深圳图书馆QoS规划探析

刘 磊

（深圳图书馆，广东 深圳 518036）

1 背景及概念

目前，深圳图书馆（以下简称深图）完成了全馆信息化基础硬件设施建设以及软件系统的试运行，搭建了服务于全馆的多个业务子系统。深图已经成为国内设备规模最大、系统功能最强的公共图书馆之一。

QoS（Quality of Service）即网络服务质量，原指网络提供更高优先服务的一种能力，包括专用带宽、抖动控制和延迟、丢包率的改进以及不同WAN、LAN和MAN技术下的指定网络流量等，同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其他流量的进程。网络必须满足QoS要求才能确保数据传输的适当服务级别。随着时代的发展，QoS被赋予了新的含义，比如科学设计硬件架构，以满足各种业务系统的需求，充分利用设备性能以达到节能减排的效果，进行安全加固、安全审计，给予关键业务充分的可靠、可持续性等等。

不难看出，QoS这个来自网络界的专业术语可以引申到现代图书馆信息化服务建设的方方面面。众所周知，现代图书馆已经步入数字图书馆时代，其服务质量的高低在很大程度上取决于QoS的优劣。

2 现代图书馆网络应用分析与QoS实践

2.1 核心数据库服务

核心数据库服务是图书馆的传统业务以及目前的所有创新型业务围绕的基石，QoS规划的重点在于同时满足高可用的持续服务能力、最高的安全性以及最高的性能表现。图书馆核心数据库的QoS规划见图1。

图1 核心数据库的QoS规划图

服务器：UNIX小型机系统是最佳选择，性能强劲，且架构基于多任务和易于扩展。可尽量配置高可用的双机集群系统，这样可大大减少非计划故障宕机时间。同时考虑到未来的业务发展，其性能应超前规划，如配置多颗CPU，大内存。安全方面应为系统管理员及数据库管理员设定单独的账户，严格审计登录行为。

网络及网络安全：配置双光纤网卡，达到故障冗余以及负债均衡的目的，在整个网络的防火墙端划分单独的网络区域DMZ区（非军事区），将核心数据库服务器放置在这个区域，严格控制访问IP以及端口，可以隔离来自外部网络以及内部网络的黑客入侵。

存储及备份：双光纤HBA存储卡多路径接入存储，这种情况需要在服务器端安装多路径软件，数据库用户表空间规划在存储系统上，安装数据库时采用裸设备方式，效率更高。

高端存储一般拥有快照功能，快照分为指针快照方式和克隆快照方式，一般核心数据库出于故障快速恢复、数据备份、大报表生成、软件测试等目的，可以部署克隆快照，将快照卷挂接至测试服务器，进行以上业务操作，能大大减轻对核心服务器的资源消耗。

备份可以使用如ORACLE自带的RMAN管理器，编写自动备份脚本，并通过备份管理软件备份至物理磁带库。

2.2 多媒体音视频点播服务

目前图书馆音、视频资源越来越丰富，音视频、点播服务、数字资源建设等工作日益繁重。多媒体音视频点播服务QoS规划见图2。

图2 多媒体音视频点播服务QoS规划图

图书馆需要从以下方面考虑优化服务：

在存储网络方面，目前市场上的ISCSI存储发展迅速，服务器连接存储仅需一块普通网卡，在数据中心机房搭建独立的ISCSI存储网络，服务器配置单独的网卡连接存储，流量与服务网络分离，无论是网络架构，还是存储网络架构均很方便将来扩展需求。

在服务网络方面，读者对音、视频服务质量的要求越来越高，因此点播服务占用带宽较大，服务器必须单独规划网段，甚至可以在每台服务器聚合捆绑两条千兆链路，并可使用随服务器携带的多路网卡智能捆绑和负载均衡软件以实现链路的冗余和高带宽。

在应用层面，视频点播软件通常具备多台服务器智能负载均衡功能，将负荷自动均衡到多台视频点播服务器上，同时也可根据服务器实际负荷量，对并发点播数进行限制，从而保证点播质量。另外，优秀的视频点播软件还具备资源调度机制，对于点播量较大的资源，会优先保存在本地硬盘上进行缓存，综合利用这些策略，科学地设置软件参数，可以在很大程度上提高服务质量。

在资源层面，对数字资源进行细加工，按照不同的编码格式存放，以便根据来自内网的点播和外网的点播请求进行区分，提供相对应的服务。

2.3 电子数据库服务与数字资源长期保存

为了有效提升数字资源服务质量，图书馆应考虑以下几点：

网络通道：在设计网络架构时，可为电子数据库服务网络应规划单独的VLAN，与其他服务网段隔离。图书馆一般都会设立独立的电子数据库阅览区，客户端最好也单独规划独立的VLAN，因为每个商业电子数据库都会在授权方面进行网络访问的IP控制。

服务器：这是QoS规划中的难点，主要有以下原因：（1）不少商业电子数据库对服务器环境要求不同，如有的需要服务器上安装SQL Server，有的需要安装Apache，这就需要配置多台电子数据库服务器；（2）电子数据库的使用率不同，因此，服务器的负荷大小有非常大的差异；（3）存储量要求不同，如深图引入的多种电子数据库中，数据量从几百兆到十几TB不等。

虚拟化技术可以很好地解决这些困难。如果存在多个单独运行某一个电子数据库的服务器，那么许多服务器的利用率可能只有10%～20%，虚拟化技术能大大减少需要的服务器数量，使得单个的服务器可以代替原先5个甚至更多的服务器，同时不会增加电力和制冷需要。专业的虚拟机软件如VMware还可以根据服务器负荷情况在服务器之间进行均衡，这种方式以充分发挥硬件本身性能为基础，不会增加电力和制冷方面的消耗。

存储系统：电子数据库服务的特点对存储的性能无特殊要求，可以考虑使用高性价比的IPSAN存储设备，存储量大，配置灵活，门槛较低，且具备SAN的优点，性能又相对较高，对于存放图书馆的电子数据库资源非常实用。

图书馆可适当地加以应用存储虚拟化技术，如Thin Provision（自动精简配置）技术。以往用户必须把存储空间分配给不同的用户和不同的应用，而每个用户和应用都需要分配额外的空间来适应未来容量需求的增长，因此实际上存储阵列中有大量的闲置存储空间。而Thin Provision技术则可以根据该用户或者该应用的容量需求现状，动态并且实时地改变存储容量资源的划分，从而更加充分地利用磁盘阵列的有效存储空间，降低用户在购置存储空间方面的成本。对图书馆而言，各种数据库需要不定期的数据更新，这种存储虚拟化新技术，可在很大程度上减轻图书馆规划存储时的烦恼。

应用系统方面：基于多种平台、结构各异的各种类型的数字资源成为了图书馆的重要收藏源。图书馆书目、题录、文摘、全文数据库、电子期刊数据库、电子图书数据库、网络数据库、自建的特色数据库等数字资源与传统的纸质馆藏文献共存，形成了丰富多样的数字图书馆馆藏体系。对此，深图自主研发了电子资源统一检索：此平台基于HTTP协议，采用URL和WEB页面分析技术，用于对图书馆购买的各种电子数据库及其他专业网络数据库进行统一检索。目前实现统一检索的有50多种中外文数据库，如CNKI的中国学术期刊、博（硕）士学位论文、报纸全文数据库以及重庆维普数据库、万方数据库、EBSCO、FirstSearch、INSPEC等。

2.4 城市街区24小时自助图书馆网络应用分析

2006年10 月，深图基于成熟的RFID（无线射频识别）技术和全面开展的自助服务，首次提出“城市街区24小时自助图书馆”的服务模式。该项创新型业务的出现，要求图书馆必须为其设计单独的网络架构，提供24小时不间断的服务，同时在机器上还应具备读者现金处理功能，故QoS规划考虑的重点是网络的高可用性以及数据传输过程的安全性。自助图书馆规划见图3。

深图为自助图书馆租用了25兆光纤线路，链路上采用中国电信提供的MPLS VPN加密专网服务，一方面保证了性能，另一方面考虑了安全性以及价格因素。

MPLS VPN网络即多协议标记交换虚拟专网，这种网络服务可以结合服务等级、流量控制等，为用户在公共IP网络上构建虚拟专网，满足自助图书馆与总部间安全、快速、可靠的通信需求，并能够支持数据、语音、图像等高质量、高可靠性多媒体业务。自助图书馆的数据包括业务数据以及监控数据，其中监控数据还包括监控视频，可以充分利用MPLS VPN的特性，提高服务质量。

图3 自助图书馆网络QoS规划图

服务器方面也主要从高可用性，高性能方面考虑，部署集群系统以支持24小时不间断业务，同时考虑到近几年可能大量部署，因此服务器应考虑扩展性因素；备份工作主要应针对服务的快速恢复，可以应用虚拟磁带库来备份系统及服务系统，虚拟磁带库数据传输速度快，连接方便，数据可靠性高，一旦服务端系统遭到恶意破坏，或者无法预计的故障，也可保证在最短的时间内恢复服务。

3 结束语

今天，图书馆信息化建设已经成为信息化社会的重要组成部分。面对新时代的机遇和挑战，现代图书馆业务不断创新，图书馆的服务方式以及服务理念都在不断地向前发展。科学的QoS规划能有效提升图书馆的网络服务质量，根据图书馆实际应用的多样化需求，制订科学合理的QoS优化方案，更好地为读者服务，正是图书馆核心价值的重要表现。

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