高校圖書館發(fā)混合云體系架構(gòu)研究

盧曉龍

(桂林理工大學南寧分校，廣西 崇左 532100)

0 引言

目前，多數(shù)高校圖書館基本都是采用搭建本地獨立服務(wù)器平臺的方式，有些系統(tǒng)有太多的用戶，導致經(jīng)常處于超載和服務(wù)器崩潰的邊緣；而有些系統(tǒng)的用戶太少，并且處于空閑狀態(tài)。在高校圖書館建設(shè)智慧圖書館的過程中，如何有效地按需分配、優(yōu)化算力資源配置、充分發(fā)揮資源的價值，是各個高校圖書館管理者需要關(guān)注的問題。

1 基本概念

1.1 云計算概念

云計算是分布式計算的一種，是分布式計算、效用計算、負載均衡、并行計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、熱備份和虛擬化等技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物[1]；狹義上是一種提供資源的網(wǎng)絡(luò)，廣義上是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)。云計算的算力資源分布在整個系統(tǒng)的分布式計算機上，系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)的需要調(diào)用各個服務(wù)器的算力資源。云計算擁有虛擬化技術(shù)、高可靠性、方便快捷、靈活地將數(shù)據(jù)整合與共享、動態(tài)可擴展儲存和計算海量信息資源的能力等多項價值與優(yōu)勢，是計算機信息技術(shù)的發(fā)展方向。根據(jù)云計算系統(tǒng)的不同服務(wù)，可分為3種類型：軟件即服務(wù)(Software as a Service，SaaS)、平臺即服務(wù)(Platform as a Service，PaaS)和基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)(Infrastructure as a Service，IaaS)[2]。

1.2 混合云技術(shù)

混合云目前沒有一個確切的概念，可以認為是一個介于公共云和私有云之間的云，結(jié)合了公共云的租借性、便利性與私有云的特殊性、安全性[3]。

出于對保密和安全因素的要求，很多高校并不希望所有的信息都放在公共云上?；旌显撇捎米灾鳂?gòu)建私有與公共云相結(jié)合的模式，一方面，將部分應(yīng)用服務(wù)遷移到公共云平臺，享受其提供的服務(wù)；另一方面，采用私有云管理私有數(shù)據(jù)信息和管理程序，保證資源的安全性和可控性。

2 系統(tǒng)分析

現(xiàn)階段，大多數(shù)云服務(wù)框架基本上都是獨立將公有云和私有云分開架設(shè)的，和云計算的基本理念不相符，與傳統(tǒng)的獨立服務(wù)器構(gòu)建的系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別，算力和資源之間還是相互獨立的。高校在建設(shè)智慧圖書館時，應(yīng)該把本地物理服務(wù)器、存儲設(shè)備和云服務(wù)器等所有的計算資源整合，通過統(tǒng)一的管理系統(tǒng)進行調(diào)配和管理，并通過標準接口提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，支撐業(yè)務(wù)運行，為圖書館的資源管理工作提供統(tǒng)一、規(guī)范和集成的支持。常見的幾種高校圖書館混合云應(yīng)用場景包括：

(1)將圖書館對外的服務(wù)在公有云端部署，有效利用公有云的彈性擴容、高防IP及負載均衡技術(shù)，為讀者提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；讀者信息、核心數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)等私密數(shù)據(jù)庫服務(wù)保留在本地部署，數(shù)據(jù)通過授權(quán)調(diào)用。

(2)在讀者訪問低峰期，圖書館可以將多數(shù)服務(wù)應(yīng)用只部署在本地，在舉行大型活動等讀者訪問高峰期，可以迅速將需要擴展的服務(wù)轉(zhuǎn)移到公有云上，保證業(yè)務(wù)在高并發(fā)的狀態(tài)下也能正常展開。

(3)圖書館的常規(guī)運營業(yè)務(wù)在公有云上進行運營管理，正在研發(fā)的業(yè)務(wù)保留在本地進行開發(fā)測試，在研發(fā)結(jié)束并通過測試后，再轉(zhuǎn)移到公有云上開放給讀者使用。日常運營與研發(fā)分開，可以避免研發(fā)過程中的測試數(shù)據(jù)和測試程序影響到正常業(yè)務(wù)的運行。

(4)圖書館運用公有云進行災(zāi)備，將館藏和解約等運營數(shù)據(jù)在本地使用，然后災(zāi)備到公有云上。利用公有云的異地災(zāi)備有效避免病毒、攻擊或者人為失誤造成的數(shù)據(jù)災(zāi)難。

圖書館的混合云計算架構(gòu)應(yīng)該要做到：快速配置私有云環(huán)境；快速創(chuàng)建云主機、分配云盤和自動配置云主機網(wǎng)絡(luò)；提供對數(shù)據(jù)中心的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的管理和調(diào)度。通過完善的應(yīng)用程序接口(Application Programming Interface，API)，把包括計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的資源進行輸出。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

圖書館混合云系統(tǒng)通過虛擬化技術(shù)將圖書館自身的物理服務(wù)器硬件資源進行私有云化，再和公有云服務(wù)進行連接，用來支撐各項業(yè)務(wù)工作，為讀者提供服務(wù)。整個系統(tǒng)架構(gòu)體系有3個層次：云資源庫層、混合云管理層和云服務(wù)層。

3.1 云資源庫層

云資源庫層為底層，使用虛擬化技術(shù)，將物理機、存儲矩陣、網(wǎng)絡(luò)資源等資源構(gòu)成的資源集合，該系統(tǒng)使用的資源包括：

(1)私有云資源。由圖書館自身獨立的物理機以及存儲設(shè)備構(gòu)成，用于儲存和運行圖書館不愿意存放或運行于外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的服務(wù)以及數(shù)據(jù)。

(2)公有云資源。基于公有云提供的計算服務(wù)，集成了公有云中的 ECS，OSS，NAS和CDN 等服務(wù)模塊，公有云的動態(tài)擴展與負載均衡優(yōu)勢能夠有效地支持業(yè)務(wù)服務(wù)的高發(fā)訪問。ECS為公有云提供的云服務(wù)器，可在公有云端提供實時擴展的計算服務(wù)；OSS和NAS用于公有云在線文件的歸檔和存儲管理；CDN通過公有云部署在全網(wǎng)各地的緩存服務(wù)器提供負載均衡服務(wù)，將讀者請求定向到最合適的區(qū)域，提高了圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的響應(yīng)速度。

公有云資源滿足了圖書館的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求，通過VPN以及高速通道兩種常見的方式與公有云服務(wù)連接，使圖書館可以直接將公有云上的增值服務(wù)引入到私有云中，或?qū)I(yè)務(wù)遷移到公有云中，直接獲得DataV，RDS，DDoS防御等公有云上的海量增值服務(wù)，通過在公有云上重新部署業(yè)務(wù)來獲得公有云的增值服務(wù)。

3.2 混合云管理層

混合云管理層為中間層。在物理服務(wù)器資源虛擬化之后，不同的服務(wù)器資源之間需要在管理層進行控制和數(shù)據(jù)交換，滿足系統(tǒng)混合云的運行需求。

混合云管理層是實現(xiàn)云業(yè)務(wù)環(huán)境、資源、網(wǎng)絡(luò)安全的核心服務(wù)管理層，相對于原本相互獨立的公有云和私有云管理，它需要管理云之間的互操作、均衡負載、不同云數(shù)據(jù)庫之間的整合和數(shù)據(jù)存儲、云鏈接、云計算和服務(wù)應(yīng)用以及后端業(yè)務(wù)等服務(wù)。采用分布式計算技術(shù)進行算力分配，消除各個物理機以及私有云和公有云之間物理邊界，提高資源利用率，統(tǒng)一分配資源層中的總體資源，為不同的服務(wù)需求提供兼容性。

3.3 云服務(wù)層

云服務(wù)層為上層。是系統(tǒng)提供應(yīng)用服務(wù)的關(guān)鍵，通過統(tǒng)一的API接口協(xié)議，混合云實現(xiàn)不同的云業(yè)務(wù)服務(wù)所需要的數(shù)據(jù)庫管理、功能接口的統(tǒng)一調(diào)用和數(shù)據(jù)運算。在圖書館混合云架構(gòu)的基礎(chǔ)上搭建圖書館不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括：圖書管理、連續(xù)出版管理、圖書光盤管理、數(shù)字資產(chǎn)管理、文獻資源管理、科研數(shù)據(jù)管理、機構(gòu)數(shù)據(jù)庫、OPAC、資源發(fā)現(xiàn)和門戶等模塊，圖書館不同的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)將進行資源管理和數(shù)據(jù)共享。

4 結(jié)語

高校圖書館建設(shè)混合云系統(tǒng)，可以將相互獨立的物理服務(wù)器組合為計算集群，構(gòu)建算力池，實現(xiàn)計算資源的動態(tài)調(diào)配，提高自身服務(wù)器的利用率。利用系統(tǒng)中連接的公有云高擴展的優(yōu)勢，在有效減少物理服務(wù)器數(shù)量的同時，還能提供優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)服務(wù)，節(jié)省了大量設(shè)備購置費用?；诨旌显频娜轂?zāi)能力可以避免災(zāi)難性事件，如系統(tǒng)故障等帶來的威脅，達到系統(tǒng)的高效、安全運行，提高保障和防護能力，有效實現(xiàn)圖書館信息系統(tǒng)的高可用性，排除單點設(shè)備故障，直接影響到整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

隨著各地高校圖書館大力推進智慧圖書館的建設(shè)，對于圖書館數(shù)據(jù)中心計算能力的需求將越來越大。高校圖書館建立圖書館的混合云，一方面，采用私有云保障私有數(shù)據(jù)安全，另一方面，享受公共云平臺提供的服務(wù)，保證資源的安全性和可控性，提高設(shè)備利用率，確保容災(zāi)能力，降低運營成本，為建設(shè)智慧圖書館奠定堅實的信息基礎(chǔ)平臺。值得注意的是，從傳統(tǒng)的獨立服務(wù)器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌显朴嬎慵軜?gòu)，是要從整個圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的底層重新進行圖書館服務(wù)體系的構(gòu)建，需要各個高校圖書館的決策者根據(jù)自身的需求進行思考。