[摘要]介紹云計算基本原理和應(yīng)用實例，論述云計算給圖書館發(fā)展提供的機遇，從技術(shù)角度設(shè)計圖書館云計算應(yīng)用的模型結(jié)構(gòu)，探討圖書館云計算的應(yīng)用方向及云平臺的建設(shè)，闡述圖書館云計算技術(shù)開發(fā)方面存在的瓶頸，指出圖書館應(yīng)該充分利用云計算技術(shù)，在現(xiàn)實的基礎(chǔ)上架構(gòu)圖書館資源共享和圖書館大聯(lián)盟，最終進入圖書館云時代。
　　[關(guān)鍵詞]云計算　云協(xié)同 云時代
　　[分類號]G250.7
　　
　　隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)圖書館遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，同時也帶來了前所未有的機會。目前，IBM、微軟、雅虎、亞馬遜、Sun、EMC、Google等大型IT廠商都已涉足云計算。“云”計算作為一種技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的理念，為傳統(tǒng)圖書館和數(shù)字圖書館未來的發(fā)展，提供了全方位的指導(dǎo)和啟發(fā)，也為傳統(tǒng)圖書館提供了一種新的運營模式，圖書館的“云”時代即將到來。圖書館作為知識和公共資源提供者，將在最大限度上滿足用戶對知識的需要，用戶可以通過各種網(wǎng)絡(luò)終端，任意獲得圖書館的資源和應(yīng)用。各類型圖書館也將以分布式的節(jié)點方式、以極低的投入、充分利用設(shè)備資源的冗余，實現(xiàn)在傳統(tǒng)上只有大型超級計算機能夠?qū)崿F(xiàn)的夢想。同時，各個圖書館獨具特色的館藏資源，也將納入統(tǒng)一的數(shù)字圖書館整體架構(gòu)之中。
　　
　　1　“云”計算介紹
　　
　　1.1　“云”計算原理
　　“云”就是計算機群，每一群包括了幾十萬臺，甚至上百萬臺計算機。云計算(cloud computing)其實就是分布計算、網(wǎng)格計算、并行計算等既有理論的延續(xù)，其最基本的概念，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)，經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)處理海量信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
　　“云”計算分三層：最下面是基礎(chǔ)架構(gòu)，包括硬件、服務(wù)器等物理資源；第二層是中間平臺；再上面一層是應(yīng)用和服務(wù)�！霸啤庇嬎愕幕�本原理是，通過并行計算，協(xié)同大量的分布式計算機，實現(xiàn)統(tǒng)一工作，這些計算機并非本地計算機而是網(wǎng)絡(luò)上的遠程服務(wù)器或各節(jié)點上的計算機，其數(shù)據(jù)中心的運行方式類似于互聯(lián)網(wǎng)的運行方式，云計算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，能夠快速把資源查找和處理轉(zhuǎn)換到需要的應(yīng)用上，使用戶根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。
　　
　　1.2　“云”時代展望
　　目前，Pc依然是我們?nèi)粘９ぷ魃�活中的核心工具，我們依賴PC的硬盤和在硬盤上安裝的各種軟件，否則我們會束手無策。
　　而在“云計算”時代，通過互聯(lián)網(wǎng)把所有的計算應(yīng)用和信息資源都連接起來，供個人和企業(yè)用戶隨時訪問、分享，管理和使用――相關(guān)的應(yīng)用和資源可以通過全球任何一個服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心來獲取，我們只需要一臺可以上網(wǎng)的設(shè)備，如電腦、手機等，在任何地方，只要能以任何方式登錄網(wǎng)絡(luò)，就可以使用通過云計算提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生成、制作編輯各種文檔、文件進行辦公了，也可以快速地計算和找到需要的資料，再也不用擔(dān)心資料丟失和電腦的損壞了。
　　
　　1.3　“云”計算的幾大應(yīng)用形式
　　“云”計算從應(yīng)用模式上看，其核心是提供服務(wù)，目前主要有三種方式：①SAAS(軟件即服務(wù))：這種類型的“云”計算通過瀏覽器，把程序展現(xiàn)給成千上萬的用戶使用；②效用計算(Utility Computing)：這種云計算是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數(shù)據(jù)中心使得其能夠把內(nèi)存、I／O設(shè)備、存儲和計算能力集中起來成為一個虛擬的資源池來為整個網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)；③網(wǎng)絡(luò)平臺服務(wù)：通過提供一個計算機開發(fā)的API(接口)，讓開發(fā)者能夠開發(fā)更多基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用；或者通過云計算把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)提供給用戶。
　　
　　1.4　“云”計算的應(yīng)用實例
　　“云”計算有很多應(yīng)用實例，但比較有代表性和借鑒意義的主要是谷歌公司、百度公司和亞馬遜公司所推出的應(yīng)用：①搜索：為了滿足搜索引擎迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求，谷歌搜索引擎的GFS文件系統(tǒng)(GoogleFile System)針對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)模超大的特點，基于分布式并行集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)，部署在廉價的普通硬件上，用來處理集群中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)點失效問題。通過高容錯技術(shù)，滿足大量用戶同時訪問時仍然能保證總體性能較高的服務(wù)。②數(shù)據(jù)規(guī)范：搜索引擎為提高搜索效率，將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴展到分布式平臺上，開發(fā)了分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)BigTable系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以有效處理大量的格式化以及半格式化數(shù)據(jù)，構(gòu)建了弱致性要求，可以確保半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如Search、History、Maps、Orkut和RSS閱讀器等應(yīng)用程序運行在BigTable之上。③辦公應(yīng)用：百度公司的百會系統(tǒng)和谷歌公司的googledocs是一個基于Web的工具，它有跟MSoffice相近的編輯界面，有一套簡單易用的文檔權(quán)限管理，而且它還記錄下所有用戶對文檔所做的修改。百會的這些功能令它非常適用于網(wǎng)上共享與協(xié)作編輯文檔。百度公司已經(jīng)推出了文檔編輯、電子表格、幻燈片演示、日程管理等多個功能的編輯模塊，能夠替代MSoffice相應(yīng)的一部分功能。值得注意的是，通過這種云計算方式形成的應(yīng)用程序非常適合于多個用戶進行共享以及協(xié)同編輯，為一個小組的人員進行共同創(chuàng)作帶來很大的方便性。④計算應(yīng)用：亞馬遜的彈性計算云(Elastic Compute Cloud，EC2)，用戶可以通過彈性計算云的網(wǎng)絡(luò)界面去操作在“云”計算平臺上運行的各個實例(Instance)，而付費方式則由用戶的使用狀況決定，即用戶僅需要為自己所使用的計算平臺實例付費，運行結(jié)束后計費也隨之結(jié)束。
　　
　　2　“云”計算給圖書館發(fā)展提供的機遇
　　
　　2.1 圖書館在當(dāng)今遭遇的挑戰(zhàn)
　　傳統(tǒng)圖書館的分散性導(dǎo)致各圖書館各自為戰(zhàn)，資源不能充分利用和開發(fā)。數(shù)字圖=}5資源供應(yīng)商也對傳統(tǒng)圖書館提出了新的要求，數(shù)字圖書資源以海量的內(nèi)容和較低的成本，通過計算機和網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供服務(wù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)圖書館的利用率大幅降低。同時，數(shù)字圖書館也遭遇搜索引擎巨頭的挑戰(zhàn)，國際大的軟件和互聯(lián)網(wǎng)廠商，給中國信息技術(shù)和信息安全帶來了極大的挑戰(zhàn)。
　　
　　2.2　圖書館的機遇
　　2.2.1 確立“云”計算圖書館架構(gòu)體系和服務(wù)，構(gòu)筑圖書館數(shù)字聯(lián)盟①建立館際聯(lián)盟，整合分享館藏資源，通過云計算技術(shù)，實現(xiàn)面向客戶和公共服務(wù)的體系。②建立傳統(tǒng)圖書館與第三方數(shù)字資源供應(yīng)商和信息技術(shù)開發(fā)企業(yè)的聯(lián)盟，確保傳統(tǒng)圖書館在信息技術(shù)飛速發(fā)展中保持不敗。在云時代依托技術(shù)不斷創(chuàng)新，雖然可以保障圖書館的生命力，但其核心依舊要以標準的、權(quán)威的圖書文獻及其內(nèi)容為服務(wù)依托，不斷充實、擴展和更新的圖書文獻才是其生命力根本所在。③圖書館與公共信息服務(wù)平臺的聯(lián)盟與融合，圖書館向個人和機構(gòu)提供個性化的信息應(yīng)用服務(wù)。這些聯(lián)盟作為圖書 館“云”計算應(yīng)用與服務(wù)的支撐，共同協(xié)作，向用戶提供服務(wù)。
　　2.2.2 以全面推進“云”計算圖書館建設(shè)為契機，建立圖書館數(shù)字化建設(shè)標準 圖書館數(shù)字化標準的建立，可以保證圖書館資源利用最大化，節(jié)約遷移、改造和合作成本，尤其是圖書館數(shù)字化的技術(shù)和接口建設(shè)，在保持各圖書館特色的同時，也通過接口的標準化，作為云服務(wù)平臺的一部分，向社會公眾提供圖書館統(tǒng)一的云-計算開放接口服務(wù)。
　　2.2.3　以“云”計算服務(wù)為手段，變革圖書館服務(wù)模式 傳統(tǒng)的圖書服務(wù)模式，在信息技術(shù)應(yīng)用過程中，已經(jīng)開始產(chǎn)生了巨大的變化和服務(wù)擴展，通過云計算方式提供的服務(wù)，可以更加貼近用戶個性化應(yīng)用，同時又可以衍生出更多的、新的服務(wù)項目。
　　
　　3 圖書館云平臺的架構(gòu)與實現(xiàn)
　　
　　3.1 圖書館云計算的架構(gòu)模型
　　圖書館的云計算的架構(gòu)，從技術(shù)應(yīng)用角度，需要三個方面支撐來實現(xiàn)：一是底層硬件的算法技術(shù)，實現(xiàn)硬件的集群；二是虛擬計算服務(wù)技術(shù)，保證圖書館服務(wù)和應(yīng)用的托管；三是應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，為用戶提供多種應(yīng)用和服務(wù)。圖書館云計算應(yīng)用平臺通過面向用戶接口和界面，為不同用戶提供多種綜合應(yīng)用。作為圖書館云平臺的機構(gòu)用戶――圖書館，可以享受和使用圖書館云平臺的圖書編目、圖書管理、借閱管理、應(yīng)用開發(fā)擴展、計費、訂購等服務(wù)；作為公共個人用戶，在不受任何終端和接入限制情況下，享受圖書館云平臺提供的文獻檢索、動態(tài)跟蹤、論文寫作存儲、博客、RSS以及其它在線協(xié)同辦公等服務(wù)。
　　
　　3.2 圖書館“云”計算應(yīng)用的技術(shù)需要
　　“云”計算在技術(shù)和應(yīng)用上的逐漸完善，為圖書館進入云時代，全面整合分散在各圖書館的設(shè)備、協(xié)同各圖書館的應(yīng)用、組織各圖書館的數(shù)據(jù)資源等方面，提供了現(xiàn)實的技術(shù)保障。
　　3.2.1 圖書館的“云”設(shè)備――底層硬件實現(xiàn) 圖書館云計算是指用云計算技術(shù)建造的虛擬數(shù)據(jù)中心或超級計算機，并以免費或按需租用方式提供給軟件開發(fā)者，即硬件服務(wù)HaaS(Hardware-as-a-Service)，通過多種設(shè)備的協(xié)同并行運算實現(xiàn)。圖書館云設(shè)備協(xié)同就是利用分布在各地的圖書館部署的不同的廉價服務(wù)器組成的服務(wù)器集群，在計算能力、可靠性、性價比等方面能夠達到大型計算機的水準。目前比較成熟可借鑒的開發(fā)應(yīng)用Hardtop技術(shù)就是google搜索引擎的MapReduce算法實現(xiàn)的開源平臺，MapReduce可以讓TB級別的數(shù)據(jù)在數(shù)千臺服務(wù)器上運行計算，Hadoop可以讓計算模型細化到一個個小塊，這些小塊能夠通過很多服務(wù)器并行計算。圖書館的云計算在底層應(yīng)用上，就可以借鑒和采用Hardtop技術(shù)，在不擴大設(shè)備部署的情況下，實現(xiàn)圖書館云設(shè)備的協(xié)同高效運行，其核心技術(shù)就是開發(fā)出控制大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群的計算資源操作系統(tǒng)，它不但可以自動將計算任務(wù)并行化，充分調(diào)動大型服務(wù)器集群的計算能力，而且還可以自動應(yīng)對大多數(shù)系統(tǒng)故障，實現(xiàn)高水平的自主管理。
　　3.2.2 圖書館的“云”協(xié)同――應(yīng)用層實現(xiàn) 軟件應(yīng)用的協(xié)同分布式運算實現(xiàn)。利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)的處理過程從個人計算機或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計算機集群中。數(shù)據(jù)被包裝在對象Object中，而對象是運行在應(yīng)用服務(wù)器的內(nèi)存中，這樣，整個計算負載才會集中到這些應(yīng)用服務(wù)器上，然后就可以架設(shè)多臺應(yīng)用服務(wù)器，進行分布計算；比較成熟的應(yīng)用Gigaspaces是一個基于Space-Based Architecture架構(gòu)的可伸縮方案，也是網(wǎng)格計算grid computing的一種。圖書館云協(xié)同就是需要把一個Web應(yīng)用，簡單部署到網(wǎng)格中的處理單元，實現(xiàn)集群和并行計算。
　　3.2.3 圖書館的“云”數(shù)據(jù)――數(shù)據(jù)庫層的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的分布式協(xié)同運算。圖書館的應(yīng)用根本就是提供數(shù)據(jù)查詢，通過云數(shù)據(jù)技術(shù)，打破目前已經(jīng)應(yīng)用了30多年的基于磁盤的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采用云計算可以在分布式環(huán)境中運行――可以同時調(diào)用分布在多個地點的眾多服務(wù)器存儲圖書數(shù)據(jù)資源。Google的Bigtable，Amazon的SimpleDB，10Gen的Mongo，AppJet的AppJet數(shù)據(jù)庫以及甲骨文開源BerkelyDB，Nimbus的云計算數(shù)據(jù)庫NimbusDB將被設(shè)計為能夠通過簡單的增加-更多的服務(wù)器來無限擴展數(shù)據(jù)庫的運算能力，并且支持軟件的在線升級、軟件和硬件的容錯性。此類技術(shù)完全可以滿足圖書館資源的云數(shù)據(jù)部署和整合。
　　3.2.4 圖書館的“云”應(yīng)用――軟件服務(wù)的實現(xiàn) 云計算軟件應(yīng)用有幾個特點：一是用戶注冊后可以立即開始使用，或者叫做即需即用、隨需應(yīng)變；二是所有客戶的程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；三是程序和數(shù)據(jù)庫采用多重租賃架構(gòu)(Multi-tenant)，從而提高穩(wěn)定性可擴展性，并降低維護成本。通過軟件服務(wù)方式超越不同圖書館異構(gòu)式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、管理軟件等環(huán)境，實現(xiàn)各分散的資源協(xié)同。不依賴于特定的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對各圖書館現(xiàn)有的管理系統(tǒng)、館藏數(shù)字文獻的數(shù)據(jù)庫，進行整合，最后部署到分散到各圖書館服務(wù)器、乃至終端計算機上，再利用云計算方式，把每個圖書館的資源以分布式方式提供給終端用戶。
　　
　　3.3 圖書館云服務(wù)平臺的開放接口(API)和界面
　　圖書館的云服務(wù)平臺，其服務(wù)對象的不同和服務(wù)內(nèi)容的不同，需要提供的服務(wù)接口也不相同，但主要有四個層面的關(guān)鍵接口。
　　面向終端公共用戶的統(tǒng)一服務(wù)界面：這是指圖書館云提供給用戶的個性化的應(yīng)用，用戶在這里自由使用分布在云端上資源和數(shù)據(jù)，只有用戶需要借閱具體的圖書和文獻時，才會根據(jù)獲得的索引查詢結(jié)果以及自己擁有的用戶權(quán)限，決定在哪一個圖書館借閱。
　　面向圖書館的數(shù)據(jù)托管接口：這是圖書館云平臺提供各個圖書館的接口，每個圖書館可以通過把自己的數(shù)據(jù)托管到云平臺上，分享自己的館藏資源。
　　面向圖書館軟件租用接口：圖書館云平臺，把圖書館軟件放到網(wǎng)絡(luò)上，供各個圖書館租用或下載使用。
　　面向圖書館服務(wù)器集群接口：這是圖書館與的底層技術(shù)，通過并行算法，把分散的圖書館服務(wù)器集成起來，以獲得更佳的運行速度和效率。
　　
　　3.4　圖書館的云服務(wù)
　　圖書館需要使用的云服務(wù)，主要是圖書館的業(yè)務(wù)應(yīng)用，分為兩種情況：第一種情況是小圖書館，不必購買專業(yè)的圖書館軟件，而是通過使用云計算的SAAS服務(wù)，不用專門購買服務(wù)器，也不用專業(yè)的管理員，就可以處理圖書編目、借閱以及其他基本使用需要；第二種情況是已經(jīng)有一定信息化規(guī)模的圖書館，數(shù)據(jù)庫具有一定的規(guī)模，數(shù)據(jù)比較完善，可以采用數(shù)據(jù)托管方式，也可以通過系統(tǒng)改造，向具有云服務(wù)功能的系統(tǒng)平臺遷移。
　　面向終端用戶的云服務(wù)，是把圖書館最基本的服務(wù)功能，并通過云計算技術(shù)的應(yīng)用，把終端用戶開展科研和學(xué)術(shù)研究有機的結(jié)合到一起，真正做到脫離設(shè)備和地點的限制。根據(jù)圖書館的服務(wù)的內(nèi)容和圖書館建設(shè)的需要，圖書館需要在幾個層面提供服務(wù)，主要包括：①文獻利用：包括，文件檢索、瀏覽、保存、卡片、筆記、標簽等。②情報跟蹤：通過RSS對指定學(xué)術(shù)期刊、雜志、出版社、研究機構(gòu)以及其他圖書館的網(wǎng)站進行跟蹤，及時獲得科研最新動態(tài)和成果。③學(xué)術(shù)交流：各種學(xué)術(shù)會議動態(tài)，通過博客等系統(tǒng)進行學(xué)術(shù)交流。
　　
　　4　圖書館云平臺建設(shè)的瓶頸和突破的可能性
　　
　　圖書館的云計算研究還處在起步階段，現(xiàn)有的研究大都停留在模式的探索和前景的展望層面，距離真正開展云計算平臺建設(shè)，還有很大的一段距離。云計算與圖書館行業(yè)的交叉結(jié)合，需要一大批信息技術(shù)人才。但是長期以來，圖書館信息技術(shù)人員極為短缺，能夠真正開展研究的專業(yè)人員寥寥無幾，導(dǎo)致圖書館對信息技術(shù)的高端應(yīng)用明顯滯后。目前，圖書館信息技術(shù)的應(yīng)用軟件開發(fā)大都還停留在C／S結(jié)構(gòu)上，幾乎還未出現(xiàn)對圖書館云計算開發(fā)的技術(shù)力量投入。
　　圖書館云平臺建設(shè)的突破，最大的機會主要在技術(shù)和資金兩方面。從根本上來說，要依托底層信息技術(shù)的支撐和資金的注入。比如開放源碼技術(shù)的廣泛應(yīng)用，就可以在短時期內(nèi)初步實現(xiàn)一些最基礎(chǔ)的云計算應(yīng)用，也可以從長遠的角度為圖書館云平臺的開發(fā)和應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。
　　人類已經(jīng)進入信息時代，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的各個方面，圖書館的發(fā)展面臨著前所未有的契機，應(yīng)該充分利用云計算技術(shù)，盡早搭建圖書館云平臺，在現(xiàn)實的基礎(chǔ)上架構(gòu)圖書館資源共享和圖書館大聯(lián)盟，實現(xiàn)真正意義上的圖書館協(xié)同、圖書館服務(wù)、圖書館聯(lián)盟，打造出云時代的圖書館。

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