●陳 臣，高 軍（蘭州商學院 網(wǎng)絡中心，蘭州 730020）

1 前言

近年來，云計算技術的發(fā)展及其在云圖書館中應用的不斷深入，使圖書館讀者云服務能力和讀者云個性化閱讀滿意度有了較大提升。但是，伴隨云服務模式和服務內(nèi)容的變革，圖書館管理數(shù)據(jù)與用戶服務數(shù)據(jù)呈現(xiàn)海量、異構、非確定和可伸縮的特點。要求云圖書館數(shù)據(jù)管理采用科學的管理方法和高效的管理技術，并對海量結構化、半結構化、非結構的異構數(shù)據(jù)，進行預測、處理、存儲、分析和等級劃分，保證云圖書館管理與服務數(shù)據(jù)安全、可靠、可管、易用。因此，云圖書館數(shù)據(jù)在安全、存儲、應用、保護、隔離、容災與備份管理中，管理過程是否符合云圖書館數(shù)據(jù)生命周期發(fā)展的規(guī)律，數(shù)據(jù)的應用與服務是否安全、高效、經(jīng)濟、便捷，對云圖書館服務有效性和讀者云閱讀活動滿意度具有決定作用。［1］

2 云圖書館數(shù)據(jù)結構特點與管理需求

2.1 數(shù)據(jù)存儲容量呈現(xiàn)海量特點

隨著云圖書館服務模式和讀者云閱讀需求的轉變，讀者云個性化閱讀活動信息獲取的安全性、高效性、經(jīng)濟性和愉悅性，成為評估云圖書館服務能力和服務質量的重要因素。因此，云圖書館必須依靠云計算技術的發(fā)展和云服務模式的變革，來提升云服務質量和讀者云閱讀活動滿意度。然而，云計算技術新成果在云圖書館中的應用和云服務模式的變革，必將導致云圖書館基礎設施資源復雜度和管理、服務數(shù)據(jù)量不斷增加，當數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸性增長并達到100TB級別以上時，將會導致數(shù)據(jù)存儲成本激增和數(shù)據(jù)管理無法滿足云服務業(yè)務發(fā)展的需求，對云圖書館管理效率、服務可靠性和讀者云閱讀滿意度造成影響。因此，加強海量數(shù)據(jù)的挖掘、管理、處理和分析能力，是提高云圖書館信息融合、推理和服務決策的關鍵。

2.2 數(shù)據(jù)結構呈現(xiàn)異構性和不確定性

云計算環(huán)境下，數(shù)字圖書館數(shù)據(jù)按應用類型劃分，可劃分為管理數(shù)據(jù)、服務數(shù)據(jù)、用戶信息和備份數(shù)據(jù)。按照數(shù)據(jù)對云圖書館管理與服務活動的影響力劃分，可劃分為保密數(shù)據(jù)、重要數(shù)據(jù)和一般數(shù)據(jù)。云圖書館在管理、服務和維護中，對不同類型數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、處理、存儲、管理和訪問的模式也不相同。因此，云圖書館數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較強的多源性、異構性和不確定性。同時，云圖書館數(shù)據(jù)庫中海量結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)并存，并且在數(shù)據(jù)的類型定義、語義匹配、管理查詢和分析應用操作上具有較強的不確定性，需要通過有效的信息提取策略、方法來增強信息的可管性和可用性。［2］

2.3 云閱讀服務對數(shù)據(jù)可用性要求高

云計算環(huán)境下，數(shù)字圖書館讀者群規(guī)模宏大，并且用戶并發(fā)訪問動態(tài)信息海量，要求云服務系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡具有較高的數(shù)據(jù)吞吐量。其次，要求云數(shù)據(jù)中心具有較低的數(shù)據(jù)處理和服務平均響應時間，保證讀者具有較高的服務質量和云閱讀效率。再次，要求云圖書館在數(shù)據(jù)采集、分析、管理、存儲、查詢和備份過程中具有較低的誤碼率，保證云服務具有較高的可用性和用戶滿意度。第四，要求云圖書館通過執(zhí)行科學的管理策略和技術革新，有效降低云圖書館在管理與服務數(shù)據(jù)處理、應用過程中，對系統(tǒng)硬件設備性能和處理過程復雜度的要求。以此來降低云圖書館經(jīng)營和服務成本，保證讀者云閱讀活動具有較高的投資收益率。

2.4 增強數(shù)據(jù)保密性和用戶隔離的需求

云圖書館數(shù)據(jù)的安全與保密管理，貫穿讀者云個性化閱讀活動生命周期全過程，因此，可根據(jù)云服務的質量要求、對象和服務方式，來劃分不同的安全級別和時效性。此外，由云服務提供商為主要負責人，云圖書館協(xié)同維護數(shù)據(jù)的安全性和可用性。

首先，在地域上云圖書館數(shù)據(jù)中心可能分布于世界不同的國家，要求云圖書館與云服務商簽署的數(shù)據(jù)管理、存儲和維護協(xié)議，必須符合數(shù)據(jù)中心設備所在國家的法律和規(guī)章制度要求。其次，云圖書館的安全管理與防御策略，應符合云安全聯(lián)盟（CSA）所發(fā)布的《云計算關鍵領域的安全指南》要求，確保用戶的數(shù)據(jù)不會被非授權的用戶獲取，并確保云服務數(shù)據(jù)的即時可用性。再次，云圖書館應與云服務商協(xié)作制定高效的數(shù)據(jù)容災備份和災難恢復方案，確保數(shù)據(jù)在存儲、管理和應用服務過程不間斷、不丟失和可恢復。

3 云圖書館數(shù)據(jù)管理的層次結構與策略

3.1 制定復合型的數(shù)據(jù)隔離策略

云計算環(huán)境下，圖書館云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有海量存儲、多租戶、多種數(shù)據(jù)類型和支持容災備份的特點。制定安全、高效和復合型的數(shù)據(jù)隔離策略，是保證用戶之間數(shù)據(jù)與應用安全隔離，以及在保證數(shù)據(jù)存儲效率的前提下，降低數(shù)據(jù)管理、應用成本和實現(xiàn)容災備份的關鍵。

云計算環(huán)境下數(shù)據(jù)的隔離管理，通?？刹捎梅蛛x數(shù)據(jù)庫架構和分離表架構兩種模式。分離數(shù)據(jù)庫架構可為每個用戶單獨分配數(shù)據(jù)庫實例，在數(shù)據(jù)管理中具有較強的安全性、隔離性和災難備份可控性，但具有較高的存儲集群硬件設備購買成本。分離表架構模式利用數(shù)據(jù)庫管理軟件，在邏輯上為系統(tǒng)客戶共享相同的數(shù)據(jù)實例。但是，每個客戶單獨擁有自己的數(shù)據(jù)庫表，可支持海量客戶群進行數(shù)據(jù)分離和災難備份，具有較低硬件的采購成本，用戶數(shù)據(jù)隔離性和安全性較低。因此，結合云圖書館數(shù)據(jù)管理安全標準高、用戶群龐大、存儲系統(tǒng)超大規(guī)模和數(shù)據(jù)管理效率要求高的特點，應在云圖書館數(shù)據(jù)中心存儲集群全局規(guī)模上，采用分離數(shù)據(jù)庫的架構運行，保證云圖書館數(shù)據(jù)管理具有較高的隔離安全性、可控性和容災性。而在單個存儲區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)則應按照分離表架構運行，在數(shù)據(jù)管理滿足運營隔離性和安全性需求的前提下，保證具有較高的數(shù)據(jù)隔離效率和較低的隔離成本。［3］

3.2 保證數(shù)據(jù)的機密性和完整性

保證圖書館云服務過程中數(shù)據(jù)的機密性和完整性，是提高云服務活動安全性和保護讀者隱私，對云圖書館管理、服務數(shù)據(jù)依據(jù)信息系統(tǒng)生命周期發(fā)展規(guī)律實施安全管理的需要。

首先，云圖書館應與云服務商簽署高效、易實現(xiàn)的數(shù)據(jù)加密協(xié)議，按照數(shù)據(jù)的重要性、存儲位置、應用對象和敏感性實行不同安全級別的加密。既要保證數(shù)據(jù)加密復雜度能夠滿足云圖書館管理與應用服務需求，同時，又不能因為加密算法過度復雜而影響系統(tǒng)的運營效率。其次，應根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容、模式和管理特點，采取訪問控制、合同責任和加密算法等多途徑結合的方法，在保證數(shù)據(jù)加密符合用戶安全需求的前提下，降低云圖書館數(shù)據(jù)加密過程對云服務商系統(tǒng)和運行錯誤檢測過程的依賴。再次，重點加密在網(wǎng)絡中傳輸?shù)亩嘤猛緳C密數(shù)據(jù)。云圖書館在系統(tǒng)管理與應用服務過程中，會通過網(wǎng)絡傳輸云系統(tǒng)管理與監(jiān)測數(shù)據(jù)、用戶登陸身份驗證與密碼數(shù)據(jù)、用戶信用卡賬號和個人密鑰等信息。應將加密多用途機密數(shù)據(jù)與SaaS（軟件即服務）、PaaS（平臺即服務）、IaaS（基礎架構即服務）三大服務模式的應用、管理相結合，提高三大服務模式的安全性、有效性和可控性。第四，保證靜止數(shù)據(jù)的安全。云圖書館在靜止數(shù)據(jù)的安全管理中，應利用第三方加密工具和私有密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，并將數(shù)據(jù)傳輸至云服務商數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)云圖書館和云服務商對靜止數(shù)據(jù)的雙重安全管理。［4］

3.3 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化管理

根據(jù)圖書館云服務模式變革趨勢和讀者云閱讀需求轉變特點判定，云圖書館智能化管理策略應主要解決好存儲虛擬化與數(shù)據(jù)整合、服務整合與應用優(yōu)化、關鍵數(shù)據(jù)保護與災難恢復、數(shù)據(jù)分層與歸檔、數(shù)據(jù)存儲與管理應用是否符合法律法規(guī)這五方面的內(nèi)容。

因此，云圖書館在數(shù)據(jù)智能化管理中，首先，在構建良好的硬件存儲設施、軟件管理系統(tǒng)和制定科學的管理策略之外，應重點應加強科學管理策略、硬件存儲設施、軟件管理平臺與管理人員的有效融合，提高數(shù)據(jù)管理、存儲、使用的安全性與智能、自動化水平。其次，云圖書館數(shù)據(jù)的智能化管理，還應以提高數(shù)據(jù)存儲科學性、可控性、業(yè)務敏捷性，以及降低云系統(tǒng)管理、應用和服務成本為目的，保證數(shù)據(jù)的管理模式、系統(tǒng)和方法易于向下一代圖書館和大數(shù)據(jù)方向擴展。再次，智能化數(shù)據(jù)管理的主要內(nèi)容和方向，應重點放在幫助圖書館分析讀者云服務需求，并從圖書館硬件平臺、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)特點和管理策略有效性出發(fā)，動態(tài)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理的效率、系統(tǒng)存儲架構和安全管理策略，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動管理、存儲、遷移和云計算模式的無縫擴展。［5］

3.4 加強云圖書館的密鑰管理

云圖書館的密鑰管理，是關系云圖書館管理與應用服務系統(tǒng)開發(fā)、用戶訪問身份驗證、系統(tǒng)與數(shù)據(jù)安全管理、管理與服務系統(tǒng)健壯性建設的重要內(nèi)容。云圖書館密鑰管理工作主要涉及密鑰的生成和可靠性保證、密鑰的管理與存儲保護、訪問密鑰的存儲權限、密鑰的備份和恢復等生命周期管理過程。

密鑰的生成和可靠性保證，應緊密結合云圖書館管理與服務過程對密鑰的即時性與保密性需求，重點關注密鑰生成的時限、復雜度、易用性和可維護性，確保密鑰數(shù)據(jù)的生成高效、快速、經(jīng)濟和滿足用戶使用的安全需求。密鑰的存儲保護工作，應涉及密鑰存儲、傳輸、備份和更新的全過程，應采取最高安全級別的防護策略，防止因密鑰存儲的安全漏洞而導致云圖書館管理與服務安全問題發(fā)生。密鑰存儲數(shù)據(jù)庫的用戶訪問管理，必須堅持密鑰生成實體、管理實體和使用實體隔離的原則，通過對密鑰生成實體、管理實體和使用實體身份隔離和權限控制，降低訪問者對密鑰的控制權限。此外，特別應加強密鑰的備份和恢復管理工作，防止因密鑰丟失而造成云圖書館大量數(shù)據(jù)無法加密、解密和云服務業(yè)務中斷。

3.5 建設面向服務體系結構的數(shù)據(jù)中心管理平臺

云圖書館數(shù)據(jù)中心管理平臺是由管理資源、業(yè)務服務和運營維護三大要素組成。云數(shù)據(jù)中心通過對三大要素進行管理、融合和協(xié)調(diào)，為云圖書館提供系統(tǒng)管理、運營維護和業(yè)務服務的數(shù)據(jù)支持。云數(shù)據(jù)中心是否以讀者需求為中心，建設面向服務體系結構的數(shù)據(jù)中心管理平臺，是數(shù)據(jù)中心運營和數(shù)據(jù)管理活動高效的關鍵。

云圖書館數(shù)據(jù)中心管理平臺建設，應采用符合信息系統(tǒng)生命周期發(fā)展規(guī)律的模型和功能架構。同時，注重加強基礎設施建設、數(shù)據(jù)存儲與管理技術選擇、業(yè)務運營效率和用戶服務滿意度等問題，確保平臺符合云技術和數(shù)據(jù)管理的標準規(guī)范，具有開放、易控、可擴展的特點，并能實現(xiàn)資源、業(yè)務、運維三要素的融合聯(lián)動和精細化管理。其次，云數(shù)據(jù)管理平臺應支持數(shù)據(jù)容錯和數(shù)據(jù)庫共享，能夠大幅度降低數(shù)據(jù)管理過程的復雜度和支持數(shù)據(jù)一致性。再次，云圖書館數(shù)據(jù)存儲應采取分布式存儲模式，增強對非結構化基礎數(shù)據(jù)的融合分析、結構化數(shù)據(jù)的關聯(lián)查詢、讀者個性化數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理能力，提高數(shù)據(jù)存儲的容錯性、可靠性，以及讀者個性化服務對數(shù)據(jù)的檢索、查詢和分析能力的要求。［6］

［1］吉義，等．云數(shù)據(jù)管理研究綜述［J］．電信科學，2010（5）：31－34．

［2］劉鵬．云計算［M］．2版．北京：電子工業(yè)出版社，2011．

［3］ Bowen，Janine Anthony．Cloud computing：Issues in data privacy/security and commercial considerations［J］.The Computer&Internet Lawyer， 2011， 28（8）：1－8.

［4］于戈，等．云計算環(huán)境下大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術［J］．計算機學報，2011，34（10）：1753－1767.

［5］楊健，等．移動云計算環(huán)境中基于代理的可驗證數(shù)據(jù)存儲方案［J］．計算機應用，2013，33（3）：743－747，792.

［6］丁琳琳，等．基于Map-Reduce的海量數(shù)據(jù)高效Skyline查詢處理［J］．計算機學報，2011，34（10）：1785－1796.