云计算环境下数字图书馆推广工程服务模式研究*

童忠勇 刘术华 李东杰 只莹莹

云计算环境下数字图书馆推广工程服务模式研究*

童忠勇 刘术华 李东杰 只莹莹

论文将云计算技术引入到数字图书馆的建设中，构建了一套以基础设施云、数据云和服务云为三层架构的推广工程云服务体系，提供服务器、存储空间以及网络资源的按需分配和弹性服务，统一数据的接入和获取方式，实现了公共图书馆数字化服务的按需获取，为全国图书馆数字资源的共建共享提供了参考依据。

推广工程数字图书馆云计算云服务

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2016.03.014

“推广工程”是图书馆界的一次重大革命[1]，自2011年实施以来，逐步搭建起了“国家—省—市”三级节点的数字图书馆服务网络以及标准化的软硬件平台，大大强化了我国数字图书馆的基础设施建设，各图书馆在推广工程的带动下，数字化服务水平也逐年提升[2-4]。然而，如何充分发挥各级图书馆基础设施的规模优势，将各级图书馆的网络资源、软硬件资源以及数字化资源进行深层次优化、整合，不断扩大共享范围，提高图书馆信息服务的能力，是公共图书馆界当前需要解决的重要问题。随着云计算技术的成熟以及在IBM、GOOGLE、阿里巴巴等互联网领域的广泛应用，公共图书馆可以借鉴其成功经验，将云计算理念和相关技术应用到推广工程的建设中，研究如何构建推广工程云服务体系，以形成一个覆盖全国的超大型云数字图书馆，实现在云端分享各个图书馆的资源和服务。

1 推广工程云服务架构

云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物[5]。可扩展性、弹性和可访问性是云计算与生俱来的三大优势。可扩展性即根据实际需求，增加或者减少所需要的资源；弹性是指以动态的进行资源的调配；可访问性指用户可以使用任何设备（移动、平板电脑、PC机等）在任何时间和地点登录到云环境中使用数据和服务。因此，云计算能够快速搭建企业级应用，而且方便快捷、节约成本。数字图书馆推广工程应充分利用云计算技术，结合数字图书馆建设实际，一方面要融合大数据、新媒体等新技术应用，另一方面也要尊重知识产权，增强云服务中的知识产权保护意识，将各省、市图书馆现有的网络平台、软硬件基础以及资源建设成果进行优化整合，构建推广工程云服务体系，为各级图书馆提供统一管理、伸缩调度、版权清晰、开放互动的云计算支撑环境。

推广工程云服务体系分为三层（如图1），分别是基础设施云、数据云和服务云。基础设施云是推广工程云服务体系的基础；数据云是在基础设施云基础上建立的统一的数据和用户资源接入和获取接口，将不同图书馆生产的大量的特有资源和用户数据进行统一管理与调度；服务云是推广工程云服务体系的服务载体，通过服务云可以快速获取图书馆的多样化的应用级服务。

1.1 基础设施云

推广工程基础设施云整合全国各级公共图书馆的网络、服务器和存储等资源，面向业界提供按需服务，各图书馆根据实际需要获取相应的资源。网络层面：由国家数字图书馆核心节点到各省级节点的155M#SDH高速专用网络和基于IPSEC技术的国家、省、市级虚拟网组成，构建国家、省、市图书馆三级互联互通的网络架构。硬件层面：通过底层硬件的算法以及虚拟化技术，构建弹性的存储和计算云服务架构，提高推广工程的资源存储和数据处理能力，降低各级数字图书馆的建设和维护成本，减少各级图书馆资源建设对于本地计算能力的依赖。通过基础设施云的建设，将打破不同地域间的数字图书馆服务的不均衡，解决设施落后的图书馆资源建设与存储建设的瓶颈，提升各级图书馆信息化服务的水平。

1.2 数据云

推广工程数据云依托基础设施云提供的服务器、存储、网络资源等基础计算资源，利用系统架构技术将成千上万台服务器整合起来，对各省、市图书馆的信息资源进行彻底整合，汇集各省、市图书馆数字资源，根据语义、分类、主题等对元数据进行数据关联和再组织，打通不同类型数字资源的信息孤岛，建立覆盖国家、省、市、区、县多级的标准化的元数据仓储，面向用户提供整合的、易接入的、高扩展性的数据平台接入和获取服务，为各级图书馆信息化系统的设计和实现提供数据标准，为最大限度地实现图书馆各应用系统的互联互通和信息高度共享奠定基础。

1.2.1 业务数据组织与整合

面对各省、市图书馆数量庞大、类型多样、异构异域的数字资源，如何进行有效的组织和整合是推广工程数据云要解决的核心问题。

（1）制定统一的元数据结构。

元数据统一结构的制定是实现数据云的前提条件，统一的元数据结构既要能涵盖所有数据库的元数据项目，又不能过于繁杂，因此根据实际情况，将元数据设计成关键属性集和其他属性集两部分。关键属性集主要用于存储重要的描述信息，为推广工程服务实现资源的发现和获取提供基本数据；其他属性集主要用于存储一般的描述信息，可以对对象数据做进一步详细的揭示，可以很好地保存各个数据库的个性化字段。

（2）建立元数据与对象数据的映射关系。

数据映射规则的确定是实现数据云的关键技术。数据云数据的顺利整合，关键在于要将采用不同建设标准、不同程序设计语言导致的异构异域的数字资源进行统一调度、进行统一管理。公共图书馆可以将推广工程建设中的唯一标识符技术直接应用到数字资源生命周期的管理中来。数字资源唯一标识符是独立于物理位置、应用系统和存取协议而存在的永久性独有名称，能有效链接数字资源，实现跨系统的指向、链接与读取，并支持多个系统对分布数字资源的调用和集成操作[6]。采用唯一标识符技术对数字资源的元数据和对象数据进行统一描述，建立元数据与对象数据的一一映射关系，可以保证在网络环境下对数字化对象访问的准确性、一致性和唯一性要求。推广工程各项业务可以用唯一标识符为数据的标准接入、构建推广工程数据云、统一各机构间资源的调度、保证各业务系统数据的一致性、促进机构间应用系统的互操作、为机构间资源的获取及应用系统之间的互操作提供极大便利。

（3）确定元数据整合模式。

推广工程数据云提供数字化资源中心存储和数据处理的能力，各图书馆可在本地（云端）进行信息资源数字化建设，对图书、图片、音频、视频等多种资源进行采集，整理成统一的元数据结构，由云端自定义资源建设所需的数据库表及相应属性，通过统一的数据接入接口将本地数据存储在云的虚拟资源池中，并自动抽取数字对象的标引信息，转换成推广工程服务云可读、可检索、可进行数字信息语义关联和知识重组的元数据体系。推广工程数据云通过使用唯一标识符技术，提供标准的数据接口，将分散、异构的数字资源进行统一标识，构建一套基于唯一标识符技术的系统级、服务级和接口级的三层调度模式，为机构内部以及机构之间数字资源的统一、快速获取提供技术支撑，用户通过与该接口实现对接，即可面向推广工程云覆盖范围内的用户提供搜索、获取等服务。数据云还可以利用数据库技术、存储技术、分布式计算等先进技术对数据云中的数据进行挖掘，提高数字资源的利用率。

1.2.2 用户数据整合

推广工程要实现数字资源共建共享，势必向各类用户提供丰富的、不同需求的信息资源内容，这个层面需要实现用户统一身份认证和应用系统单点登录，通过对数字资源的分类和权限规划，将基于网络的应用按照规则统一界面入口，满足数字图书馆平台、机构用户和个人用户的多级需求，建立统一访问的界面规则和风格。

构建统一的身份认证体系。云环境下，用户既可以是实体读者，也可以是虚拟用户，如团体、机构等，用户的范围更加广泛，更具有虚拟性，推广工程数据云应提供统一的用户管理，对用户进行统一认证，实现各个图书馆之间的认证系统相互信任和登录，为获得授权的用户提供个性化和多元化的资源服务。

实现应用系统的单点登录。在统一身份认证的基础上，推广工程数据云面向用户提供统一的在线注册、实名验证以及访问权限控制等功能，实现用户的单点登录，从而使推广工程数据云可以从用户层面全面整合图书馆的参考咨询、馆际互借、文献传递、联合目录、在线资源服务等系统，为用户提供全国数字资源和信息服务的深度整合与个性化应用。

1.3 服务云

推广工程服务云是基于基础设施云和数据云，全面整合数字资源生命周期的多样化服务，实现全国各级图书馆数字资源的共建共享，各地用户可通过电脑、手机、平板电脑、数字电视等终端经由互联网络或移动互联网随时获取、按需获取推广工程的云服务。

1.3.1 资源生产加工服务

推广工程服务云可提供一套完善的数字资源建设系统，包括统一的纸质文献数字化加工系统、图片数字化加工系统、音视频数字化加工系统以及网络资源采集系统等。通过接入推广工程服务云，各省、市图书馆只需要配置相应的数字化采集设备，就可以获取资源建设系统提供的多种资源的数字化服务。本地高分辨率、高质量的保存级和服务级数据，便可通过公共图书馆专网快速上传到推广工程数据云中进行集中存储。这样，各个图书馆通过统一的资源建设系统进行采集加工生产的数字资源因格式统一，不仅降低了发现、获取等流通环节资源组织的复杂性，便于在各图书馆系统之间实现共享，还可以实现公共图书馆数据的透明管理。各图书馆在资源的数字化之前可以在推广工程数据云检查该资源是否已经数字化，以避免资源的重复建设。

1.3.2 资源发现服务

资源发现服务包括统一资源搜索服务、在线阅读服务以及在线借阅等，既适用于图书馆的机构用户，也适用于普通读者。用户根据自身业务需要，可以灵活地接入到推广工程服务云中，通过租用或无偿使用各种软硬件资源，引入服务云中成熟的图书馆业务系统，快速构建本地数字图书馆服务。例如，借助数据云构建公共图书馆数字资源的集中检索和分布式访问架构，用户可以一站式获取整个公共图书馆的数字资源，而不用分别在图书馆不同的检索平台去查找；针对同一资源在多个图书馆有多个复本，系统会根据读者所在位置，从就近的图书馆系统中获取该资源，以提高资源的获取速度，改善用户体验。借助推广工程服务云，不仅能够节省软硬件购买、系统开发的投资，还能够使经济状况差的中西部地区图书馆有能力建立本馆的数字服务，有利于实现图书馆服务的均等化。

1.3.3 资源决策服务

推广工程服务云以数据云中的数据仓储为数据基础，引入大数据技术，构建基于用户的信息资源统计与分析平台，通过该平台分析得到的结果可为图书馆资源建设和服务提供决策指导，为用户提供个性化服务。比如，当用户搜索一本书、一个图片或一个视频时，他不仅需要快速获得检索结果，还可能需要获得更多和这个主题相关联的信息，通过引入资源决策服务，进行大数据分析，建立资源内容单元之间的知识关联，快速分析出与这个检索点相关的信息，构建对应主题的知识网络，并呈现给用户。用户只要接入推广工程服务云，即有权获得该服务，用户在获取服务的同时，也接收服务云推送或推荐的服务信息，如此形成良好的互动，为用户提供一个个性化、多元化的服务空间。

2 推广工程云服务保障机制

推广工程云服务需要各级图书馆长期联合建设，建设内容包括软硬件平台建设、高度共享的资源体系建设、覆盖全媒体的服务体系建设等内容，所以必须有相应的机制来确保推广工程云服务体系建立的数字资源和服务具有广泛的可使用性、互操作性和可持续性。主要包括以下两个方面：

2.1 标准规范建设

需要推进推广工程相关的数据标准、技术标准、各种运行机制的建设，保证云服务中数据共建共享的一致性、规范性和互操作性，为推广工程云服务的构建提供基础保障。

2.2 管理机制建设

推广工程云服务管理机制涉及到各级机构的管理机制、网络的安全管理机制、平台的安全管理机制、数据的安全传输机制以及用户身份认证和分级授权管理机制等。网络方面需要定时更新病毒库，定期进行云平台漏洞扫描、病毒扫描，实时监测平台运行的安全状况，保障云平台系统软硬件稳定、安全运行。数据方面采用统一身份认证和访问控制，对传输和保存过程中的数据进行加密，保证网站和服务的安全性、完整性和合法性。

3 推广工程云服务应用展望

云计算与推广工程“联合、开放、共享”的服务理念天然共通[7]，数字图书馆建设的硬件规模、网络平台、资源总量为构建推广工程云服务提供了极好的基础条件。未来，应该进一步完善推广工程云服务平台的建设与服务，构建全国图书馆联动的技术支撑体系，以公益性、基本性、均等性、便利性为原则，为公共数字文化体系的三大工程提供支撑服务，统筹构建标准化、规范化、服务多样化的公共数字文化体系，传承、弘扬中华优秀传统文化。

（1）完善数字图书馆标准规范体系。标准规范是推广工程建设的基础，是保证数字图书馆资源和服务在整个数字网络环境下可利用、可互操作和可持续发展的基础。推广工程要应用云计算相关技术，结合推广工程的实际需要，建立开放性、可扩展的业务软件平台，为地方馆搭建标准化的数字图书馆系统、发挥数字图书馆全流程业务管理基础支撑作用。

（2）推广工程应采用公有云模式，制订各省、市云服务平台的实施方案，如有需要也可以有选择性的向云服务提供商购买计算能力和存储空间，以构建云服务平台，实现数字资源的充分利用和共享，降低各馆服务和软硬件管理成本，提升图书馆服务和资源建设的能力。

（3）推广工程可基于已有的虚拟网、专网平台，构建一套按需分配的内容分发网络，解决海量数据在高并发、高请求环境下传输不畅的瓶颈，实现内容分发的智能调度，有效提高信息资源的传输速度，使广大读者能够通过PC、平板电脑、智能手机等设备随时随地快速流畅的接收和使用图书馆资源，提升用户使用的满意度。

（4）通过云计算技术，推广工程云服务平台还可以对读者行为进行分析，全面掌握读者的阅读习惯，向读者定向推送相关热点内容或感兴趣的信息，此外，推广工程还可以利用大数据技术，智能化地调动各图书馆、各应用系统等资源，进而构建智慧型图书馆，为读者提供无微不至的阅读服务。

[1]国图“掌门人”周和平：图书馆需要“二次革命”[EB/ OL].[2010-11-11].http： culture.people.com.cn/GB/13 182211.html.

[2]孙秀萍.数字图书馆推广工程在吉林省的实践和探索：以吉林省数字图书馆为例[J].图书馆学研究，2012（10）：29-30，15.

[3]李琥，李小强.山西省数字图书馆推广工程的建设与实践[J].国家图书馆学刊，2012，21（5）：54-59.

[4]罗静，刘梅.巩固建设成效，完善服务体系：贵州省数字图书馆建设与实践[J].国家图书馆学刊，2012，21（5）：71-75.

[5]百度百科.云计算[EB/OL].http： baike.baidu.com/link ?url=V4_ByqBJnJ8Q6hQ2dyLyNy7ne_o-wgEVapRtA kHDa3sU2sR_eTjKG1f3sQdnBXcgnwxwNGe6rI59Pj8 fW7MTu_.

[6]毛军，张晓林，曾蕾，等.URI和数字对象唯一标识符[J].现代图书情报技术，2003，19（2）：9-12.

[7]魏大威，刘金哲，薛尧予.以数字图书馆推广工程为抓手，构建覆盖全国的数字图书馆服务体系[J].国家图书馆学刊，2012，21（5）：14-19.

童忠勇国家图书馆信息技术部工程师。北京，100081。

刘术华国家图书馆信息技术部工程师。北京，100081。

李东杰国家图书馆信息技术部工程师。北京，100081。

只莹莹国家图书馆信息技术部高级工程师。北京，100081。

Research on Service Model of Digital Library Promotion Project Based on Cloud Computing

Tong Zhongyong，Liu Shuhua，Li Dongjie，Zhi Yingying

In this paper,the cloud computing technology is introduced in to make up a set of three-tier architecture system including infrastructure cloud,data cloud and service cloud.This model can provide servers,storage and network resources to each according to the user’s need.The unified data connect and access method can realize the on-demand digital service of the public library,which provides a reference for the co-construction and sharing of digital resources.

Promotion project.Digital library.Cloud computing.Cloud services.

G250.76

2015-10-12 编校：刘明）

*本文系国家社会科学基金项目“图书馆电子书服务模式及平台研究(项目编号：14BTQ013)”研究成果之一。