚马逊公司的未来发展重点和核心价值所在。因此，未来亚马逊必定在弹性计算云方面取得重大突破，推出更多网络服务模块和应用程序，为用户构建云计算创造良好的基础条件。数字图书馆基于亚马逊方案的云服务平台的实现流程如下：注册一个亚马逊账户，这是使用亚马逊服务的第一步也是前提条件；根据自身需求选择相应的服务项目，在使用每个服务前还要单独针对该项服务进行注册并填写相关信息要求；使用前需要选定所需的资源数，对于一些特定的服务则要求用户对一些特殊参数进行设置；上传待处理的数据或文件等，使用不同的服务要求上传的信息资源和文件类型一般不同，有时系统为了方便处理还会要求用户上传附加程序；资料上传完毕后就可以开始执行相应的程序，用户不能也不需要知道系统具体的操作细节；工作程序全部运行结束后，系统会自动向用户返回运行结果；用户停止使用后就需要支付费用，亚马逊提供的所有服务都是按服务实际使用量付费的。云计算在图书情报领域已受到极大关注，云计算作为一种提升图书馆应用的架构模式，可以将分散的数字信息资源整合在一起，实现数字图书馆的集约化，为数字资源的共建共享提供了新的解决办法。成功的基于云计算的数字图书馆服务系统是一项十分困难而艰巨的任务，需要在互联网的支持下不断进行探索和更新，才能从真正意义上适应图书馆的发展需要。

［1］胡小菁，范并思.云计算给图书馆管理带来挑战［J］.大学图书馆学报，2009，（4）：7－12.

［2］郭红英.云计算环境下高校图书馆用户服务模式发展研究［J］.图书馆理论与实践，2011，（2）：84－85.

［3］李永先，栾旭伦，李森森.云计算技术在图书馆中的应用探讨［J］.江西图书馆学刊，2009，（1）：105－106.

［4］卢晓娟.云计算与未来图书馆数字信息资源建设［J］.四川图书馆学报，2009，（2）：23－24.

［5］陈康，郑纬民.云计算：系统实例与研究现状［J］.软件学报，2009，（5）：1337－1348.