高等院校数字图书馆网络构建研究

徐　斌　于微微　冯　冲

〔摘 要〕对数字图书馆网络的构成要素进行分析,阐述了数字图书馆对网络环境提出的要求,并模拟构建了一个可行的异地办学高校的两馆网络架构,实现了信息共享。

〔关键词〕数字图书馆;网络;架构

〔中图分类号〕TP393 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-0821(2009)07-0095-03

A Study on the Construction of Digital Library Network in UniversitiesXv Bin1 YU Weiwei2 Feng Chong3

(1.Library,Binzhou Medical College,Yantai 264003,China;

2.Health Management College,Binzhou Medical College,Yantai 264003,China;

3.Library,Shandong Institute Business and Technology,Yantai 264005,China)

〔Abstract〕The present paper made an analysis of the constituent elements of digital library network.It expounded the requirements of the digital library for its network environment.A practical simulated construct was set up to facilitate the opening of branch schools of universities in areas other than the central campus,thus realizing information share.

〔Key words〕digital library;network;construct

随着高校规模的扩大和数字化校园的建设,各种网络服务、网络资源的建设和使用变得日益重要,已经成为高校正常运作必不可少的环节,同时也是衡量高校硬件水平和运行效率的重要参数。数字图书馆的建设便是其中重要的一部分,这就对图书馆的网络架构体系提出了更高的要求。数字图书馆的建设要实现其网络服务、网络资源的校园内部全方位共享,应采用三层交换技术,提供全面的QoS保障服务,使图书馆网络具备高可用性、高可靠性、高安全性、易管理、可扩展等特点。

1 数字图书馆对网络的需求分析

建设数字化图书馆已经成为所有高校的重要战略目标,是数字化数据资源中心建设的核心。数字图书馆是一个具有复杂内在结构的信息系统,它的特点是收藏数字化、操作电脑化、传递网络化、信息存储自由化、资源共享化和结构连接化,其技术基础是信息技术(主要是计算机技术、通信技术和网络技术),其依存条件是互联网络,因此网络环境的构建便成为数字图书馆建设的关键。

1.1 数字图书馆对网络环境提出的要求

图书馆网络的构建应该既能满足图书馆当前建设、应用和服务的需要,又要与数字图书馆的长远发展目标保持一致。

(1)图书馆网络建设的近期目标是利用稳定安全的网络实现传统图书馆各项业务的自动化管理,开展数字资源建设,完成高效便捷的信息推送服务。具体内容包括:与当前世界主流的设备、技术互相兼容;拥有成熟的安全解决方案,保障系统的可靠性和数据的安全性;为业内成熟的图书馆管理软件提供硬件平台,并保障其稳定运行;通过数字资源的挖掘、制作、存储、发布等途径建立图书馆的海量存储系统,为教学和科研提供丰富的电子期刊、电子图书和多媒体资源,并实现在线视频点播和异构资源整合检索;对于异地办学的高校,还要借助校园网实现两馆之间网络高速连接,信息同步,数据共享。

(2)从长远发展的角度来看,图书馆网络建设应有准确的规模、档次和技术定位。数字图书馆不可能一蹴而就,从科学发展和投资效益角度考虑,网络建设应从满足未来2~5年的发展需要出发,在保证性能的前提下注重设备价格,尤其是核心设备,分档次均衡配置,充分发挥其性能效益,重点把握其易扩展性,分阶段地逐次平滑升级,避免盲目求新,力争打造一个长期稳定、持续发展的网络环境,走在正确的数字图书馆发展轨迹上。具体内容包括:重视设备的易扩展性,保证未来更新设备的兼容性;重视网络规模的易扩展性,构建分布式异构网络平台,通过增删节点快速适应数字图书馆系统规模的变化。

数字图书馆网络的构建是一项复杂的系统工程,要深入调研,全面地分析论证,制定整套的工程计划和问题解决方案,尽可能地以极低的成本获得极大的可管理性,在保证安全可靠的前提下追求较高的性价比。

1.2 数字图书馆网络构成要素

数字图书馆网络应包括硬件设备、软件系统平台、数据库以及整体的网络体系结构等方面,围绕科学的网络结构进行规划,按照网络协议进行数据通信。

1.2.1 硬件设备

数字图书馆硬件设备主要包括服务器、存储设备、防火墙、交换设备、通信线路以及部分用户终端。通过完整的网络布线,利用各层交换设备,将提供资源和服务的服务器和存储设备与用户终端连接起来,并在恰当的位置安置防火墙以保证核心设备的安全性。

数字图书馆网络建设应采用三层交换技术和虚拟局域网技术作为核心交换技术,同时,基于网络层的访问控制技术和地址转换技术将为TCP/IP协议提供相应的网络安全保障。数字图书馆的数字资源建设十分重要,建设规模也相当庞大,因此用于存储大容量数字资源的海量存储系统无疑在图书馆网络硬件设备中分量十足,其技术成熟程度、访问速度、容量定位和可扩展性,在设备选型时都应作为考虑的重要因素。

1.2.2 软件系统平台

数字化图书馆构建规划中,软件系统平台应包括制作系统、发布系统和应用平台等部分。制作系统需实现数字资源的制作、加工和收藏等功能,发布系统是将图书馆的数字资源通过网络发布,应用平台则是读者用户进入数字图书馆进行一切活动的入口。数字图书馆的软件系统平台应遵循易用原则,既能提高工作人员的效率,避免出错,又要使读者一目了然,轻松地找到所需服务。另外,数字图书馆软件系统平台还必须实现各种数字资源与自动化管理系统的兼容,为读者提供异构检索。

1.2.3 数据库

在选择和使用数据库时应考虑数据库的易维护性、易升级性、开放性、通用性和可靠性。虽然自行开发数据库价格便宜,但其维护、升级、通用性都很差,因而在数据库的选择方案中应优先考虑选用性价比较高的大型商用数据库,如Oracle、Sybase等。

1.2.4 体系结构

当前软件体系结构上以C/S结构、B/S结构和三层结构为主。综合考虑互联网整体环境的日益完善、网络规模和软件系统的可扩展性和灵活性、初期投入和维护成本对比,图书馆软件体系结构应选择B/S结构或三层结构等更加适应长期发展的主流体系结构。

2 数字图书馆网络的构建

借鉴以上所列数字图书馆网络架构所必备的硬件设备、软件系统平台、数据库、体系结构等要素,模拟设计一个异地办学高校的两馆网络架构体系。其中,两馆一主一辅,借助校园网高速连接,实现资源共享。

2.1 网络拓扑结构

网络系统采取三层交换结构设计。在东校区的主馆内构建一个完整的图书馆主控机房,配置必需的服务器和存储设备,西校区的图书馆则无需配置专门的机房和核心设备,只设用户终端。东校区的用户可通过所在地点的接入层交换机以及相连的汇聚层交换机,将访问请求发送至核心交换机,到达相应服务器来存取数据,西校区的用户则需在将访问请求发送至汇聚层交换机之后,借助校园网的高速连接线路到达东校区的核心交换机以及相应服务器。当然,任何访问都要经过防火墙的允许才能安全通过。网络拓扑结构如图1所示。

2.2 网络构建条件

数字图书馆网络需要多台服务器来提供自动化管理系统、电子图书、电子期刊、多媒体资源、特色资源、虚拟参考咨询、终端管理、WEB等服务,面对的都是较为频繁的数据读写和网络吞吐,应选择高性能、稳定的企业级服务器,并以RAID5的方式组建硬盘系统以保证服务器的数据安全。其中,图书馆自动化管理系统负责图书馆书刊的采购、编目、典藏、流通、剔旧整理以及馆藏书目信息的检索等业务,属于关键应用服务,应采用双机或多机集群模式,通过设备和网络的冗余来防止单点故障的发生,提供不间断服务。

海量存储应采用SAN技术的存储设备,根据图书馆的规模、信息量的多少和使用频率来选择合适的、扩展性好的存储系统,借助光纤交换机和光纤通道卡与服务器连接,存取速度快,共享性好。海量存储的硬盘通常采用光纤硬盘,但考虑到经费投入问题,可根据需要使用部分价格较低的SATA硬盘来存放使用频率较低的数据。

网络核心交换机必须是大容量、高带宽、高背板速度、高可扩展性的企业级交换机,支持多 种VLAN划分方式,具有快速的第三层转发能力,支持多种路由协议和多种路由算法,保证主干网络的高性能和大吞吐量。同时,为确保主干网络的不间断性,核心交换机必须具有冗余的电源和引擎配置,避免单点出错。接入层交换机应具有多个以太网口,支持VLAN划分和多个交换机的堆叠。

数字图书馆网络安全也十分重要,应慎重选择和正确配置防火墙,安装功能强大的杀毒软件,并有效配合实时入侵检测等方案提高网络的安全性。

基于以上考虑,本文模拟构建的网络模型配置方案如下:

(1)核心交换机1台采用北电网络Baystack5510-24T,汇聚交换机2台采用全部光口的北电网络Passport 1624G,接入层交换机10台采用北电网络Baystack425-24T。

(2)HP PC服务器DL580 10台,各配SCSI硬盘3块,做RAID5以增加服务器的安全性;其中8台各配光纤通道卡2块,另外2台各配备2块以太网卡。

(3)HP MSA500G2磁盘存储阵列2台,分别配备SCSI硬盘3块,做RAID5以增加存储的安全性;与磁盘存储阵列配套的SCSI线4根,直连心跳线1根。

(4)10T容量的日立HDS AMS200光纤存储阵列1套,其中6T容量使用光纤硬盘,4T容量使用SATA硬盘;光纤交换机MCDATA ES-4400 2台。

(5)天融信NGFW4000防火墙1台。

(6)山特C10KS不间断电源1台。

(7)Windows2003操作系统1套。

(8)汇文图书馆管理系统1套。

(9)Oracle 10g数据库1套。

(10)光盘柜5个,KVM控制器3个。

(11)用户终端50台。

其中2台双网卡的HP DL580服务器与2台HP MSA500G2磁盘存储阵列连接构建双机集群,用以支持图书馆自动化管理系统。另外8台HP DL580服务器各自通过2台MCDATA ES-4400光纤交换机与日立HDS AMS200光纤存储连接,数字资源存放在海量存储设备中,通过服务器对外提供服务。

2.3 网络安全保证

数字图书馆网络初步构建完成之后,需要确定一系列安全隐患解决方案。如:正确使用UPS,保证核心设备外部环境的稳定;熟悉防火墙的功能及安全策略配置,及时升级服务器杀毒 软件和软件防火墙,实时检测网络入侵;通过IP地址、VLAN ID、MAC地址的绑定,保证用户信息的安全,并能及时发 现网内病毒源;结合用户控制访问列表,实现基于用户的良好管理能力;通过Diffserv与端 口限速功能,实现部分服务的QoS保证,防止流量攻击导致的网络瘫痪;同一系统平台针对 不同需求的用户开设不同权限,避免误操作带来的安全隐患等。

3 结束语

数字图书馆网络的合理构建在数字图书馆的建设,乃至整个高校的发展过程中的地位都是无法替代的。当然,数字图书馆网络构建完成之后,其成功运行的关键还是人才问题。虽然数字图书馆以信息技术和设备代替了许多传统意义上的工作,但无论是资源数字化的转换、挖掘、收藏及深化整合,还是自动化管理方式和服务方式都包含着更多的智力和知识因素,对工作人员的综合素质提出了更高的要求。本文模拟的异地办学高校两馆之间高速连接网络的构建方案是切实有效的,根据实际的规模和需求略作调整,完全可以构建实际的图书馆网络,再配合科学完善的管理体制和专业人才汇聚的团队,就能够最大程度地发挥数字图书馆网络的作用,助推数字图书馆事业的发展。

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