云計(jì)算視野下的文化信息資源平臺建設(shè)研究

云計(jì)算（CloudComputing）的出現(xiàn)，使人們對計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)注由單機(jī)逐漸轉(zhuǎn)向以互聯(lián)網(wǎng)使用為核心的儲存與服務(wù)。云計(jì)算是計(jì)算機(jī)在經(jīng)歷了分布式處理、并行處理、網(wǎng)格計(jì)算之后逐漸發(fā)展起來的。維基百科對云計(jì)算的解釋是，“通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動分拆成無數(shù)個(gè)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(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶”；而中國云計(jì)算專委會的解釋是，“通過整合、管理、調(diào)配分布在網(wǎng)絡(luò)各處的計(jì)算資源，并以統(tǒng)一的界面同時(shí)向大量用戶提供服務(wù)”。兩者盡管表述略有不同，但在這里，云計(jì)算可以認(rèn)為是信息資源共享利用的一種模式，它借助大量分布式計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器，按需分配資源為用戶提供服務(wù)。而“云”可以理解為各種虛擬化的計(jì)算資源池，包括各種用于構(gòu)造應(yīng)用程序的基礎(chǔ)設(shè)施。由于云計(jì)算具有安全、方便、數(shù)據(jù)共享、按需服務(wù)及無限可能等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于各類信息資源共享領(lǐng)域具有十分重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。為此，筆者欲就云計(jì)算視野下文化信息資源平臺建設(shè)這一議題擬從平臺建設(shè)的意義、平臺模型構(gòu)建、平臺建設(shè)實(shí)施的關(guān)鍵問題等三個(gè)方面加以探討。一云計(jì)算視野下文化信息資源平臺建設(shè)的意義我國的文化信息資源分布以公共圖書館、高校圖書館及科研系統(tǒng)圖書館三大系列為主，而僅文化系列縣級以上公共圖書館就有2850個(gè)，包括1個(gè)國家級圖書館、37個(gè)省級圖書館、321個(gè)市級圖書館、2491個(gè)縣級圖書館，基本分布在全國各地（見圖1）。圖1全國文化信息資源分布構(gòu)成由于各圖書館在進(jìn)行數(shù)字信息資源建設(shè)時(shí)各自獨(dú)立，所有資源都存儲在圖書館自己的存儲服務(wù)器中，應(yīng)用系統(tǒng)也都運(yùn)行在自己的服務(wù)器系統(tǒng)中。此外，各圖書館在信息化管理系統(tǒng)的選擇上也不盡相同，其數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、編程語言、操作界面都不一樣，這就使得各類資源很難共享、充分利用。為此，早在2002年，文化部會同財(cái)政部等多個(gè)部門共同推進(jìn)以旨在整合全國文化信息資源的“全國文化信息資源共享工程”。該共享工程借助信息技術(shù)如衛(wèi)星寬帶及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等方式把數(shù)字化的文化信息資源展現(xiàn)在人們面前，從而滿足其日益增長的文化需求。通過全國范圍內(nèi)共建共享優(yōu)秀的文化信息資源來提高文化信息資源的整體利用率。然而近10年的時(shí)間，文化資源共享工程建設(shè)雖然取得了巨大的成果，如到2011年底，包括文化教育、藝術(shù)欣賞、農(nóng)業(yè)科技、知識講座等內(nèi)容的文化共享工程資源建設(shè)總量累計(jì)達(dá)到136.4TB，并初步建成了國家、省、市、縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）、村（社區(qū)）等6級數(shù)字文化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。然而，這些年的共享工程建設(shè)實(shí)踐，也暴露出文化資源共享工程存在的不少問題。第一，從技術(shù)層面來看，各單位的數(shù)字圖書館建設(shè)技術(shù)水平存在較大差距，有部分圖書館采用的軟件系統(tǒng)以書目數(shù)據(jù)為立足點(diǎn)，缺乏數(shù)字資源加工、管理、整合功能，不具有全文數(shù)據(jù)庫和多媒體信息的處理能力；還有部分圖書館雖然具備數(shù)字圖書館資源建設(shè)能力，但由于軟件功能和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的限制，其加工成果很難被其他系統(tǒng)無障礙整合。第二，從資源層面看，各地文化信息資源征集工作發(fā)展不平衡，征集力度有待加強(qiáng)，資源總量相對不足，且數(shù)字資源與基層群眾需求存在錯(cuò)位。第三，從資金與人才來看，各基層單位圖書館或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)點(diǎn)人才缺乏，日常運(yùn)行經(jīng)費(fèi)也不足。而要解決這些問題，筆者認(rèn)為一個(gè)較為行之有效的方法就是構(gòu)建云計(jì)算視野下的文化信息資源平臺。在這個(gè)平臺上，云計(jì)算以其資源動態(tài)分配、按需服務(wù)的設(shè)計(jì)理念，具備低成本解決海量信息處理的能力?？梢韵胂?，這種模式一旦成立，將節(jié)約大量設(shè)備、人力等方面的投入成本，給文化信息資源共建共享帶來巨大的變化，使有限財(cái)力資源能盡量多地被使用在服務(wù)和資源上。文化信息資源的建設(shè)單位作為這類服務(wù)的承受者，在不改變原有信息基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，可以更為靈活地選擇合適的基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)，重新整合并高效地利用現(xiàn)有的和新增的信息基礎(chǔ)設(shè)施。具體對文化資源共享工程而言，一是可以克服由技術(shù)層面造成的信息資源難以共享。因?yàn)樵朴?jì)算具有強(qiáng)大的整合功能，可以將分散在不同服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一起來，提供不同服務(wù)器間數(shù)據(jù)共享環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。二是可以避免由資源層面出現(xiàn)的群眾需求與所提供的資源不一致。因?yàn)樵朴?jì)算具有很好的交互功能，能及時(shí)跟蹤用戶并記載用戶在信息獲取過程中的所有數(shù)據(jù)，通過采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析用戶常用的信息內(nèi)容，并以此為依據(jù)有針對性對信息資源建設(shè)側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使之與群眾需求相吻合。三是可以克服基層單位人才短缺與經(jīng)費(fèi)不足形成的瓶頸。在云計(jì)算模式下，一切軟硬件計(jì)算資源被虛擬化后，基層單位可以根據(jù)業(yè)務(wù)情況進(jìn)行動態(tài)選擇，如通過租用計(jì)算資源的形式為其服務(wù)，而不需要投入大量資金進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)或改造；同時(shí)基層單位利用云提供者對硬件的管理，免去了硬件維護(hù)這些麻煩的日常事務(wù)；此外，在軟件系統(tǒng)方面，也一樣可省去需經(jīng)常安裝與更新等預(yù)先必備性步驟，而只需直接通過網(wǎng)絡(luò)連接到共享工程云內(nèi)去調(diào)用這些實(shí)時(shí)動態(tài)的數(shù)據(jù)庫資源。毋庸諱言，云計(jì)算視野下文化信息資源平臺建設(shè)對文化信息資源共享具有重大意義，對文化部實(shí)施的“共享工程”也有巨大的推動作用。為此，筆者擬就從平臺模型構(gòu)建以及平臺建設(shè)的幾個(gè)關(guān)鍵問題兩方面加以探討。二云計(jì)算視野下文化信息資源平臺模型構(gòu)建1.云計(jì)算視野下文化信息資源平臺模型構(gòu)建云計(jì)算視野下文化信息資源平臺模型構(gòu)建主要是對文化信息資源機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合，通過虛擬化技術(shù)、中間件技術(shù)等來構(gòu)建針對文化信息資源的云計(jì)算服務(wù)平臺，從而實(shí)現(xiàn)文化資源的統(tǒng)一管理、分配、部署、備份等，以有效突破信息孤島，充分共享文化信息資源。為此，需要構(gòu)建的平臺模型其功能應(yīng)能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)中各個(gè)單位的資源和服務(wù)進(jìn)行整合，使之形成一個(gè)可控的自適應(yīng)的新型服務(wù)體系。該體系能夠?qū)Ω鞣N服務(wù)進(jìn)行動態(tài)管理和分配，以滿足不同規(guī)模和層次的數(shù)字圖書館的需要。如滿足協(xié)議圖書館之間的館際協(xié)作與服務(wù)獲取服務(wù)、社會化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等；支持多館資源的共建共享及用戶的聚合和參與，并具有自適應(yīng)擴(kuò)展的能力等，即適宜于構(gòu)建大型分布式公共文化信息資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。由于全國文化信息資源共享工程已建成國家、省、市、縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）、村（社區(qū)）等6級數(shù)字文化“服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”，為此，筆者就以此為基礎(chǔ)來分析平臺模型的構(gòu)建。作為文化信息資源的云計(jì)算服務(wù)平臺，至少應(yīng)具備以下三方面的功能。一是將異構(gòu)的文化信息資源整合成相同類型的資源池，以便創(chuàng)造協(xié)同的工作基礎(chǔ)；二是管理云計(jì)算資源，合理配置與調(diào)度多用戶的需求，使之高效并安全地使用文化信息資源；三是提供文化信息資源共建共享的平臺。為此，其構(gòu)建的平臺模型框架應(yīng)包括：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IaaS）；基礎(chǔ)平臺服務(wù)（PaaS）；面向“全國文化信息資源共享工程”的公共服務(wù)平臺，用于構(gòu)建全國文化信息資源云服務(wù)中心；面向“全國文化信息資源共享工程”的SaaS服務(wù)平臺，為各級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)提供SaaS服務(wù)；面向“省級分中心”服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的本地服務(wù)平臺，包括本地應(yīng)用基礎(chǔ)平臺和本地應(yīng)用系統(tǒng)；面向各級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的“全國文化信息資源共享工程”云聯(lián)合服務(wù)平臺，用于集成各類不同的服務(wù)（見圖2）。圖2云計(jì)算視野下文化信息資源平臺模型架構(gòu)2.云計(jì)算視野下文化信息資源平臺模型解析接下來，筆者就該平臺模型各層級模塊分別進(jìn)行描述。（1）在該模型的底層，是資源層（IaaS）模塊，由物理資源層與虛擬資源層構(gòu)成。其中物理資源層包括：儲存器、服務(wù)器、各類應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)資源等，由前面所分析的文化資源單位提供；虛擬資源層則是通過不同的技術(shù)將相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或準(zhǔn)同構(gòu)的虛擬資源池如服務(wù)器虛擬化、儲存器虛擬化、數(shù)據(jù)庫虛擬化等，以創(chuàng)造協(xié)同的工作基礎(chǔ)。（2）在平臺模型的第二層級是管理中間件層（PaaS）模塊，由用戶管理、資源建設(shè)管理、數(shù)據(jù)庫管理及安全管理子模塊構(gòu)成。該層級模塊主要是為各服務(wù)層的應(yīng)用提供安全、可靠的保障，通過調(diào)度、優(yōu)化配置等方式對云計(jì)算的資源進(jìn)行管理。上述兩個(gè)層級構(gòu)成整個(gè)平臺模型的基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)服務(wù)可以由“全國文化信息資源共享工程”構(gòu)建的云計(jì)算中心提供，也可以由第三方服務(wù)商提供。下述的各層級都是在此基礎(chǔ)上開發(fā)的云服務(wù)平臺。（3）第三層級是“全國文化信息資源共享工程”的公共服務(wù)平臺，類似于“中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)”（CALIS）中的公共服務(wù)平臺。平臺主要通過一組開放的應(yīng)用編程接口（OpenAPI）向各級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)提供服務(wù)，當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)為直接面向各級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。其基本服務(wù)包括統(tǒng)一認(rèn)證、數(shù)據(jù)挖掘、知識管理、聯(lián)合檢索、信息儲存、計(jì)費(fèi)及全局資源調(diào)度服務(wù)等。公共服務(wù)平臺除了在“國家中心”部署，也可以在一部分“省級分中心”部署，用于建立“全國文化信息資源共享工程”的云服務(wù)中心。（4）第四層級是“全國文化信息資源共享工程”云聯(lián)合服務(wù)平臺，其目的是實(shí)現(xiàn)跨云的服務(wù)集成。該層級是私有云與公有云互操作并形成混合云的關(guān)鍵，能將不同的本地服務(wù)平臺與“全國文化信息資源共享工程”的公共服務(wù)平臺集成在一起，提供統(tǒng)一的服務(wù)接口給各服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，并以統(tǒng)一的界面和操作方式為讀者提供服務(wù)。（5）最上一層級是“全國文化信息資源共享工程”的SaaS服務(wù)與“全國文化信息資源共享工程”的本地服務(wù)平臺。SaaS（軟件即服務(wù)）服務(wù)平臺可部署在“全國文化信息資源共享工程”國家中心和多個(gè)省級分中心，直接面向服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)提供最終的SaaS應(yīng)用服務(wù)。如特色文化資源展示、數(shù)據(jù)庫加工、學(xué)科館員、用戶培訓(xùn)、在線咨詢與學(xué)習(xí)等各類SaaS服務(wù)?！叭珖幕畔①Y源共享工程”的本地服務(wù)平臺由本地應(yīng)用基礎(chǔ)平臺與本地應(yīng)用系統(tǒng)組成，用于解決本地服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的云服務(wù)方案。其中應(yīng)用基礎(chǔ)平臺承擔(dān)與第三層級的“全國文化信息資源共享工程”公共服務(wù)平臺、第四層級的云聯(lián)合服務(wù)平臺進(jìn)行交互，從而使分布式資源與服務(wù)的自動注冊和發(fā)現(xiàn)得以實(shí)現(xiàn)。該平臺在層級間起到承上啟下的作用，能夠使各服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部集成、服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)之間互聯(lián)，是本地化云方案解決的關(guān)鍵。該平臺能夠滿足實(shí)時(shí)服務(wù)如狀態(tài)管理及負(fù)載管理等需要，能夠提供簡化和自動化的部署和管理方式，從而確保服務(wù)的可獲得性和可伸縮性。另外一點(diǎn)就是，平臺的基本功能如統(tǒng)一服務(wù)注冊和管理、單點(diǎn)登錄、本地統(tǒng)一認(rèn)證與授權(quán)、公共信息發(fā)布、用戶服務(wù)及統(tǒng)一監(jiān)控和日志管理等也變得更加完善。而本地應(yīng)用系統(tǒng)主要是為服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)提供具體的業(yè)務(wù)功能，通過內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)化接口，達(dá)到與本地基礎(chǔ)平臺無縫集成，像“吉林省圖書館聯(lián)盟云計(jì)算服務(wù)平臺建設(shè)”就是一個(gè)本地應(yīng)用系統(tǒng)的典型例子，這類應(yīng)用系統(tǒng)包括本地版的門戶系統(tǒng)、特色庫加工系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、知識服務(wù)系統(tǒng)、檢索查尋系統(tǒng)等。三云計(jì)算視野下文化信息資源平臺建設(shè)關(guān)鍵問題分析云計(jì)算的基本特征是在大規(guī)模的廉價(jià)服務(wù)器群集之上構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)用程序與底層服務(wù)協(xié)作開發(fā)并通過軟件將多個(gè)廉價(jià)服務(wù)器之間的冗余來獲得高可用性。由此可知，云計(jì)算視野下文化資源信息平臺建設(shè)實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)就是：虛擬資源池構(gòu)建、基礎(chǔ)平臺（PaaS）構(gòu)建，以及據(jù)該平臺環(huán)境開發(fā)的應(yīng)用平臺構(gòu)建等。下面筆者就“全國文化信息資源共享工程”云計(jì)算視野下平臺建設(shè)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行分析。1.虛擬資源池構(gòu)建分析基礎(chǔ)設(shè)施的云服務(wù)（IaaS）技術(shù)就是通過虛擬化各類實(shí)體資源即虛擬資源池的建設(shè)來實(shí)現(xiàn)的，而虛擬資源池的建設(shè)包括物理資源的選擇、實(shí)體資源虛擬化（資源池整合）及資源虛擬化部署三個(gè)方面。（1）物理資源的選擇。物理資源層由現(xiàn)有的各類文化信息資源管理服務(wù)器、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等構(gòu)成。如以文化部的“共享工程”為例，由于資源分布不均且相對集中，因此筆者認(rèn)為物理資源的最佳選擇是1個(gè)國家中心和33個(gè)省級分中心及少量市級網(wǎng)絡(luò)資源。這主要是出于兩方面的考慮，一是要能盡可能滿足各種不同用戶的需要，因此資源應(yīng)盡可能豐富，而國家中心及省級分中心基本上覆蓋了公共圖書館數(shù)字信息資源的絕大部分；二是便于各個(gè)不同文化資源機(jī)構(gòu)之間資源的整合，以便創(chuàng)造協(xié)同的工作基礎(chǔ)，因此節(jié)點(diǎn)不宜過多。目前，該層級不必刻意去構(gòu)建，各機(jī)構(gòu)沿用已有的數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器等設(shè)施即可。（2）實(shí)體資源虛擬化。實(shí)體資源虛擬化就是將物理資源層中大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，也叫做資源池整合。其功用是將異構(gòu)的文化信息資源整合成相同類型的資源池，如計(jì)算資源池、存儲資源池、軟件資源池等，這是創(chuàng)造協(xié)同工作基礎(chǔ)的必要條件。這些資源整合可通過VMwareInfrastructure、VMwarevCenterServer、VMwareESXi等虛擬化平臺來實(shí)現(xiàn)。（3）資源虛擬化部署。在物理資源池被虛擬化后，應(yīng)把相應(yīng)的虛擬化解決方案部署到虛擬資源池中才能被管理和使用，因此部署虛擬資源池的過程也是IaaS的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這一過程分為五個(gè)步驟：設(shè)置虛擬參數(shù)并定制化——部署服務(wù)器——保存定制化參數(shù)——選擇目標(biāo)物理機(jī)并配置對應(yīng)的虛擬機(jī)——啟動虛擬器件并激活。2.基礎(chǔ)平臺（PaaS）構(gòu)建分析基于云計(jì)算的平臺及服務(wù)（PaaS）是信息平臺建設(shè)中間件，用來提供應(yīng)用服務(wù)引擎，是實(shí)現(xiàn)信息資源云服務(wù)的核心部分。在虛擬資源池構(gòu)建完成后，就要基于該基礎(chǔ)構(gòu)建相應(yīng)的基本平臺，以承擔(dān)云資源的管理及對各種應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，從而達(dá)到高效、安全利用云資源的效果。在這里，信息資源建設(shè)的云網(wǎng)絡(luò)平臺所需的計(jì)算能力會隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的流量不斷發(fā)生變化，加上網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的流向又非常復(fù)雜，因此作為文化信息資源平臺建設(shè)，在實(shí)際的研發(fā)過程中，不必構(gòu)建完善的云計(jì)算體系，而只需構(gòu)建基本的應(yīng)用接口，通過這些基本的接口滿足用戶隨時(shí)創(chuàng)建、刪除、增加實(shí)例的需求。3.云平臺構(gòu)建分析“全國文化信息資源共享工程”的云平臺構(gòu)建包括公有云（公共云平臺）、私有云（本地云平臺）、混合云（聯(lián)合云平臺）三類。其中，公共云平臺用于滿足“全國文化信息資源共享工程”構(gòu)建公有云服務(wù)中心的需要，而本地云平臺與混合云平臺分別用于滿足各服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)建私有云的需要及對公、私兩類服務(wù)云的整合?？傮w而言，構(gòu)建“全國文化信息資源共享工程”的云平臺應(yīng)能為全國文化信息資源共享工程各服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)提供靈活的部署和應(yīng)用方式，以及標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、自適應(yīng)、可擴(kuò)展的文化信息資源統(tǒng)一服務(wù)和集成解決方案。下面筆者就以本地云平臺構(gòu)建為例進(jìn)行分析。利用“全國文化信息資源共享工程”本地平臺（包括本地應(yīng)用基礎(chǔ)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)），省級或市級分中心“服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)”能方便構(gòu)建自己的文化信息資源云平臺，并支持與其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成。構(gòu)建本地云平臺應(yīng)能實(shí)現(xiàn)各個(gè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)之間資源和服務(wù)的共享和集成。因此，一方面，要能獲取和集成“全國文化信息資源共享工程”公共云所提供的各種服務(wù)；另一方面，本地平臺服務(wù)也應(yīng)能被“全國文化信息資源共享工程”云服務(wù)中心和云聯(lián)合服務(wù)平臺以及其他服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)所訪問和集成。它既可以安裝在本地基礎(chǔ)設(shè)施與平臺上，也可以部分安裝在遠(yuǎn)程的公共基礎(chǔ)設(shè)施與平臺上；而整個(gè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的云平臺可以部署在多臺集群服務(wù)器上，并隨著存儲容量或訪問量需求的變化可以靈活地增減服務(wù)器；由主控服務(wù)器承擔(dān)本地平臺內(nèi)的統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)和部分有能力“服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)”的對外服務(wù)。上述分析的幾個(gè)問題，是構(gòu)建云計(jì)算文化信息資源平臺建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建虛擬化層及應(yīng)用程序?qū)④浖陀布Y源向多用戶提供資源建設(shè)服務(wù)；通過基礎(chǔ)平臺中間件服