云计算环境下数字图书馆信息服务平台的研究

王喜平

云计算环境下数字图书馆信息服务平台的研究

王喜平

随着网络技术和信息技术的发展，针对数字图书馆信息资源的利用环境逐渐由物理空间向虚拟空间转变，信息资源的存在方式也逐渐由模拟状态向数字状态转变。通过将云计算中的虚拟化、分布式数据存储、海量数据处理和云平台等关键技术应用于构建数字图书馆信息服务云平台，构建了云环境下数字图书馆信息服务体系结构，并提出了云环境下数字图书馆个性化信息服务的框架模型。为高校图书馆在云计算环境下开展个性化知识服务提供了参考。

云计算；web服务；数字图书馆；虚拟化；信息服务

0 引言

在网络环境下，如何实现图书馆之间，海量数据资源的无缝连接，实现资源共享和利用，为用户提供个性化的服务。云计算是一种服务使用模式，是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，是虚拟化、效用计算、基础设施即服务、软件即服务和平台即服务等内容与概念的综合[1]。在该计算模式中，网络、服务器、存储设备、应用软件和各种服务组成资源池，这些资源通过网络以服务的方式供用户使用[2]。云计算模式下，任务处理过程分布在分布式计算机上，数据中心以互联网提供服务的模式运行[3]。云计算通过把散落在不同设备或者介质上的数字资源进行重新组合、协调、排序，为数字图书馆信息服务提供了一个集成的应用平台；该平台可以加工、存储数字信息资源，能够不受时间、地点限制，可以随时获取信息资源。用户所需的信息资源存储在云服务平台中，可以最大程度的满足用户对数字图书馆的信息需求。

1 数字图书馆

数字图书馆是一个基于网络环境的信息管理系统，可发在任何时间、任何地点为用户提供所需要的服务的操作系统，数字图书馆信息管理系统在Web中的结点上运行。数字图书馆具有跨学科性、跨领域性以及研究角度的差异性等特点[4]。其主要功能：提供数字化资源服务技术、信息化资源的存储、提供信息的检索机制和检索信息的发送。数字图书馆信息管理系统是一种分布式的信息系统，拥有多种媒体内容的资源，它以网络方式把各种信息资源提供用户、为用户提供方便、快捷有效的信息存取服务。高效的利用其丰富的信息资源来满足用户需求。数字图书馆具有占用空间小且易保存、查阅检索方便、获取信息迅速和资源共享的优点。数字图书馆作为信息资源数据中心，需要长期保存大量的数据信息资源以方便用户使用。云服务平台由用户需求主导，用户通过互联网进入云服务平台，利用云服务平台所提供的服务，用户可在任意时间、地点的访问所需要的信息资源，同时平台内带宽和计算资源可以被用户共享。云计算环境下的数字图书馆改变了传统的图书馆信息服务模式，使数字图书馆的功能和角色发生重大变革。

2 云计算的概述

云计算是一种在分布式计算、网格计算、并行计算、效用计算等传统计算技术的基础上相互融合发展起来的信息资源提供方式，通过互联网将动态、异构的硬件资源、软件资源、平台管理资源等进行系统的优化和有效整合，通过互联网以按需付费的服务方式提供给用户的新型信息服务方式[5]。云计算应具有大规模、高可扩展性、按需服务、资源共享、虚拟化和成本低廉的特点[6]。云计算系统由用户交互界面提供云计算服务交换的接口、用户通过服务目录可以查找所需、通过系统管理计算机资源、应用提供工具为用户提供需求服务、监测跟踪监测云计算的使用，以保证资源可以合理有效的分配，服务器集群提供云计算服务所需的计算资源，由系统管理工具所控制。服务器集群服务器集群可以是物理的也可以是虚拟化的。如图1所示：

图1 云计算的系统架构

3 数字图书馆个性化信息服务云平台的构建

数字图书馆提供信息服务需具备3个要素：信息资源、传输渠道以及用户。信息资源是数字图书馆的基础，读者是数字图书馆的服务对象，数字图书馆通过网络把信息资源传递给读者来形成访问服务行为。数字图书馆能否提供个性化定制的信息服务是其吸引现有用户、开发潜在用户并留住用户的关键所在。

数字图书馆云平台的架构采用跨平台技术，对异构的图书馆数据库资源进行元数据收割与管理整合到统一的云平台上，为用户提供个性化的信息服务。数字图书馆云平台的构建涉及三个方面：提供服务的底层物理设备和基础设施，提供服务调度的管理平台和数据资源，提供服务的应用程序和服务接口等。云平台的构建有两种方案：①自建私有云平台；②付费使用Google App Engine和Microsoft Azure 云平台。

（1）私有云平台搭建

数字图书馆在提供个性化的信息服务时对用户的个性化信息有很强的依赖性，即数字图书馆需要根据用户的访问行为来提供个性化的数据，这其中涉及到用户信息的安全性。数字图书馆向用户提供信息服务，除了依赖其付费购买的公共资源和网络资源外，还有一部分其自建的信息资源。出于这两个方面的考虑，我们可以针对这部分信息自建一个私有的云平台。私有云建成之后，可以降低成本，使用起来也更加方便，需求也可以更好更快地得到响应。数字图书馆内部核心数据的传输可以通过内部网络在私有云上进行处理和存储，这样就解决了数据的安全问题。

搭建数字图书馆信息服务的私有云平台，需应用虚拟化技术来实现服务器资源的统一管理，具体可以采用微软的Hyper-v或VMware的ESXh 的迁移技术来整合多台服务器资源，这样能够降低服务器的成本以及提高服务器的利用效率。

（2）部署“公有云”平台方案

云服务提供商通过互联网可以同时向多个数字图书馆提供公有云服务。轻松地实现了图书馆之间的信息资源共享。利用公有云提供的服务，既能操作便利又具有很强的安全保障。 数字图书馆在提供个性化信息服务时，可以将公共基础资源、后台数据以及 云门户网站都部署在公有云上，这能有效的降低数字图书馆的信息服务成本和维护成本。鉴于目前云计算行业的现状，用户可以根据数字图书馆需要选择购买使用亚马逊的弹性计算公有云平台。 本文结合数字图书馆服务使用和云计算的实现情况，搭建一个数字图书馆的混合云平台，即针对数字图书馆自建的资源部署在私有云平台上，将网络资源和其他资源部署在公有云平台上，具体部署方案如图2所示：

图2 基于云计算的数字图书馆信息服务网络平台

4 云环境下数字图书馆信息服务体系结构

4.1 数字图书馆信息服务框架设计

根据云计算技术的特点以及数字图书馆采用个性化信息服务的现状，把数字图书馆的基础设施资源整合到统一的云服务平台上，构建数字图书馆信息服务云平台，可以为用户提供应用服务程序和接口。利用集群技术、虚拟化技术、分布式技术来进行数据和资源的调度与分配构建了一个 3层框架模型，该体系结构自上而下划分为应用服务层、中间管理层和基础设施层，这种部署提高了系统架构的灵活性和可扩展性，如图3所示：

图3 云计算环境下数字图书馆个性化信息服务总体框架设计

（1）应用服务层

该层通过将应用程序或软件进行封装，最终以服务的方式提供给用户访问和使用。在模型中，应用服务层为用户提供了各种类型的可以直接访问的服务，如公共信息服务、检索服务和个性化信息服务等；该层还提供了服务访问接口，该接口特征明确、定位清晰，具有易用性和可移植性，用户使用各种终端设备，如 PC、移动设备或者其他任何可以联网的设备都可以快速的访问和部署服务及资源，具有很强的用户友好性。该层主要提供数字图书馆云服务平台门户网站，用户通过登录网站首页接入云服务平台就可获得所需的服务。在其之上的电脑客户端与移动客户端是用户与数字图书馆进行交互和通信的工具，是用户使用云服务的平台，可以不受时间地点设备的限制，访问云服务网络的所需资源，如PC机、浏览器和移动终端设备等。

（2）中间管理层

中间管理层具有承上启下的作用，它为上层的应用服务层提供支撑，又对底层的基础设施层进行抽象封装。本层是基于云计算的PaaS来实现和部署的，它为应用程序提供了一个开源的环境，为高层服务提供了软件环境、中间件及数据库等的访问接口，通过身份识别和认证为部署高层次的服务提供了一个统一的平台和接口。

中间层是数字图书馆提供个性化信息的核心层，为应用程序提供资源，并对资源进行合理的调度和优化处理，最终提供给用户使用。该层通过各种虚拟化技术对底层基础设施进行虚拟化操作，同时实时采集用户信息并及时更新。云平台通过对各节点图书馆的数据快速访问和部署来提高数字图书馆的运行效率和服务质量。用户向数字图书馆提出服务请求，数据处理模块对用户需求进行分析和细化，资源调度模块根据细化后的需求动态的调度合适的资源给用户。

（3）基础设施服务层

基础设施层是整个体系结构的支撑，通过集群技术将各种物理设施设备和资源封装起来形成服务资源池供上层调度和使用。该层主要实现虚拟化集群和数据存储的功能。通过虚拟化技术将分布在不同节点的主机、服务器、存储设备、网络带宽等物理设施集成形成一个整体，构成整个云计算系统的基础设施，扩展了物理设备的性能，优化了对数字资源的访问。用户可以透明的对数字图书馆进行访问，无需关注数字图书馆基础设施内部的部署方案和运行情况；分布式存储数据资源，形成一个动态可扩展的存储资源池，该资源池具有强大的计算能力和按需扩展能力，能够满足海量数据环境下大规模并发用户的个性化信息请求。数字图书馆信息服务云平台的每一层都可以利用相应的云计算服务来构建，并且实现数字图书馆云平台功能的最大化。基础设施层可以利用基础实施即服务（IaaS）来构建计算机集群，形成强大的弹性计算能力，实现资源利用的最大化，为中间管理层提供物理和数据支持；中间管理层利用平台即服务（PaaS）可以来构建图书馆的系统平台服务环境，应用服务层利用云计算技术的软件即服务（SaaS）可以来构建云图书馆的数字化管理系统、信息检索平台以及其他应用服务软件，通过对云计算的应用，最终形成基于云计算的数字图书馆信息服务云平台。

4.2 数字图书馆个性化信息服务技术模型

数字图书馆个性化信息服务体系采用J2EE框架的体系结构。如图4所示：

图4 数字图书馆个性化信息服务技术模型

需要跨平台的互操作性和异构数据的整合，因此数字图书馆的个性化信息服务技术模型设计分为：（1）客户端层，此层主要为用户提供功能一致的服务界面，是各种客户端程序的开发，提高了用户的感知体验，具有兼容性和可移植性；（2）应用服务层，利用云计算提供的开源框架快速开发和部署数字图书馆个性化信息服务，通过访问低层提供的服务接口和各种基础设施设备，实现客户端与应用程序的无缝集成，并最终封装成服务提供给用户使用；（3）管理平台层，通过各种开源的云计算技术，对底层设备管理和封装，并通过统一的云资源管理平台对资源进行调度和监控；（4）基础设施层，此层提供各种软硬件资源的虚拟化处理和封装，实现整个系统的透明使用和统一访问。

将云计算应用到数字图书馆领域，构建一个成功的基于云计算的数字图书馆服务系统是一项长期而艰巨的任务，不仅需要致力于数字图书馆的研究人员不断地钻研探索，而且需要努力适应新的形势对数字图书馆发展的需要。

4.3 个性化信息服务的实现

数字图书馆要在海量数据环境下实现个性化信息服务，为用户提供高质量的信息内容，其关键是精确匹配用户的个性化需求。用户个性化信息的获取可以通过显示获取和隐式获取，获取的用户个性化信息要注意弱化用户真实信息的透露，通过数据挖掘和联机分析处理，得到量化的用户兴趣信息并构建用户兴趣模型。个性化的信息服务功能设计主要有个性化信息获取模块、个性化信息组织模块、个性化信息服务提供模块。如图5所示：

图5 个性化信息服务功能结构图

个性化信息获取模块主要通过用户的注册、检索、浏览等获取用户兴趣信息，个性化信息组织模块通过对用户行为的ap-Reduce 处理构建用户兴趣特征库、构建用户兴趣模型，根据用户兴趣模型，对资源池的信息进行化简和处理，得到用户兴趣信息的推荐列表；通过个性化信息服务提供模块，为最终用户和管理者提供个性化信息推送服务、参考咨询服务、智能代理服务等多种不同的服务。云计算环境下的数字图书馆个性化信息服务平台，为用户接入方式实现个性化。通过网络，移动设备等访问数字图书馆。实现个性化的信息提供与发布。满足用户对个性化知识交流和共享的需求。使得用户可以享受一站式的个性化信息服务。

5 总结

随着云计算的出现，利用虚拟化技术和云存储相关技术解决目前数字图书馆信息服务的限制和瓶颈，给数字图书馆个性化信息服务带来无限的应用。本文重点研究了数字图书馆个性化信息服务的设计问题，构建基于云计算的数字图书馆个性化信息服务平台，改变了用户与数字图书馆之间的主被动关系，实现读者用户可以根据自已需要构建其相应的私有云，拓展了数字图书馆个性化信息服务，为用户提供更加多样化的个性化信息服务，用户可以根据自己的需要来定制服务，提升了个性化信息服务的能力和质量，服务平台系统具有较强的可扩展性，为数字图书馆的未来发展提供了广阔的空间。解决了数字图书馆个性化信息服务的设计问题，为下一步研究奠定基础。

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TN919 文献标志码：A

2015.06.02）

1007-757X(2015)08-0073-03

王喜平（1963-），女，驻马店人，黄淮学院图书馆，馆员，本科，研究方向：图书信息资源管理，驻马店，463000