謝 鵬 崔 振 李念祖

（首都圖書館，北京 100021）

1 ALEPH500系統(tǒng)簡介

ALEPH500系統(tǒng)是艾利貝斯（ExLibris，aPro-QuestCompany）集團開發(fā)的大型圖書館自動化集成管理系統(tǒng)，為公共圖書館、高校圖書館以及圖書館聯(lián)盟提供了圖書館自動化解決方案。根據(jù)美國LibraryJournal雜志的統(tǒng)計報告，艾利貝斯是全球規(guī)模最大的圖書館軟件服務(wù)商[1]，目前全球用戶超過7000家。ALEPH500系統(tǒng)以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫為后臺，提供強大的資源共享能力、完全的系統(tǒng)連通性以及與第三方系統(tǒng)的無縫協(xié)調(diào)工作能力。模塊化的組件設(shè)計使用戶可以靈活實現(xiàn)圖書館的本地化需求。ALEPH500系統(tǒng)采用先進技術(shù)和管理理念，使圖書館的各項業(yè)務(wù)流程得到了優(yōu)化，同時為圖書館業(yè)務(wù)格局的重組提供了很好的基礎(chǔ)，是一個完全集成的圖書館系統(tǒng)[2]。

當前，全球有超過2300個機構(gòu)在使用ALEPH500系統(tǒng)，包括多個國家圖書館和世界著名的大學圖書館。自動化系統(tǒng)用戶包括英國國家圖書館、俄羅斯國家圖書館、日本國會圖書館以及美國哈佛大學、美國麻省理工學院、英國牛津大學等。在國內(nèi)，ALEPH500系統(tǒng)也擁有大批用戶，國家級圖書館包括中國國家圖書館、中國科學院國家科學圖書館、中國社科院圖書館、中國版本圖書館。省級公共圖書館包括首都圖書館、上海圖書館、天津圖書館、南京圖書館、廣東省立中山圖書館、四川省圖書館。高校圖書館包括北京師范大學圖書館、復(fù)旦大學圖書館、上海交通大學圖書館、浙江大學圖書館、武漢大學圖書館、四川大學圖書館、中山大學圖書館等。據(jù)統(tǒng)計，ALEPH500系統(tǒng)在國內(nèi)現(xiàn)有43家用戶，是國內(nèi)擁有最多圖書館用戶的綜合性自動化管理系統(tǒng)。

2 北京市公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)概況

2.1 總分館模式

公共圖書館的總分館模式，是指在一個合適的地域單元內(nèi)，由一個或多個建設(shè)主體，建成一個“公共圖書館群”，形成圖書館服務(wù)體系，提供普遍均等的服務(wù)[3]。

“北京市公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”（以下簡稱“一卡通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”）是以首都圖書館為中心館，以區(qū)圖書館為各區(qū)總館，以街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖書館為分館，社區(qū)（村）圖書館（室）為遠程用戶的圖書館四級聯(lián)合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。“一卡通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”實現(xiàn)了全市各級公共圖書館的聯(lián)合檢索、聯(lián)合編目、館際互借、資源共享和圖書“一卡通”流通服務(wù)，它優(yōu)化了北京市公共圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境，提升了北京地區(qū)公共圖書館自動化管理水平[4]。讀者可以在任意一家聯(lián)網(wǎng)圖書館辦理“北京市公共圖書館網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合讀者卡”，不僅可以借閱圖書、期刊，在300多家聯(lián)網(wǎng)圖書館享受異地還書服務(wù)，還可以免費使用百余種電子資源數(shù)據(jù)庫。

2.2 服務(wù)規(guī)模

截至2019年底，“一卡通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”已覆蓋了全市16個行政區(qū)、270個街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，聯(lián)網(wǎng)成員館已達345家。包括1家省級圖書館——首都圖書館、19家地市級圖書館、4家少兒圖書館。北京市公共圖書館共有館藏文獻約3840萬冊（件），2019年新增藏量221萬冊（件），2019年全北京市公共圖書館年外借圖書超過1300萬冊次，年接待讀者近千萬人次，全市持卡讀者超過170萬人。

圖1 2019年北京市公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)

2.3 發(fā)展歷程與系統(tǒng)更迭情況

到目前為止，“一卡通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)經(jīng)歷了17年的發(fā)展，也經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。2002年北京市開始建設(shè)公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，使用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，即“智慧2000系統(tǒng)”。2003年在西城區(qū)和西城區(qū)下屬的10個街道開始試運行“一卡通”業(yè)務(wù)系統(tǒng)。2004年將通借業(yè)務(wù)模式推向了全市，實現(xiàn)了分層級、廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的系統(tǒng)運行。2007年提供一卡通聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的公共圖書館已覆蓋了全市10個區(qū)館及113個街道圖書館。

2012年，首都圖書館二期新館正式對外開放服務(wù)，全市公共圖書館的服務(wù)效能不斷提升，對業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的技術(shù)需求日益增強。統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是整個服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系的技術(shù)支撐，原有“智慧2000”系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足需求。2014年，“智慧2000系統(tǒng)”和“ALEPH500系統(tǒng)”進入雙系統(tǒng)并行運轉(zhuǎn)階段，全市各級聯(lián)網(wǎng)圖書館達到177家。

2017年4月5日，北京市公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)正式進行系統(tǒng)更迭，由“智慧2000系統(tǒng)”切換為“ALEPH500系統(tǒng)”，集成系統(tǒng)包含“采訪”“編目”“流通”等8個基礎(chǔ)模塊，以及“讀者管理”“統(tǒng)一身份認證”“聯(lián)合編目”等7個擴展模塊。

本次部署是ALEPH500系統(tǒng)在我國首次覆蓋一個省級行政區(qū)域內(nèi)的全部公共圖書館，與全國范圍內(nèi)其他ALEPH500系統(tǒng)實施案例有很大的不同，數(shù)據(jù)處理量大，聯(lián)網(wǎng)館數(shù)量多，覆蓋范圍廣，具有突破性意義。

圖2 ALEPH500系統(tǒng)部署示意圖

3 系統(tǒng)部署條件與需求

3.1 網(wǎng)絡(luò)部署條件

ALEPH500系統(tǒng)同時提供B/S、C/S兩種網(wǎng)絡(luò)連接模式。對于業(yè)務(wù)能力較強，涉及業(yè)務(wù)種類較多的首都圖書館中心館和各區(qū)級圖書館，主要采用B/S與C/S相結(jié)合的部署模式；對于業(yè)務(wù)類型較簡單的街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)級圖書館，主要采用B/S架構(gòu)的瀏覽器訪問模式。

ALEPH500系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和各項業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)器都部署在首都圖書館數(shù)據(jù)中心機房，對于首圖內(nèi)網(wǎng)終端用戶，可以直接連接使用，而對于首圖以外的終端用戶，理想情況下可以通過專線網(wǎng)絡(luò)或者組建VPN虛擬專網(wǎng)來接入首圖內(nèi)網(wǎng)使用。但是考慮到全市各圖書館的人員、經(jīng)費、場地等條件各不相同，組建專網(wǎng)的實施難度較大，因此目前北京市各區(qū)級圖書館，以及街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)圖書館都采用互聯(lián)網(wǎng)訪問的模式，首圖數(shù)據(jù)中心將ALEPH500客戶端和WEB版應(yīng)用所使用的業(yè)務(wù)端口映射至公網(wǎng)IP地址，外網(wǎng)用戶使用公網(wǎng)域名訪問服務(wù)器，憑賬號密碼登錄系統(tǒng)進行應(yīng)用。

圖3 外網(wǎng)用戶訪問方式示意圖

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全需求

對于圖書館自動化集成系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的安全可靠性是最基本的要求。圖書館自動化集成系統(tǒng)應(yīng)當具有較為全面的安全保障機制，才符合系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性標準[5]。

2017年6月，《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》正式實施，明確規(guī)定國家實行網(wǎng)絡(luò)安全等級保護制度。網(wǎng)絡(luò)運營者應(yīng)當按照網(wǎng)絡(luò)安全等級保護制度的要求，履行安全保護義務(wù)，保障網(wǎng)絡(luò)免受干擾、破壞或者未經(jīng)授權(quán)的訪問，防止網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)泄露或者被竊取、篡改[6]。此次在北京市公共圖書館范圍內(nèi)部署ALEPH500系統(tǒng)，系統(tǒng)安全需求參照了等級保護1.0標準。需要注意的是，在系統(tǒng)實施過程中的本地化和二次開發(fā)應(yīng)用以及系統(tǒng)部署環(huán)境的改動，是否產(chǎn)生了新的不安全因素，對這些問題應(yīng)及時進行滲透測試和漏洞修復(fù)。

3.3 數(shù)據(jù)分析需求

大數(shù)據(jù)分析是目前的技術(shù)熱點，旨在從海量無序的數(shù)據(jù)以及信息當中選擇出最為有效的信息，同時根據(jù)決策方向而制定出一個較為有效的參考方案。這一技術(shù)在當代數(shù)字圖書館的管理與服務(wù)中也有很大用武之地，把圖書館完全融入大數(shù)據(jù)之中，增加圖書館數(shù)字產(chǎn)品，提升圖書館服務(wù)水平，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)解決圖書館的有關(guān)問題[7]。ALEPH500系統(tǒng)會持續(xù)地記錄全市讀者的借閱行為，如果能對這些行為數(shù)據(jù)進行深度挖掘，則有利于提供個性化閱讀推介，更好地為讀者進行精準服務(wù)，從而提高圖書館管理水平與服務(wù)效能。

為滿足數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析的需求，ALEPH500系統(tǒng)需要一個專門的分析平臺或?qū)ν饨涌?，提供有關(guān)數(shù)據(jù)的分析以及統(tǒng)計，同時還能夠根據(jù)用戶發(fā)出的指令，對于信息進行綜合提取，同時不會影響日常業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度。

3.4 系統(tǒng)更迭的必要性

北京市公共圖書館長期使用“智慧2000系統(tǒng)”，由于該系統(tǒng)研發(fā)年代久遠，在總分館模式使用中陸續(xù)暴露出了很多結(jié)構(gòu)上的缺陷，給系統(tǒng)管理維護造成了諸多不便。

“智慧2000系統(tǒng)”采用雙數(shù)據(jù)庫機制，首都圖書館設(shè)置中心數(shù)據(jù)庫，各聯(lián)網(wǎng)圖書館設(shè)置本地數(shù)據(jù)庫。讀者借閱信息保存在中心數(shù)據(jù)庫，圖書編目信息保存在本地數(shù)據(jù)庫，單冊館藏信息則在中心庫和本地庫各保存一份。當終端進行借還操作時需要在本地、異地數(shù)據(jù)庫同步操作，這些操作由客戶端發(fā)起，經(jīng)中間通訊程序匯總后執(zhí)行。

由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性，偶爾會發(fā)生一些數(shù)據(jù)庫指令執(zhí)行失敗的情況，比如兩端數(shù)據(jù)庫未能同步修改，而執(zhí)行失敗的指令會滯留在通訊程序的隊列中成為死鎖，阻礙后續(xù)指令的執(zhí)行，造成業(yè)務(wù)停滯，必須由人工介入清理死鎖。由于“智慧2000系統(tǒng)”的業(yè)務(wù)功能沒有分割，任意一個終端發(fā)生的死鎖指令都會造成它所在通訊程序上的所有業(yè)務(wù)阻塞。隨著“一卡通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”的發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)圖書館數(shù)量越來越多，網(wǎng)絡(luò)狀況越來越復(fù)雜，通訊服務(wù)死鎖的概率也隨之增加，系統(tǒng)使用體驗逐年下降。

4 系統(tǒng)部署方案

4.1 業(yè)務(wù)功能劃分

ALEPH500系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)使用廣泛，技術(shù)成熟穩(wěn)定，并且采取單一數(shù)據(jù)庫集中部署方式，不再有本地、異地數(shù)據(jù)庫同步問題，理論上不會如智慧2000系統(tǒng)時期那樣發(fā)生數(shù)據(jù)庫死鎖問題。不過，智慧2000系統(tǒng)的局限性也是在十余年的長期使用中暴露出來的，可以預(yù)見ALEPH500系統(tǒng)的使用壽命可能會更長?？紤]到未來北京市公共文化事業(yè)的長期發(fā)展，公共圖書館的服務(wù)范圍也將持續(xù)延伸，業(yè)務(wù)形態(tài)也會更加豐富多元，屆時系統(tǒng)壓力也會逐漸加大。從長遠角度來看，為了避免今后出現(xiàn)類似的困擾，應(yīng)當在部署之初從根本上做出預(yù)防手段，防止單點壓力擴散到整體。

在這方面ALEPH500系統(tǒng)提供了很好的解決方案，其數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用分離，支持多節(jié)點的數(shù)據(jù)庫訪問，應(yīng)用服務(wù)也采用模塊化設(shè)計，允許使用多臺服務(wù)器來分別承載不同的業(yè)務(wù)，客戶端使用不同的域名就可以訪問到不同服務(wù)器。

具體的劃分方式需要考慮兩個維度的條件：從業(yè)務(wù)重要性來看，使用客戶端軟件的采訪、編目、典藏、流通功能依然是圖書館核心業(yè)務(wù)，一旦中斷會造成嚴重影響，而其他外圍服務(wù)的重要性相對較弱。從館際區(qū)別來看，首都圖書館作為中心館，流通規(guī)模和社會影響力均為全市首位，應(yīng)當優(yōu)先保證首圖業(yè)務(wù)的連續(xù)與穩(wěn)定。雖然各區(qū)館所用的ALEPH500客戶端軟件與首圖一致，但會自行采購自助設(shè)備與第三方系統(tǒng)，可能選擇與首圖不同的提供商，因此其接口服務(wù)器應(yīng)當與首圖相分離，以防意外干擾。

根據(jù)上述“核心業(yè)務(wù)與外圍業(yè)務(wù)分離，首圖業(yè)務(wù)與區(qū)館業(yè)務(wù)分離”的原則，ALEPH500系統(tǒng)在正式部署時，采取分布式部署方式，共使用了3臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，7臺業(yè)務(wù)服務(wù)器，見表1。

表1 首都圖書館ALEPH500服務(wù)器清單

中心數(shù)據(jù)庫使用雙機組成了OracleRAC集群，實現(xiàn)高可用性和負載均衡，兩臺主機并行工作，當其中一臺發(fā)生故障時，將由其他主機接管其作業(yè)，待故障主機恢復(fù)正常后，集群又會為它分配新的工作任務(wù)[8]。

應(yīng)用服務(wù)器1號機專門承擔全市圖書館核心業(yè)務(wù)，包括客戶端應(yīng)用（采訪、編目、典藏、流通等）以及WEB綜合業(yè)務(wù)（打印書標、門禁、物流等）。2號機承擔首都圖書館自助設(shè)備與第三方系統(tǒng)連接（WIFI認證、電子閱覽、自助打印等）。3號機則承擔各區(qū)館自助設(shè)備與第三方系統(tǒng)連接。4號機運行WEB流通程序，主要針對基層社區(qū)館的流通人員使用。5號機對讀者提供OPAC綜合檢索服務(wù)。6號機作為測試服務(wù)器專門用于開發(fā)測試新功能，以及培訓演示操作。對于數(shù)據(jù)挖掘和分析的需求，又另設(shè)有數(shù)據(jù)中臺應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其數(shù)據(jù)庫與中心庫保持鏡像同步。

4.2 數(shù)據(jù)中臺

ALEPH500系統(tǒng)為了滿足數(shù)據(jù)挖掘的需求，特別設(shè)計了數(shù)據(jù)中臺結(jié)構(gòu)。所謂中臺即位于前臺應(yīng)用和后臺數(shù)據(jù)之間，是數(shù)據(jù)界面的一種架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)技術(shù)將數(shù)據(jù)從應(yīng)用界面復(fù)制出來，然后通過數(shù)據(jù)計算、加工，進而為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一標準和口徑的支撐平臺[9]。通過數(shù)據(jù)中臺，可進一步利用大數(shù)據(jù)技術(shù)及各種專業(yè)工具軟件等，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)分成、水平解耦，將公共數(shù)據(jù)有效沉淀。

該平臺單獨使用一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，具備基于數(shù)據(jù)庫日志的增量捕獲機制，實現(xiàn)源端數(shù)據(jù)庫到數(shù)據(jù)中臺貼源層的數(shù)據(jù)實時同步，而不對業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響和額外負載，進而對借閱數(shù)據(jù)進行充分的分析統(tǒng)計。

該平臺將充分利用首圖中心館的資源及數(shù)據(jù)資產(chǎn)，重點打造數(shù)據(jù)分析共享服務(wù)化和數(shù)據(jù)應(yīng)用工具化能力。轉(zhuǎn)變原有面向開發(fā)人員為主的傳統(tǒng)思路，構(gòu)建數(shù)據(jù)資產(chǎn)和數(shù)據(jù)服務(wù)目錄、自助式報表工具、數(shù)據(jù)探索區(qū)等面向普通用戶的開放性功能，達到吸引用戶看數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)的目的，促進數(shù)據(jù)中臺持續(xù)迭代、良性發(fā)展。

4.3 硬件設(shè)備與拓撲結(jié)構(gòu)

首都圖書館ALEPH500系統(tǒng)各業(yè)務(wù)服務(wù)器（見圖4）統(tǒng)一使用聯(lián)想xSystemX3850X5主機，配置為4顆E7-4820CPU，64GB內(nèi)存，600GBRAID1本地磁盤，安裝RedHatEnterpriseLinux5.10操作系統(tǒng)。

圖4 主機業(yè)務(wù)分擔示意圖

主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為兩臺IBM PowerSystem S822小型機，配置為20顆物理CPU，128GB內(nèi)存，通過HBA卡外接至獨立數(shù)據(jù)存儲陣列，安裝AIX7.1操作系統(tǒng)，并部署為OracleRAC集群。

數(shù)據(jù)中臺所用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為一臺IBMPowerSystem720小型機，配置為4顆CPU，64GB內(nèi)存，同樣使用HBA卡外接數(shù)據(jù)存儲，AIX7.1操作系統(tǒng)，部署相同版本Oracle。

4.4 安全設(shè)計

由于采取了互聯(lián)網(wǎng)直接訪問的方式，首都圖書館ALEPH500業(yè)務(wù)服務(wù)器的登錄方式事實上是向公網(wǎng)開放的，而北京市部分街道級圖書館，以及市內(nèi)24小時自助圖書館終端普遍使用動態(tài)IP接入互聯(lián)網(wǎng)，沒有固定IP地址，無法通過防火墻白名單的方式直接限制終端來源。這種情況下難以識別用戶的合規(guī)性，特別是WEB版應(yīng)用，此時系統(tǒng)的賬戶密碼便成為了唯一的驗證手段，防護能力有所欠缺。

而ALEPH500系統(tǒng)的WEB版應(yīng)用原本使用HTTP協(xié)議方式明文傳輸，存在著易泄露、易注入、缺乏完整性檢測的問題[10]，在公網(wǎng)中有可能被竊取數(shù)據(jù)信息，存在管理員賬戶泄露的安全隱患。

為增強ALEPH500系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的安全性，針對北京市公共圖書館網(wǎng)絡(luò)所使用的WEB版應(yīng)用進行了額外開發(fā)的工作，全面啟用HTTPS協(xié)議，通過SSL加密方式傳輸數(shù)據(jù)防止泄露，并增加了密碼重試次數(shù)限制功能，盡可能防止了惡意破解的行為。

4.5 效果驗證

首都圖書館ALEPH500系統(tǒng)自2017年4月正式上線使用，至今已逾兩年，其間整體運行情況良好，未出現(xiàn)重大系統(tǒng)應(yīng)用事故。系統(tǒng)各服務(wù)器負載平穩(wěn)，性能充裕，從未發(fā)生因性能瓶頸而造成的業(yè)務(wù)遲滯。

截至2020年初，以ALEPH500系統(tǒng)中的1號應(yīng)用服務(wù)器為例，針對服務(wù)器的性能監(jiān)測顯示（見圖5），其CPU和內(nèi)存使用情況在一周內(nèi)的峰值為30%左右，屬于合理區(qū)間內(nèi)。其他服務(wù)器數(shù)據(jù)與之類似，該結(jié)果驗證了前期業(yè)務(wù)分割的設(shè)計合理，很好地保障了北京市公共圖書館服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，并且為未來長期發(fā)展保留了充足增量空間。

圖5 ALEPH500服務(wù)器性能監(jiān)測數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

首都圖書館在部署ALEPH500系統(tǒng)的過程中，通過對服務(wù)的合理劃分，成功實踐了一種分布式部署方法，有效地支撐起了北京市公共圖書館計算機信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運行。新系統(tǒng)令館藏文獻信息更準確，聯(lián)采聯(lián)編、圖書預(yù)約、聯(lián)合檢索、自助借閱等服務(wù)更加高效便捷，業(yè)務(wù)系統(tǒng)開源性增強，更加適應(yīng)未來圖書館日益擴展的服務(wù)新手段、新內(nèi)容。新系統(tǒng)幫助北京市建立起了一套完整的公共圖書館總分館服務(wù)體系，優(yōu)化了北京市公共圖書館網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境，提升了北京地區(qū)公共圖書館計算機管理水平，進一步提升了北京市公共圖書館的技術(shù)能力與服務(wù)能力，能夠保障各級公共圖書館滿足市民多層次的文化需求。