李志萍 广州大学松田学院

摘要：云存储作为一种新型的存储服务模式，为图书馆的海量数字资源建设提供了一种新的选择。云计算是在互联网上的实现分布式处理、并行处理和网格计算的计算机科学概念，随着Web2.0技术的发展应用更加广泛。本文从云计算的概念和工作原理入手,分析了数字图书馆如何使用云计算模式来拓展服务和功能,改善用户的搜索效率。在分析图书馆数字资源建设需求、介绍云存储概念的基础上，对基于云存储模式下图书馆数字资源的建设进行了探讨。

关键词：云存储；云计算；数字图书馆；应用

一、引言

云计算和云存储在数字图书馆存储构架中的作用

（一）云计算

云计算是在互联网上的实现分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(Grid Computing)的计算机科学概念，它是基于互联网的超级计算模式, 将计算和存取集中于网络中的集群服务器中，用户只需要操作客户端的浏览器软件，就能实现自己需求的分布在各种服务器、个人电脑、甚至移动电话和其他设备上的大量软硬件资源和应用服务，还能把这些资源和应用服务集中在一起协同工作。通过云计算，只要用户联接到互联网,就能使用这些基于Web2.0的、分布式的、不需要任何软件的支持和用户的存储设备的资源和应用服务。这些服务逐渐引领了一种由全新的计算模式所驱动的浪潮：企业或个人将不再需要在电脑中安装大量套装软件,而是通过Web2.0浏览器接入到一种大范围的、按需定制的服务——云计算。

用户用最简便的操作满足最复杂的需求,而这些需求应该是用户定制的,非结构化的,同时能够把用户需要的结果在最短的时间内传递给用户最方便访问的网络设备上，这就要求数字图书馆做到应用的复杂性和使用的便利性两者的完美结合，即放弃传统的系统架构,采用云计算的模式。这一特点使个人计算机能以最小化的性能完成最大化的功能，这样的搜索效率正是数字图书馆需要想实现的。基于云计算架构的数字图书馆可以称为“云图书馆”。

（二）云存储

  云存储（cloud storage）是云计算的延伸和发展，云存储是通过集群应用、网格技术和分布式文件系统等功能，将网络中各种不同类型的存储设备通过存储管理软件集合起来协调工作，共同对外提供数据存储和业务访问的功能。

  在云存储模式中，通过应用软件可以实现数据的备份和容灾，对数据进行统一管理、分配资源、负载均衡，并可进行可靠的安全实时监测，从而使数据安全得到最大限度的保证。 源于云计算技术的云存储继承了云计算强大的计算能力。在云存储模式中，当用户提交一个查询请求时，云存储的管理系统将调用云中的所有服务器和存储设备同时搜索众多的数据库，然后将结果返回给用户。

与传统的存储设备不同，云存储不仅仅是一个硬件，而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。各部分以存储设备为核心，通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。

另外，除了使用pc外，用户还可以通过pda，手机等终端方便、快捷地获得云存储中的相关信息和服务，无需考虑使用的哪个数据库，哪个存储设备。

二、基于云计算数字图书馆的整体架构

（一）云计算系统的体系结构

基于云计算的数字图书馆，需要构建一个云计算系统，即把一组资源和应用服务的集合在一起，共分为基础设施层、平台层和应用层三个层次。基础设施层，主要包括计算资源和存储资源,整个基础设施也可以作为一种服务向用户提供,不仅向用户提供虚拟化的计算资源、存储,还要保证用户访问时有足够的网络带宽。平台层，在基础设施之上，是整个云计算系统的核心层,主要包括并行程序设计和开发环境、结构化海量数据的分布式存储管理系统、海量数据分布式文件系统以及实现云计算的其他系统管理工具,如云计算的系统中资源的部署、分配、监控管理、安全管理、分布式并发控制等。平台层主要为应用程序开发者设计,开发者不用担心应用运行时所需要的资源,平台层提供应用程序运行及维护所需要的一切平台资源。应用层，是面向用户提供简单的软件应用服务以及用户交互接口等。图1为云计算系统的体系结构。

图1云计算系统的体系结构

（二）数字图书馆的困境及其对云计算的现实需求

数字图书馆面临着信息用户的信息需求日益增长，数字图书馆的搜索服务打破了传统图书馆的时空限制，使信息用户对信息服务的延续性、个性化、多样性和时效性的要求日益提升，要求数字图书馆提供更好的搜索效率。

数字图书馆是在网络环境下通过计算机技术和通信技术等高新技术的结合，将分布式数字化资源及其技术进行组织、整合和管理并对用户进行有效服务的系统，其本质上是一种针对特定用户群的信息需求而动态发展的信息资源体系，主要有4个要素：信息资源和信息设施（基础设施层）、信息人员（平台层）、信息用户（应用层）。数字图书馆在信息资源存储和用户信息需求两方面都面临着技术困境。其中，信息资源存储问题成为最大的困扰，信息资源海量增加，而数字图书馆的数据管理、备份、存储设备能力有限，图片、视频等流媒体检索技术需要进一步完善，多语言检索、不同数据标准之间的数据交换、人机交互技术、数字图书馆所需的软件和工具等都有待于技术上的进一步突破。

云计算的出现可以很好地解决数字图书馆中存在的问题。云计算提供了强大的数据存储和网络服务功能，通过云计算可以解决数字图书馆技术上的异质问题，减少数字图书馆存储空间的成本，提供更完善的人机交互功能。同时，云计算还可以提供更加多样性的信息服务，从而提高数字图书馆的信息服务效率。

（三）基于云计算的数字图书馆基本架构

目前数字图书馆多为静态部署的、传统B/S三层结构计算机检索系统,即用户通过图书馆终端或者浏览器访问图书馆网站(接口层),进行查询、借还书等操作请求，接口层的Web服务器把这些用户请求发送到中间应用层服务器,应用层服务器再对数据库进行操作,实现用户需求，这种方式需要每一个图书馆都安装一套这样的系统,才能让用户使用。下图２为传统的B/S架构数字图书馆

图2传统的B/S架构数字图书馆

然而，基于云计算的数字图书馆，是以云计算服务器为核心、部署动态的和虚拟化的硬件服务器为组成部分的云计算系统。用户在使用云计算图书馆时,通过应用层的操作接入云计算系统, 用户动态请求能驱动云计算服务器动态部署虚拟硬件提供存储和计算能力，从而实现以云计算服务器为平台层的“无处不在”的访问,可以同时与应用层的所有用户共享数据流量和计算能力,用户间也可以动态地提供请求和反馈信息。这些存储信息资源的的服务器集群根据云计算服务器的控制任务,提供用户需要的信息，这种强大的分布式计算和存储能力的复杂网络让用户省去考虑如何获取和管理数据的麻烦,只需要考虑最终使用这些结果即可，从而大大提升搜索效率。下图３为云计算系统的数字图书馆

图3云计算系统的数字图书馆

三、云计算图书馆改善用户搜索效率的方式

（一）便携式设备上的云服务

在云计算系统中，可以无限嵌入各种智能终端设备，掌上电脑、智能手机和网络电视等，无论其物理性能、CPU和存储能力如何，都视同PC终端，云计算图书馆能与用户便携式设备实现交互操作，可以真正带给用户“图书馆无处不在”的体验，用户还可以通过PC或便携式设备定制数字图书馆的云服务,从而定时的获得云计算数字图书馆推送的信息。

（二）巨量数字资源及一站式搜索

云计算的图书馆避免了出现传统搜索引擎受到学术领域知识产权保护等政策的影响只提供一个简单的索引的情形。

传统数字图书馆的读者要检索不同的数据库的内容需要通过不同的数据库检索系统,分别进入各个数据库自己的检索界面。云计算图书馆的搜索引擎能提供给用户的一站式搜索, 将检索请求提交给云计算服务器,服务器根据用户提交的请求调配强大的计算能力,进行本体演算、机器智能推理等复杂计算,充分分析用户需求，并根据分析结果调配存储在分布式云存储服务器的资源,将结果提供给用户。

云计算的图书馆在技术上将分布式存储的数据库和一站式的检索界面结合起来，使得用户通过检索界面 的“云”存储极大地提高资源查全率和精确查准率。

（三）全方位的用户交互服务

利用云计算图书馆开放式系统的特性, 能让用户参与互联网开放空间中的维基百科、用户博客、威客等多种服务方式,从而集中整个互联网的力量, 以“人脑联网”的交互和复杂人工智能的帮助相结合的方式，实现全方位的用户交互服务。

云计算图书馆可以与用户实现全方位的交互操作，运用云计算系统强大的计算能力和几乎无限的带宽,提供即时通讯的在线解决方案或者智能数字图书馆机器人的互动，为用户智能提供多种解决方案和推送显而易见的最优选择。

（四）个性化的网络服务

由于云计算机系统的体系构成基于可插件化扩充的平台层上，用户可以在云计算图书馆操作界面上任意改变初始状态，定制个性化的网络服务，实现新的服务和技术能够与原有平台层无缝对接。更重要的是,基于开放API和开源的系统,可以让用户开发和部署满足自己需要的插件,建立符合自己需要的数字图书馆。

（五）云计算机图书馆的扩展服务

在云计算机系统的复杂网络上，能够应用非结构化数据、空间数据和多维数据服务，从而云计算图书馆核心业务之外创造性提供多种扩展服务，给用户全新的体验方式，采用空间计算技术提示距离用户最近的图书馆地点以及行进路线；如创造出基于人工智能的三维虚拟图书馆员,和用户通过语音交互,如同和真实图书馆员交流；采用虚拟现实技术对历史著名图书馆场景进行复原；采用多维数据分析挖掘技术,根据用户描述的需求,推荐最符合用户借阅的图书等。

四、基于云存储的图书馆数字资源建设模式分析

（一）云存储模式的主要优势

云存储模式应用于图书馆数字资源建设的优势云存储模式下的存储不仅仅是存储，更多的是应用。将先进的云存储技术应用于现代图书馆数字资源建设已成为数字图书馆的发展趋势。通过云的分布式计算，可为用户提供高效的计算能力和超大数据处理能力，整合优化资源，实现最大规模的资源与服务的整合，为用户的个性化需求提供基础。其优势主要有以下几个方面。

1、实现了不同设备间的信息数据共享。通过云存储模式，相关图书馆间可构建共享空间，将数字资源放于存储资源层，用户只需将电子设备连接至互联网，就可访问和获取所需的任何数据。

2、海量数据存储的安全性与可靠性。云存储模式下图书馆数字资源的安全性不仅要充分考虑传统存储技术或系统可能存在的安全隐患，还要充分考虑由于新技术或系统引入可能引发的安全问题。云存储模式下海量数字资源不是存储于某个图书馆的服务器上，而是存储在“云”的服务器上。虚拟化海量存储可采用数据副本的方式进行容错，通过对每个虚拟盘创建多个副本来提高数据的可用性和访问性能。这种方法不需要维护规模庞大的映射表，即使磁盘被损坏，也不会影响正常的读写访问，更适合在云环境下的海量存储网络系统中实现。显然云存储模式下不会造成数据的损坏和丢失，确保了数据的可靠性。

3、提高了数字资源的更新速度及存储的扩展能力。通过云存储提供的空间和计算能力，高度的扩展性满足数据增长对存储系统扩容的要求，修改和添加信息的灵活性可使图书馆间互相补充信息更加方便，充分适应了图书馆业务的发展。

（二）建设图书馆数字资源云存储平台

与传统的存储模式相比，云存储模式下的图书馆数字资源建设不仅提供了数据备份服务、网络存储空间，还提供了基于虚拟化技术和云存储管理平台的资源动态扩展能力和资源池共享架构。基于云存储模式的图书馆数字资源建设由存储设备、网络设备、集群中间件、虚拟服务器、业务管理、公用访问接口以及相应协议标准等多个部件协同作用共同组成。各部分以存储设备为核心，通过应用软件来对外提供数据存储备份等服务。根据各部分逻辑功能的不同，云存储模式下图书馆数字资源建设架构由4层组成。

1、资源配置层。资源配置层是该框架的核心部分，该层通过虚拟服务器、集群、分布式文件系统等技术，实现多个存储设备之间的协同工作，使多个存储设备可以对外提供同一种服务，并提供强大的数据访问性能。同时，通过各种数据备份和容灾技术保证数据不会丢失，确保整个系统的安全和稳定。   

2、存储资源层。存储资源层是该框架最基础的部分，处于整个系统架构的最底层。存储设备可以是fc光纤通道存储设备，可以是nas和iscsi等ip存储设备，也可以是scsi或sas等das存储设备。数量庞大并且可以分布在不同的区域，彼此之间通过广域网、互联网或fc光纤通道网络连接在一起。存储设备管理可通过软件及虚拟化系统实现存储设备的逻辑虚拟化管理以及硬件设备的状态监控和故障维护。 

3、业务管理层。通过对虚拟系统的管理及各项业务的部署管理，可根据不同的应用服务接口，提供不同的应用服务，实现基于云存储的各项服务的可管可控。

4、应用访问层。任何一个授权用户都可通过标准的应用接口来登录，使用云存储模式下的图书馆数字资源及服务。

 
在云存储中不同存储设备之间利用集群、分布式文件系统和网格计算等技术，把存储于分散设备上的信息资源和处理器资源集中在一起，实现存储设备之间的协同工作，使多个存储设备可以对外提供同一种服务，从而大大提高数据访问性能。

五、结束语

目前，虽然云存储在图书馆中的应用还处于初级阶段，在实施过程中可能会面临很多问题，但是随着云存储技术进一步的发展和成熟，将为数字图书馆用户提供服务内容更丰富、信息更安全、存取更高效、操作更简便的存储服务。在互联网技术高速发展的今天，
随着云计算技术的发展，云存储服务将改变图书馆数字资源建设的模式，成为未来图书馆数字资源建设发展的一种趋势，它能够有效解决数字图书馆中数字资源存储和服务问题。

云计算数字图书馆实现以用户为核心的理念，极大地改善用户的体验。目前在构建云计算机图书馆时，还要需要考虑一些特别的问题：一是用户身份验证与数据安全问题，云计算机图书馆是开放式的，必须要采取全新的用户身份验证机制面对海量的世界各地的用户, 身份验证和开放式特征是个两难选择，如果身份验证过于严格,则失去了云计算开放的特性,如果身份验证过于宽松,则不利于数据安全；二是数字图书资源的版权问题，云计算机图书馆将自己的数字资源提供给全体互联网用户使用,目前大多数服务提供商无法做到这一点,而且云计算图书馆的构建还需要重新整合目前整个供应链的电子资源，知识产权保护条例也会造成一定的阻碍；三是数字资源整合框架问题，云计算机系统的基础设施层要求底层架构要整合一定数量的数据资源和信息服务，究竟采取怎样粗细的整合粒度，以及按照怎样的方式进行整合，是一个多维的机制的问题。

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