云计算环境下网络医学信息资源服务模型的构建

互联网上大量的医学信息资源对医学科学研究工作具有举足轻重的作用。但如何有效利用优质的网络医学信息资源为医学科研工作者提供服务一直是信息工作者关注的课题。目前存在的对资源开发者的知识产权保护不力、资源开发平台和运行环境无法兼容、网络医学信息资源的异构性与分散性等问题对资源的有效利用造成障碍[1-2]。云计算可利用最小化的客户端实现复杂高效的处理和存储[3]，若将云计算推广到网络医学信息资源服务中，无疑会极大地提高资源的利用效率。

1 云计算概述

云计算(cloud computing)是随着计算机技术、存储技术及通信技术的发展而出现的一种崭新的计算模型。其基本原理是以互联网为中心，用普通设备和网络连接设备构建数据中心，将大量计算资源、存储资源、软件资源、硬件资源链接在一起，形成巨大规模的共享虚拟IT资源池，用户所需的服务运行在“云端”[4-5]；用户所处理的数据保存在互联网的数据中心。数据中心是云计算的基础，要保证有足够强的计算能力和足够大的存储空间供不断扩展的用户群使用。其正常运转和维护由提供云计算服务的企业负责，在任何时间和任何地点用户只需通过互联网进行简单的操作即可方便地获得所需服务。云计算体现了“网络就是计算机的思想”，为计算机用户提供安全、可靠、快速、便捷、透明的数据存储和计算服务[6]。

云计算作为一种新的计算模式，具有高可扩展性、高可用性、按需服务等优点。

第一，低成本。软硬件的维护由云计算提供者负责，用户只需支付一定的费用，不需要再投入大量的人力财力，应用程序的运行在“云端”，应用程序的更新也在“云端”自动完成。

第二，良好的数据和应用共享能力。不同操作系统之间数据和应用的共享较复杂，云计算环境下用户可通过终端设备连接到“云”不同的操作系统，共享数据和应用，不用考虑不同操作系统之间的兼容性，用户的数据和应用需要在不同的终端设备间共享，只需访问“云端”即可方便获得。

第三，安全性、可靠性高。在“云”里，一台计算机的崩溃不会影响存储的数据，这是因为“云”会自动备份存储的数据。数据的位置和组织方式对用户是透明的，用户不需关心数据存储的位置、数据是如何组织的，只需通过服务商提供的使用接口存储数据即可。此外，云计算环境会设置严格的权限，可以帮助用户放心地与指定的人共享数据。

第四，良好的可扩展性。一是计算能力的可扩展。用户在云计算环境下，可以支配整个云的计算能力，这种计算能力的可扩展性是显而易见的。二是存储能力的可扩展。用户的海量数据存储在“云端”，这种存储能力的可扩展性事实上是无限的。三是数据获取方式可扩展。云计算环境下，用户获取数据的方式不受时间、地点和设备的限制，可以随时随地通过各种终端设备(手机、电脑、iPad等)获取所需数据和服务。

2 网络医学信息资源及其利用存在的问题

网络医学信息资源主要包括生物医学数据库、医学新闻、医学教育、医药市场资源等[6-7]。网络医学信息资源利用主要存在以下问题。

一是利用效率低下。网络医学信息资源对医学工作者和医学科研人员具有重要作用，但由于知识产权保护不力，各类资源开发者的切身利益受到损害，导致资源开发者不愿共享自己的资源，资源的开发和利用之间未形成一种有效的互动和平衡。

二是不兼容性对有效利用造成障碍。不兼容性主要体现在网络医学信息资源开发平台和运行环境无法兼容，这是有效利用网络医学信息资源的巨大障碍。另外，用户使用中也可能碰到格式不兼容的问题，因为网络医学信息资源的有文档型、图片型、数据库型、音频型、视频型等多种格式。

三是搜索引擎万能论失效。网络医学信息资源非常丰富，但又良莠不齐，用户能否检索到自己需要的、有价值的资源最为关键[1]。网络医学信息资源只有被充分利用，才能体现其最大价值。而要实现网络医学信息资源价值的最大化，仅仅依靠搜索引擎已经力不从心。搜索引擎为我们搜索信息提供了极大便利，但其查准率、查全率却不理想，往往漏检用户所需的有价值的网络医学信息资源，因此并不能帮助我们解决所有问题。

四是分散性和异构性影响网络医学信息资源的有效组织和利用。从空间角度看，多格式、大量相关网页分散在各类医学专业网站、医学专业数据库、医学工作者的个人博客及非专业网站；从时间维度看，新媒体形式不断出现，与之相应的网络医学信息资源继而出现，异构性成为有效组织和广泛利用网络医学信息资源面临的首要问题。

3 云计算环境下网络医学信息资源服务模型

云计算具有高可扩展性、高可靠性和安全性等优点，可为用户提供简单、便捷、可配置的服务，满足不断增长的海量数据存储的要求[6]。

鉴于此，云计算环境下，面对网络医学信息资源的海量增长，需要通过虚拟化技术、分布存储技术、并行计算技术等将分散在网络不同地方、格式多样、异构的网络医学信息资源以相对集中的方式展现，实现云提供商负责下的资源动态更新。

针对目前网络医学信息资源的利用现状，结合云计算的特点，在云计算环境下构建网络医学信息资源服务模型(图1)，对有效整合异构环境的资源、实现资源优化配置、优化网络医学信息资源服务，避免重复建设医学信息资源、减少人力财力的浪费、提高资源共享和利用具有重要作用。该模型由基础设施、管理平台、应用软件、云客户端四部分组成，采用云计算环境下的虚拟技术、分布存储技术、并行计算技术等将硬件资源、软件资源等抽象为服务，为不同需求的用户提供服务[8]。

图1 云计算环境下网络医学信息资源服务模型

3.1 基础设施服务

基础设施服务层向用户提供基础设施服务，用户无需关心基础设施所处的位置和属性，可通过统一接口直接操作或使用基础设施的部分资源。通过虚拟化技术，将普通机器、网络设备、存储器、硬件基础设施与设备等建设为资源池，进行统一调度、分配和使用。数据中心是云计算环境构建的基础，因此基础设施服务层除了向用户和上层提供基础设施服务外，还需将普通机器和网络设备等连接起来构成数据中心。

3.2 管理平台服务

管理平台服务层在基础设施服务层之上，由公有云管理平台、私有云管理平台、安全管理和故障管理4部分组成。这4部分相互协作，构成有机整体共同管理云计算环境。

公有云管理平台主要负责数据库、导航资源、常规数据资源等的日常管理、运行和维护，为用户提供丰富的、个性的信息资源。

私有云管理平台主要负责重要常规信息资源、敏感信息资源(如版权保护信息、用户权限信息)等的管理和维护。对于这些资源，不同用户有不同的使用权限。本地用户有权限阅读和修改，普通用户只能使用部分开放的资源，且只能读取。

安全管理主要负责常规信息资源的管理和调度，向用户提供正常服务。通过云检测技术监测用户行为，并对用户行为进行分析，以此判断用户的合法性及其有无恶意攻击行为，确保用户在云计算环境下正常使用网络医学信息资源服务。

故障管理主要负责数据中心中某个节点失效或发生其他故障时，存储在该数据中心的数据资源重新部署、管理、调度等应急处理。基础设施层的虚拟资源池发生故障时，向用户或上层提供服务时重新调度资源池中资源的管理策略。管理平台中私有云管理平台、公有云管理平台发生故障时的预案处理。

3.3 应用软件服务

应用软件服务层处于云计算环境下网络医学信息资源服务模型的第三层，是该模型最重要的部分。该层将各类异构网络医学信息资源封装为与平台无关的网络医学信息资源服务，向用户提供数据服务、通信服务、信息服务、应用程序等。用户根据需要支付一定的费用，即可获得服务。

3.4 云客户端

云客户端是云计算环境下网络医学信息资源服务模型的最上层，直接面向最终用户。用户在有网络连接的地方通过统一接口随时随地访问“云端”，使用便捷、高效。云客户端不仅包括个人计算机，还包括能与云计算环境互联的各种终端设备，如笔记本电脑、移动手机、iPad、数字电视等。

4 云计算环境下网络医学信息资源服务的关键问题

构建云计算环境下网络医学信息资源服务模型，对实现资源优化配置，解决网络医学信息资源的海量增长及异构等问题有积极意义，既可避免重复建设，减少人力财力的浪费，又为最终用户提供透明的访问。实现云计算环境下网络医学信息资源服务需要处理好一些关键问题。

4.1 统一标准的问题

云计算是随着计算机技术、网格技术、通信技术快速发展而出现的一种新的计算模式，目前在商业领域得到了较为广泛的应用，比较成功的案例有谷歌应用软件引擎(Google AppEngine，简称GAE)、IBM推出的蓝云计算平台、Amazon推出的弹性计算云(elastic compute cloud，简称EC2)等[9]。

但云计算领域仍没有统一标准，相应的法律法规没有跟上，涉及人文、社会、法律的问题还需要相关组织着手研究解决，相应的服务协议还需要各利益方协调解决。

4.2 关键技术问题

一是分布存储技术。分布存储技术是云计算的基础，主要研究如何存储、组织和管理数据中心的信息资源，并向上层应用提供安全、高可靠、高可用的信息资源存储服务。在满足用户需求的指标驱动下，需要关注数据中心网络的构建。如果要进一步推广应用，还要求数据中心网络具有良好的可扩展性，以适应不断拓展的应用需求[5]。

二是并行计算技术。并行计算技术是实现云计算的核心技术之一，主要研究如何同时使用多种计算资源协同解决同一问题，即将拟求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算[10]。

三是虚拟技术。虚拟技术是实现云计算的核心技术之一。通过虚拟技术可以动态扩展物理资源，实现按需服务，实现多用户分享数据中心的资源，也是云计算最重要的特点[9]。

四是调度策略[11]。通过对资源使用情况的分析，进一步调整“云端”中资源的管理和调度策略。对大数据集进行处理、分析，在规模巨大的信息资源中找到特定的资源，使得资源访问更加便捷高效，满足用户利用海量异构信息资源的需求。

5 结语

云计算正在改变我们的生活、学习方式，并以全新的视角展现了高科技带来的巨大能量和便利。将云计算应用于网络医学信息资源服务将从思想观念和使用习惯上改变人们获取信息、存储信息及利用信息的方式，使用户获得更加轻松方便的体验。