低碳的云计算环境下数字图书馆的创新研究

关键词：云计算;数字图书馆;服务平台;信息资源;安全

摘 要：文章从界定云计算概念入手，展望云计算的应用前景，并基于低碳的云计算环境视角，对数字图书馆服务平台、信息资源整合和信息安全策略的创新进行研究。

作者简介：张晋华（1967―），山西大学商务学院图书馆馆员。

*本文系山西省社科联规划项目“云计算环境下数字图书馆的创新研究”的阶段性成果之一，项目编号：SSKLZDKT2014099。

1 云计算概念界定

云计算最早由IBM公司于2007年底的“云计算计划”报告中提出。由于云计算是互联网时代的一大新兴名词，所以对该名词的定义尚未统一。IBM公司认为，云计算是计算模式虚拟化最高层次的表现，使互联网中聚合了不同应用程序、信息技术和数据资源，进而构成庞大的信息资源池，为互联网用户提供信息服务。维基百科认为，云计算是一种将虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式。Cloud Camp的创始人Dave Nielsen认为，云计算是一种以互联网为依托，以超媒体、超文本输出为主要形式，向不同用户提供信息服务的新型方式。中国移动研究院院长黄晓庆认为，云计算是一种通过IP网络连接，利用大规模低成本运算单元提供多种服务的IT技术。综合上述观点，笔者认为云计算是在分布式处理、并行处理、网格计算发展的基础上，集合运用虚拟化技术、基础设施服务、平台服务、软件服务，将分散的运算设备和信息整合到一起，并为用户提供服务的一种无限级的计算系统。

2 云计算的应用前景

云计算是继上世纪80年代大型计算机到客户端――服务器跨越式转变的又一种巨变，具备超大规模、虚拟化、高可扩展性、通用性、成本低廉、按需服务等优势。随着云计算概念的提出与发展，已经衍生出云物联、云安全、云存储、云游戏等相关产物。在虚拟化、通信技术、分布式处理技术快速发展的背景下，云计算正日益广泛地应用于人们生产生活的方方面面。如云计算应用于在线客户关系管理（CRM）、企业资源计划系统（ERP）、人力资源管理（HR）、办公自动化（OA）等企业管理领域;应用于电子商务、搜索引擎、社会性网络服务（SNS）等互联网领域;应用于电子邮件（E-mail）、即时通讯（IM）、智能家居（Smart Home）等个人生活领域;应用于电子政务云（E-government cloud）、云医疗（CMT）等公共应用领域;应用于地震监测、天文信息计算处理、海洋信息监控等科学研究领域;应用于病毒库存储、垃圾邮件屏蔽等网络安全管理领域;应用于高仿真动画制作、动画素材存储分析、海量图片检索等图形和图像处理领域等。2014年3月，我国云计算综合标准化技术体系草案已经形成，工信部决定在今后一段时期内，加强全国云计算基础设施建设与云计算服务产品发展，推动云计算服务模式创新，构建完整的云计算产业链。这为云计算在各个领域的应用创造了良好的政策环境，预示着云计算必将拥有更为广阔的应用前景。

3 云计算环境下数字图书馆的创新

3.1 服务平台的创新

为了满足数字图书馆用户的不同需求，笔者提出构建数字图书馆个性化信息服务云平台的方案，将基础设施资源整合到云服务平台上，为用户提供个性化的应用服务程序。个性化信息服务云平台由应用服务层、中间管理层和基础设施层构成，以确保该系统架构具备良好的可扩展性和灵活性（见图1）。

图1 云计算环境下数字图书馆服务平台的总体框架

3.1.1 应用服务层。应用服务层需要封装应用程序或软件，以提供给用户各类可以直接访问的服务，包括检索服务、公共信息服务、个性化信息服务等。应用服务层提供定位清晰、操作易懂的服务访问接口，使用户可以利用移动设备、浏览器、PC等终端设备快速访问数学图书馆的资源。应用服务层还提供云服务平台门户网站，用户登录该网站即可获取个性化信息服务、全文信息搜索、统一资源搜索、公共信息服务等。在个性化信息服务云平台中，计算机设备不再是唯一可以与数字图书馆进行交互的工具，它可以将多种终端设备作为云服务的载体。

3.1.3 基础设施服务层。基础设施服务层主要利用虚拟化集群技术和分布式存储功能实现对整个服务云平台结构的支撑。在虚拟化集群技术应用方面，基础设施服务层利用该技术整合分布在不同节点的物理设施设备和资源，包括服务器、主机、网络带宽、存储设备等，形成供上层调度和使用的统一整体。用户不需要关注基础设施的运行情况，即可实现对数字图书馆的透明访问。在分布式存储技术应用方面，基础设施服务层利用该技术形成具有强大计算能力和按需扩展能力的资源池，以满足大规模并发用户对海量数据的个性化服务需求。

从图1中可以看出，数字图书馆个性化信息服务云平台可以利用云计算服务进行构建。应用服务层利用SaaS构建数字化管理系统、信息检索平台及其他应用服务软件;中间管理层利用PaaS构建系统平台服务及其应用环境;基础设施层利用IaaS构建资源池，并利用硬件即服务实现资源池利用效果的最大化。

3.2 信息资源的整合创新

云计算环境下，数字图书馆要想连通网上所有信息资源，实现馆际的资源共享和云平台的交互操作，就必须在屏蔽信息资源异构性的基础上整合信息资源。在此情况下，数字图书馆需要将数据库、系统、检索方式、技术、协议标准作为资源整合的主要内容，进而形成一种跨数据库、跨平台、跨内容且具备集成检索功能的信息资源体系。 3.2.1 数据仓库整合。数据仓库整合是指将信息资源统一存放在同一物理位置中，通过无缝链接分散异构的数据库，实现对信息资源的集中管理。在数据库无缝链接过程中，其剔除数据库之间重复的信息，构建新的数字资源有机整体。利用数据仓库整合模式，能够将图书馆存储在不同服务器的信息资源进行统一存储，建立以馆藏为核心，整合各种介质资源、网络资源、特色资源的OPAC资源系统，以确保为用户提供最新的数据资源。

3.2.2 基于中介器和封装器的虚拟整合。为了适应网络环境下数字图书馆信息源数量多、自治度高、更新速度快的特点，可采取中介器和封装器的虚拟整合方式，确保数字图书馆的信息资源能够满足局部应用和全局应用的需求。这种整合方式的实现路径为：①利用信息源选择技术整合所需信息源。②利用信息抽取技术转化各种信息源的格式。③制定最优

的信息查询计划和调配方案。④利用中介器整合不同的信息源，为用户提供一站式访问服务。⑤利用语义联系消除信息资源的异构性，并重新组织各类信息源中的有用资源，提高数字资源整合质量。

3.2.3 代理整合。代理整合主要包括资源Agent、用户Agent、代理方Agent，这种信息资源整合方式有利于提高整合效率。资源Agent要按照整合系统的表示形式对处理后的分布式资源进行转换;用户Agent要提供与整合系统交互的接口，并做好用户信息维护工作;代理方Agent负责根据用户Agent发出的查询请求在资源Agent中找寻与之相匹配的资源。同时，代理整合模式还可以在非连续运行的网络环境下提供资源服务，使用户可以利用多种终端设备，如智能手机、PDA等，通过浏览器进入云端存储器自行选择所需资源。

3.3 信息安全策略

3.3.1 公钥基础设施策略。公钥基础设施（PKI）主要由公开密钥密码技术、公开密钥安全策略、数字证书、证书发放机构等部分构成，是确保数字图书馆基础设施安全的核心策略。将PKI应用到数字图书馆的信息安全管理中，能够为信息传输和存储提供加密认证和数字签名服务，避免信息资源被恶意篡改或窃取。

3.3.2 特权管理基础设施策略。特权管理基础设施（PMI）是一种权限管理与控制技术。该技术以PKI体系为基础，能够为用户和服务提供者构建安全通信平台。在数字图书馆中运用PMI进行操作权限管理，既可以使用户登陆云服务平台后按照事先授予的权限查询所需数据，也可以让数字图书馆运维人员按照事先授予的权限完成数据维护工作。

3.3.3 终端用户机的安全防范策略。由于数字图书馆云服务平台的终端极容易成为黑客攻击云服务平台的工具，所以终端用户必须安装个人防火墙、病毒查杀、反恶意软件等安全防护软件，通过定期更新和打补丁确保终端浏览器安全。