[摘要]分析當(dāng)前區(qū)域數(shù)字圖書館在數(shù)字資源存儲方面存在的問題，分析區(qū)域數(shù)字圖書館對云存儲的需求，提出利用云存儲技術(shù)既可以解決區(qū)域數(shù)字圖書館的資源存儲問題，又可以為區(qū)域數(shù)字圖書館提供多元化的存儲服務(wù)和為用戶提供按需存儲服務(wù)。結(jié)合ZADL寧波分中心的云存儲建設(shè)，分析云存儲的模型結(jié)構(gòu)，探討區(qū)域數(shù)字圖書館的云存儲服務(wù)模式。

[關(guān)鍵詞]云存儲；云服務(wù)；區(qū)域數(shù)字圖書館

[中圖分類號]G250.76 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1008-0821(2011)02-0128-03

區(qū)域數(shù)字圖書館為本地區(qū)的學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)、政府部門和企業(yè)用戶提供一個(gè)專業(yè)的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)和研究服務(wù)平臺。它擁有學(xué)科門類齊全、海量的數(shù)字文獻(xiàn)資源，分散性的存儲在成員館的服務(wù)器或存儲設(shè)備上，數(shù)字資源存儲方式采用傳統(tǒng)的DAS、NAS和SAN3種存儲方式。隨著區(qū)域數(shù)字圖書館數(shù)字資源的不斷增加和現(xiàn)有存儲方式固有的缺陷，久而久之形成了資源存儲和服務(wù)的孤島，成為區(qū)域數(shù)字圖書館的數(shù)字資源存儲、共享、整合和服務(wù)的障礙。

云計(jì)算(Cloud Computing)是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的新發(fā)展。利用云計(jì)算技術(shù)，將各成員館的存儲設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，并虛擬成一個(gè)龐大的存儲池，為區(qū)域數(shù)字圖書館的海量信息提供存儲空間。云計(jì)算的出現(xiàn)為解決區(qū)域數(shù)字圖書館資源存儲、共享、服務(wù)等諸多問題提供了很好的云存儲解決方案。

1. 云存儲

1.1 云存儲的概述和特征

云存儲(Cloud Storage)是云計(jì)算的延伸和發(fā)展，云存儲是通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中各種不同類型的存儲設(shè)備通過存儲管理軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問的功能。嚴(yán)格意義上講，云存儲不是存儲，是一種服務(wù)。對用戶來說，云存儲不是指某一個(gè)具體的物理存儲設(shè)備。是指由許多個(gè)服務(wù)器和存儲設(shè)備上的存儲資源連接起來形成的一個(gè)虛擬存儲池。用戶使用云存儲，不是使用某一個(gè)存儲設(shè)備，是使用虛擬化的云存儲所帶來的一種按需存儲的服務(wù)。

云存儲具有虛擬化、分布式和變粒度三大特征。虛擬化是對存儲、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算環(huán)境的虛擬化。對內(nèi)屏蔽軟硬件的差異，兼容不同設(shè)備和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種軟硬件邏輯上的統(tǒng)一。對外提供統(tǒng)一的按需存儲服務(wù)，用戶使用存儲服務(wù)不對應(yīng)到具體的物理設(shè)備。分布式指存儲服務(wù)要支持跨地域、跨設(shè)備、跨系統(tǒng)以及跨應(yīng)用，使它成為一個(gè)高度彈性的系統(tǒng)。變粒度指對不同用戶、不同使用目的的存儲需求，提供不同粒度的計(jì)算和存儲服務(wù)，形成形態(tài)各異的存儲云。

1.2 云存儲與傳統(tǒng)存儲方式的比較

目前，國內(nèi)圖書館數(shù)字資源存儲方式采用傳統(tǒng)的DAS、NAS和SAN3種存儲方式。其中，DAS存儲方式是存儲設(shè)備通過服務(wù)器連接在網(wǎng)絡(luò)上，存儲設(shè)備與服務(wù)器之間通過SCSI技術(shù)或SAS技術(shù)I／O，總線通訊。NAS存儲方式是將存儲設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如以太網(wǎng))，連接到一群計(jì)算機(jī)上。SAN存儲方式是通過光纖交換機(jī)或光纖集線器將具有光纖通道的存儲設(shè)備和服務(wù)器群連接起來，形成一個(gè)獨(dú)立的高速光纖存儲網(wǎng)絡(luò)。

云存儲與傳統(tǒng)的存儲方式相比，它不但包括DAS、NAS、SAN及服務(wù)器等基礎(chǔ)存儲設(shè)備，而且包括通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)存儲設(shè)備之間協(xié)同工作的存儲設(shè)備管理系統(tǒng)，甚至還包括應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)APIs接口和存儲服務(wù)功能。從功能需求來看，云存儲面向多種類型的網(wǎng)絡(luò)在線存儲服務(wù)，傳統(tǒng)存儲則面向高性能計(jì)算、事務(wù)處理等應(yīng)用服務(wù)。從性能需求來看，云存儲不僅要考慮的是數(shù)據(jù)的安全、穩(wěn)定、高效等因素，還要考慮用戶規(guī)模大、服務(wù)范圍廣、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變等因素。從數(shù)據(jù)管理來看，云存儲系統(tǒng)不僅要提供類似于POSIX的傳統(tǒng)文件訪問，還要能夠支持海量數(shù)據(jù)管理，提供云存儲系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)管理和維護(hù)等公共服務(wù)功能。

2. 區(qū)域數(shù)字圖書館對云存儲需求

2.1 區(qū)域數(shù)字圖書館資源存儲存在的問題

隨著區(qū)域數(shù)字圖書館數(shù)字資源不斷建設(shè)，數(shù)字資源存儲問題也逐漸暴露出來，其中比較突出的問題有以下幾個(gè)。

2.1.1 存儲設(shè)備的分散性導(dǎo)致資源的孤立

區(qū)域數(shù)字圖書館的資源建設(shè)是在統(tǒng)一規(guī)劃下進(jìn)行，分別存儲在各成員館的存儲設(shè)備中，存儲的方式有DAS、NAS和SAN方式。由于存儲設(shè)備的分散性，數(shù)字資源被隔離在孤立的存儲設(shè)備內(nèi)，很難實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一管理、共享和協(xié)同服務(wù)。

2.1.2 資源量的增加導(dǎo)致獲取資源的速度下降

DAS和SAN存儲技術(shù)采用塊數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，該技術(shù)在數(shù)字資源量小時(shí)存儲性能較好，用戶訪問資源的速度較快。但是，隨著數(shù)字資源量的增加和用戶訪問量的增加，存儲性能因受到I／O讀寫瓶頸制約而降低，用戶訪問資源的速度變慢。

2.1.3 存儲設(shè)備的容量受限導(dǎo)致資源無法長期保存

隨著數(shù)字資源量的增加，單個(gè)的存儲設(shè)備往往不能滿足數(shù)字資源存儲的需求。在資金缺少的情況下，通常采取的方法是將利用率不高的資源刪除，騰出空間來存放新資源?；蛘?，因存儲設(shè)備的磁盤損壞導(dǎo)致數(shù)字資源丟失。為此，數(shù)字資源的長期保存受到挑戰(zhàn)，或者說存在資產(chǎn)流失的問題。

2.1.4 數(shù)據(jù)備份和遷移效率低下

區(qū)域數(shù)字圖書館的數(shù)據(jù)備份采取本地磁盤或磁帶庫進(jìn)行備份，備份時(shí)間長效率低下，管理也很復(fù)雜。如果采取異地備份，需要耗費(fèi)更多的代價(jià)。另外，在存儲發(fā)生故障或更替舊存儲設(shè)備需要數(shù)據(jù)遷移時(shí)，也往往需要中斷系統(tǒng)服務(wù)。

2.1.5 數(shù)據(jù)存儲存在安全隱患

只要擁有連有存儲設(shè)備服務(wù)器的操作權(quán)限，無需認(rèn)證就可以直接在存儲設(shè)備上的存儲、訪問和刪除公共資源和私人數(shù)據(jù)，存在一定的安全隱患。

另外，小型成員館普遍受到資金困擾，無力購買和運(yùn)維大容量的存儲設(shè)備，數(shù)字資源得不到有效存儲。也有的成員館因技術(shù)力量的薄弱，不能有效管理各種類型的高端存儲設(shè)備等等。

2.2 區(qū)域數(shù)字圖書館對云存儲需求

根據(jù)區(qū)域數(shù)字圖書館在數(shù)字資源存儲方面所遇到的各種問題，歸納起來，它要求未來的云存儲能夠滿足高可靠性、易擴(kuò)展性、易管理性以及安全性等數(shù)據(jù)存儲需求。

2.2.1 需要高可靠性的存儲環(huán)境

區(qū)域數(shù)字圖書館的存儲服務(wù)要求能夠提供硬盤、節(jié)點(diǎn)和存儲域等多種級別的數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的可靠性。其中，硬盤要實(shí)現(xiàn)RAIDl和RAID5，節(jié)點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)RAID1、RAID5、RAID6和三路鏡像，存儲域要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程復(fù)制技術(shù)進(jìn)行快速的異地容災(zāi)和備份，存儲服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)“主——備”可靠性方式。

2.2.2 需要海量存儲空間，同時(shí)要具備易擴(kuò)展性

區(qū)域數(shù)字圖書館的存儲要具有良好的擴(kuò)展性，支持硬盤和節(jié)點(diǎn)自由增加和刪除，具各自動識別、格式化和分配數(shù)據(jù)的功能。同時(shí)，還要支持以存儲域?yàn)閱挝坏臄U(kuò)容，并且能擴(kuò)容到100PB以上的可管理容量。

2.2.3 需要易管理的存儲設(shè)備

為用戶提供簡單的、統(tǒng)一的存儲管理界面和操作命令，提供設(shè)備性能和狀態(tài)監(jiān)控。支持本地和遠(yuǎn)程的日志收集、整理、分析和導(dǎo)出。提供多種方式的告警，包括界面高亮閃動、短信、郵件、電話等告警方式。

2.2.4 需要高安全性的存儲環(huán)境

云存儲為用戶提供安全認(rèn)證，支持用戶的注冊、授權(quán)和統(tǒng)一認(rèn)證。用戶通過注冊可以成為合法用戶，通過授權(quán)和統(tǒng)一認(rèn)證后才可以使用云存儲。云存儲還支持文件目錄的訪問權(quán)限的管理，為具體應(yīng)用系統(tǒng)提供認(rèn)證接口。

云存儲具有高可靠性、高可用性、低成本、高擴(kuò)展性、自動容錯(cuò)能力及易管理性等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足區(qū)域數(shù)字圖書館對存儲的需求，能夠?yàn)閰^(qū)域數(shù)字圖書館提供多元化的存儲服務(wù)，能夠?yàn)閰^(qū)域數(shù)字圖書館的用戶提供按需存儲服務(wù)。

3. 區(qū)域數(shù)字圖書館的云存儲構(gòu)建

以浙江高校數(shù)字圖書館(ZADL)寧波分中心云存儲建設(shè)為例，探討區(qū)域數(shù)字圖書館的云存儲模型結(jié)構(gòu)。ZADL寧波分中心云存儲系統(tǒng)包括HP刀片服務(wù)器、HP光纖存儲系統(tǒng)和HP Blade System Matrix云管理系統(tǒng)，其中，HP BladeSystem Matrix是一款即插即用的基礎(chǔ)設(shè)施云管理系統(tǒng)。云存儲系統(tǒng)共分為四層：存儲層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層和用戶訪問層，其模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 存儲層

存儲層是云存儲的基礎(chǔ)。存儲層中的設(shè)備包括48臺HP BL 460c刀片服務(wù)器，2臺HP Storage Works EVA 8400、1臺Storage Works EVA 4400和1臺Storage Works EVA 4000光纖存儲系統(tǒng)，它們彼此之間通過FC光纖通道網(wǎng)絡(luò)連接在一起。

3.2 基礎(chǔ)管理層

基礎(chǔ)管理層是云存儲的核心。基礎(chǔ)管理層是由HPBlade System Matrix云管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，Matrix通過InsightControl Enviroment(ICE)、Insight Dynamics-VSE、Insight Or-chestration及Insight Recovery等子系統(tǒng)來管理云中的存儲設(shè)備。其中，ICE提供一整套遠(yuǎn)程管理解決方案，實(shí)現(xiàn)硬件狀態(tài)和性能監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制以及靈活的配置等功能。InsightDynamics-VSE用來連續(xù)分析和優(yōu)化物理與虛擬資源，可以加快存儲部署、簡化日常運(yùn)維，可以前瞻性的管理數(shù)據(jù)中心容量。Insight Orchestration對存儲基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)、分配和集成提供標(biāo)準(zhǔn)化的方法和工具，實(shí)現(xiàn)存儲基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)與重新配置的自動化?？煽焖偬峁I(yè)務(wù)所需的資源，可更加有效地利用存儲設(shè)備，提高系統(tǒng)的可靠性和一致性。In-sight Recovery可實(shí)現(xiàn)邏輯服務(wù)器環(huán)境的自動災(zāi)難恢復(fù)以及存儲環(huán)境的協(xié)調(diào)復(fù)制，可以保證云存儲中的數(shù)據(jù)不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩(wěn)定。

3.3 應(yīng)用接口層

應(yīng)用接口層是云存儲的接口池。為區(qū)域數(shù)字圖書館的具體應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用服務(wù)接口，提供不同用戶的信息存儲服務(wù)。如用戶信息存儲空間、在線論文編輯、信息歸檔服務(wù)、數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)服務(wù)以及PaaS的門戶系統(tǒng)、統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)、統(tǒng)一檢索系統(tǒng)和SaaS的原文傳遞系統(tǒng)、聯(lián)合虛擬參考咨詢系統(tǒng)、特色庫等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲及訪問控制接口。

3.4 訪問層

訪問層是云存儲的具體應(yīng)用。授權(quán)用戶可以通過公用應(yīng)用接口來登錄云存儲系統(tǒng)，享受云存儲服務(wù)。區(qū)域數(shù)字圖書館提供的云存儲服務(wù)可以分為用戶級云存儲應(yīng)用和成員館級云存儲應(yīng)用。

4. 區(qū)域數(shù)字圖書館云存儲應(yīng)用服務(wù)

4.1 用戶級云存儲應(yīng)用

4.1.1 用戶信息存儲空間

云存儲為區(qū)域數(shù)字圖書館的用戶提供大容量網(wǎng)絡(luò)磁盤在線存儲服務(wù)，通過云存儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子圖書、電子期刊、圖片、視頻文件、音頻文件等數(shù)字資源的上傳、下載、分類、共享等網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)。另外，云存儲還支持3G手機(jī)、iPad等無線在線存儲服務(wù)。

4.1.2 在線論文編輯

區(qū)域數(shù)字圖書館為用戶提供基于云的在線論文編輯系統(tǒng)，用戶通過該系統(tǒng)直接進(jìn)行學(xué)術(shù)論文或?qū)W位論文的編輯和修改等操作，并將編輯完成的論文保存在編輯系統(tǒng)所提供的個(gè)人存儲空間中。通過云存儲系統(tǒng)的權(quán)限管理功能，還有能輕松實(shí)現(xiàn)文檔的共享、傳送、以及版權(quán)管理。

4.2 成員館級云存儲應(yīng)用

4.2.1 成員館存儲空間租賃服務(wù)

隨著數(shù)字資源的不斷建設(shè)，資源數(shù)據(jù)量巨增，有的成員館沒有財(cái)力來支撐高成本的硬件設(shè)備投入及運(yùn)行維護(hù)成本和人力成本，又缺少計(jì)算機(jī)專業(yè)人員來管理和維護(hù)存儲設(shè)備。區(qū)域數(shù)字圖書館為中小型成員館提供高性能、大容量云存儲系統(tǒng)，為它們提供方便、快捷的存儲空間租賃服務(wù)，滿足成員館不斷增加的數(shù)字資源存儲需求。同時(shí)，共享計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人員，保障云存儲系統(tǒng)安全運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)不會丟失。

4.2.2 信息歸檔服務(wù)

云存儲系統(tǒng)為成員館的特色庫資源、舊網(wǎng)站信息、舊圖書館應(yīng)用系統(tǒng)等數(shù)據(jù)提供歸檔服務(wù)，把它們從本館的存儲設(shè)備遷移到云存儲中，整個(gè)數(shù)據(jù)遷移過程是安全、自動和快速。

4.2.3 數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)服務(wù)

成員館中數(shù)字資源的存儲不僅要有足夠的存儲空間，還要做好重要數(shù)字資源的安全備份和遠(yuǎn)程容災(zāi)。不僅要保證本地?cái)?shù)據(jù)的安全性，還要保證當(dāng)本地發(fā)生重大的災(zāi)難時(shí)，可通過遠(yuǎn)程備份或遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng)進(jìn)行快速恢復(fù)。區(qū)域數(shù)字圖書館通過高性能、大容量云存儲系統(tǒng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份軟件，為成員館提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)服務(wù)，幫助他們建立自己的遠(yuǎn)程備份和容災(zāi)系統(tǒng)。

4.2.4 SaaS、Paas和Daas的信息存儲

區(qū)域數(shù)字圖書館為SaaS系統(tǒng)和PaaS服務(wù)平臺提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，其中SaaS系統(tǒng)包括圖書管理SaaS服務(wù)、館際互借SaaS服務(wù)、虛擬參考咨詢SaaS服務(wù)、特色庫SaaS服務(wù)、教參書管理SaaS服務(wù)、學(xué)位論文SaaS服務(wù)等。PaaS服務(wù)平臺包括門戶系統(tǒng)、統(tǒng)一檢索系統(tǒng)以及統(tǒng)一身份認(rèn)真系統(tǒng)等公共服務(wù)平臺。DaaS包括各類數(shù)字資源的DaaS服務(wù)。

5. 小結(jié)

云存儲已經(jīng)成為未來數(shù)字圖書館信息存儲發(fā)展的一種趨勢，它能夠有效的解決數(shù)字圖書館數(shù)字資源存儲和服務(wù)問題。目前，雖然云存儲在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用還處于初級階段，但是隨著云存儲技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展和成熟，能夠?yàn)閿?shù)字圖書館用戶提供服務(wù)內(nèi)容更豐富、信息更安全、存取更高效、操作更簡便的存儲服務(wù)。

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