基于云计算的移动图书馆系统的研究与设计

朱朝晖 王翔 周冠宇

摘要数字图书馆的发展已进入了云计算的新时代，可为读者提供更新更全面更安全的服务。移动通讯技术的迅猛发展，使基于云技术建立在移动终端上的移动图书馆系统成为数字图书馆系统研究的一个新的方向与分支。文章提出了一个基于云服务的图书馆系统模型，探讨了基于云计算的移动图书馆系统的主要功能和系统架构。

关键词云计算数字图书馆移动通信移动图书馆

1引言

云计算是一种将分布式处理(Distributed Com－puting)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)以及互联网技术结合起来的新的IT资源提供模式。这种新的IT技术对于作为拥有海量图书资源的图书馆行业而言，在带来机遇和挑战的同时，也面临着一种较大的冲突与考验。

从2008年开始，云计算技术在图书馆行业的应用与研究，像它在其它行业一样得到重视和发展。2009年被认为是“云计算”元年，2009年9月，图书馆前沿技术论坛在上海举行了“云计算与图书馆”专题研讨会。经过两三年的发展，数字图书馆已进入了云计算的新进代，云计算正在重塑图书馆生存和发展环境，并推动图书馆自身重大变革，使图书馆信息服务进入了一个新的发展阶段。

云计算技术与移动通信技术的结合是一种新的趋势所向。移动通信技术和移动互联网的发展，让越来越多的传统互联网用户开始使用移动互联网服务，甚至于一些不用互联网的用户也开始享用移动互联网服务。在过去的2010年，人们通过iphone 4和ipad体验到了三网融合带来的移动互联生活。云计算简化了IT架构的实施，应用云计算模式将从根本上改变图书馆信息获取、保存的方式及服务理念，基于传统互联网的图书借阅、浏览服务以及一些个性化服务，完全可以延伸到读者的移动终端上。

下文将提出一个基于云服务平台的移动图书馆的系统模型，并对移动图书馆的基本服务功能和系统构架、接口进行描述。

2基于云计算的图书馆系统

移动图书馆系统只是图书馆系统应用的一个子系统，其是在图书馆系统的公共架构上搭建起来的。图1是基于云计算的图书馆系统的一个总体模型。

(1)基础设施服务(IaaS)

把图书馆物理资源如服务器、存储系统、交换机、路由器等，将这些资源网络化、虚拟化，并以服务的形式提供出来，这是“云”的底层的基本能力，称之为云基础设施或者基础设施，即服务IaaS(Infrastruoture as aService)。

(2)基础服务平台与应用支撑平台(PaaS)

PaaS是提供动态数据服务的云，包括对原始数据、半结构化数据和经过处理的结构化数据进行管理、分享、组织、转换、分析、挖掘、搜索等。这是较高级的能力，把资源连同计算能力和领域知识组织技巧一起提供，称之为平台，即服务PaaS(Platform as aService)。

在该模型中，基础服务平台(Paas)提供对数据库和应用环境的服务；应用支撑平台(PaaS)提供对图书馆系统的核心功能模块如统一认证、服务注册与集成、计费、安全等服务。

(3)业务接入

这里是指各种应用系统，可以提供SaaS服务平台。该SaaS服务平台直接面向图书馆提供最终的应用服务，如馆际互借SaaS服务、参考咨询SaaS服务、科技查新SaaS服务。从图中看出。移动图书馆系统作为一个应用子系统，是图书馆系统业务接入的来源之一。智能终端或手机、平板电脑是一种瘦客户终端，计算和海量搜索交给云端完成，给予移动终端“轻负载”。

这种基于云计算的图书馆系统，底层虚拟化云架构解决了海量存储及搜索效率问题、服务器工作负载自动均衡问题、高低峰访问系统利用率问题。

3基于云计算的移动图书馆系统功能

第三代移动通信技术(3G)日渐成熟，移动终端业务正在不断更新和发展，这种发展加速了图书馆业对能够超越地理空间限制的移动服务的迫切需求。

基于上面讨论的云计算的图书馆系统模型，下文对移动图书馆系统的功能进行讨论。

移动图书馆的内容包括：跨媒体内容转换机、移动图书馆业务认证系统、运营商接口通信机。移动图书馆系统的用户，通过移动互联网，以移动设备上的客户端访问图书资源，系统应能根据业务策略限制用户的资源访问。

系统旨在提高图书馆的利用率和服务水平，满足用户随时随地获取图书馆服务的需求。移动图书馆系统依托成熟的无线移动网络、互联网以及多媒体技术，使人们不受时间、地点和空间的限制，通过各种便携移动设备(手机、PDA、手持阅读器、平板电脑、MP4等)方便灵活地进行图书馆的信息查询、浏览和获取资源内容的服务。

移动图书馆系统逻辑结构如图2所示：

用户通过电信运营商的通信网络使各种便携移动设备接入到Internet，从而达到访问图书馆服务的目的。为了方便移动终端的使用，需为移动终端适配适合的门户来提供服务，即需要将可供计算机访问的门户网站适配成符合移动终端使用的门户。同时需提供认证鉴权的部分来实现移动终端特征码与读者ID的转换，方便用户通过移动终端直接接入图书馆门户系统。

移动图书馆系统由三部分组成，详细功能如下：

(1)跨媒体内容转换机：完成门户网站的适配，将门户网站的功能转换为适合移动终端使用的功能，如将1024*768的页面转换为适合终端的页面，以适应移动终端的多种操作系统；同时与门户后台连接，完成业务请求的转发与应答。

(2)业务认证系统：完成移动终端特征码与图书馆系统读者ID的互转换功能，用户通过移动终端访问图书馆系统时，自动将移动终端特征码与读者ID进行匹配，完成自动的鉴权认证。

(3)接口通讯机：完成与电信运营商的对接，用户是通过通信网接入Internet的，即用户首先通过电信运营商的系统才会进入到图书馆系统中，这就需要一个接口机来完成与电信运营商的对接。

4基于云计算的移动图书馆系统架构设计

移动图书馆系统的架构在基于云计算的图书馆公共模块之上，由四层构成，分别是门户展现层、业务应用层、业务管理层、格式适配层，如图3所示：

对各层的具体功能阐述如下：

4I1门户展现层

用户通过门户展现层提供的各种访问方式使用手机阅读业务。手机阅读业务共包括WAP门户、手机客户端门户、手持阅读器门户、Web门户、管理门户。不同的门户针对不同的用户群为用户提供不同的访问方式。

(1)WAP门户

WAP门户通过B／S模式为用户提供内容访问方式，WAP门户能够支持多首页浏览功能，用户登陆后直接进入用户自行设定的首页。用户可以自行在各首页中任意切换。

(2)Web门户

Web门户通过B／S模式为用户提供内容访问方式。

Web门户主要针对互联网用户，只提供在线阅读，不提供书籍下载功能。用户登录后可自动设置页面风格。

(3)移动终端客户端门户

移动终端客户端通过C／S模式为用户提供内容访问方式，移动终端客户端面向的客户群主要是高端智能手机用户和能够支持客户端阅读软件的普通手机用户，能为用户提供电子书下载和管理功能。用户首次登陆时，系统检测用户的手机型号，根据型号参数，自动匹配不同的页面。

(4)专用阅读器门户

专用阅读器门户采用C／S模式为用户提供内容访问方式。

(5)管理门户

管理门户主要为业务管理提供入口，主要提供运营方相关人员登录进行产品管理、页面管理、模板管理、资源管理、统计管理等各项后台管理功能。

4I2业务应用层

业务应用层是用户登录站点后可以进行的一些操作和应用的集合，业务应用层主要包含在线阅读，用户下载，个人空间等16项功能。

(1)在线阅读

用户通过Web／WAP门户阅读时，点击系统在Web／WAP门户上预先定义好的若干阅读标签，手机阅读平台根据标签内容和内容编码获取内容数据供用户阅读。

用户通过客户端门户／专用阅读器门户进行内容阅读时，客户端软件，专用阅读器软件与手机阅读平台之间通过预先定好的内容获取接口进行内容的获取。

(2)用户下载

客户端门户和专用阅读器门户提供用户下载功能。下载的电子书必须经过版权保护管理模块(DRM)加密，用户在进行内容下载同时，还需下载与内容相关的版权证书和内容解密密钥。版权证书和内容解密密钥也通过加密传输。

(3)客户端下载

在Web门户和WAP门户上提供客户端下载功能。通过设置客户端下载链接把下载地址指向下载服务器实现客户端软件的下载。客户端软件在开发制作完成后可以通过手机阅读平台上传到下载服务器上供用户下载。在上传时需要填写客户端软件的版本信息、适配的机型等信息。

(4)流媒体播放

流媒体播放模块支持有声读物的流式播放方式，支持通用协议及文件格式。供用户在线收听喜欢的有声读物。

(5)个性化服务

个性服务包括：平台导航、在线订购、书签应用、个人空间、智能推荐、试读体验、用户互动、排行榜、最近阅读等功能。

4I3业务管理层

包括栏目策划、内容策划、页面定制、排行策略、热门推荐、关联推荐、产品上架、终端适配等。这里重点介绍一下终端适配。

终端适配管理维护终端适配类型与终端型号之间的对应关系。

终端适配参数包括：

◆终端适配类型：终端适配类型根据用户终端能力对终端型号进行分类，用于制作人员对不同大小、格式但是内容相同的图片、音乐进行终端适配；

◆分辨率：该终端适配类型对应的图片分辨率区间，如：大于等于101*80小于128*128；

◆图片格式：该终端适配类型对应的图片格式，如：jpg；

◆音乐格式：该终端适配类型对应的音乐格式，如：midi；

◆终端支持的接收信息能力：彩信、WAP(WAP－push)；

终端适配类型管理功能包括适配类型的修改、增加、删除。

4I4格式适配层

格式适配层将图书资源中各种格式的数字图书转换为移动终端可支持的格式，如：HTML、TXT、JPG等。目前图书馆中的数字图书主要有以下格式：

(1)PDF文件格式

PDF(Portable Document Format)文件格式是Adobe公司开发的电子文件格式。这种文件格式与操作系统平台无关，目前已成为数字化信息事实上的一个工业标准。

(2)CAJ文件格式

CAJ(Chinese academic journal)是清华同方公司的文件格式，中国期刊网提供这种文件格式的期刊全文下载，可以使用CAJViewer在本机阅读和打印通过“全文数据库”获得的CAJ文件。

其它的格式有：TXT，CEB，STK，PDG，SEP，XPS，WDL，NLC，CHM，OEB，LIT，XEB，EBX，RB，PDB等格式，不再一一介绍。

5移动图书馆系统的接口设计

移动图书馆系统采用规范的接口和协议，保证系统各组成部分的协同一致，具备可兼容、易移植的系统平台；对外接口的具有很强的开放性，支持与运营商之间的连接。

移动图书馆系统提供的外部接口如图4所示。

(1)与运营商接入管理平台接口

移动图书馆系统通过该接口完成鉴权计费功能，主要包括订购通知和订购关系同步等功能，具体可以参考不同运营商的接口规范。

(2)与WAP／Web网关接口

移动图书馆系统通过此接口完成用户WAP页面浏览功能。手机客户端到系统平台的接入由WAP／Web网关承载。

(3)与手机客户端接口

移动图书馆系统通过该接口完成用户客户端和专用手持终端登录注册、个性化／个人空间、内容信息同步、内容下载、内容搜索，在线阅读、业务订购、互动阅读、数据同步等功能。

(4)与图书馆接口

移动图书馆系统通过该接口获取图书馆中的数字图书资源。

6结束语

本文提出的基于云计算的移动图书馆系统的模型与系统架构，是基于深圳大学城图书馆、深圳大学图书馆、深圳图书馆三馆共建深圳科技文献平台的项目提出来的。模型与框架具有动态和自适应的系统组成能力和集成机制，具有很强的自治性，能实现分布式数字图书馆服务的虚拟化、实现更大程度的资源共享和协作。底层虚拟化云架构解决了海量存储及搜索效率问题、服务器工作负载自动均衡问题、高低峰访问系统利用率问题。但云计算技术与移动图书馆都是新的研究领域，系统的分布式调度、资源整合、响应能力、安全性等，都有待我们进一步研究。