数字图书馆云计算平台效能评估指标体系研究

●马晓亭 a，陈 臣 b（兰州商学院 a．信息工程学院；b．网络中心，兰州 730020）

1 数字图书馆云计算平台效能评估内容与原则

1.1 数字图书馆云计算平台效能评估内容

数字图书馆云计算平台效能评估内容主要包括云计算平台基础设施架构的科学性、云计算平台的安全与可靠性、云计算平台易用性与读者满意度、云计算平台可扩展性与兼容性、云计算平台建设与维护的经济与低碳性5个方面的内容，主要涉及云计算平台建设、迁移、运营、维护、升级的信息系统各个生命周期环节。同时，评估内容应涉及云计算、云存储、云虚拟化、云平台智能化与自动化管理等核心技术，紧密结合云计算服务大规模、超级计算、高可靠性、按需服务、易扩展、经济低碳的服务特点，确保评估内容系统、全面、多角度，对数字图书馆云平台建设具有前瞻性与指导性意义。

1.2 数字图书馆云计算平台效能评估原则

数字图书馆云计算平台效能评估指标体系应符合云计算技术规范与云数字图书馆迁移、建设实际，位于不同国家的数字图书馆云计算数据中心，应遵守相关国家网络与信息系统管理相关法律法规，评估指标内容明确且评估数据易于收集，数据具有易处理与易量化特性，能够借助计算机进行数据仿真及定量计算。同时，各评估子指标可独立评估与反映数字图书馆云计算平台的核心内容，具有较强的独立性且不与其他子指标评估内容交叉、重叠。

在数字图书馆云计算平台效能评估过程中，要坚持云计算平台科学评估方法、评估指标体系、云计算平台应用实际相结合，坚持发展的眼光与理论引导相结合，坚持定量评估与定性评估相结合，确保评估过程的系统性、客观性、可操作性与实用性，科学、正确、全面、系统地反映数字图书馆云计算平台的建设、运营、维护与发展实际。

2 数字图书馆云计算平台效能评估指标体系的建立

2.1 评估指标体系的建立原则

评估指标体系的科学性、准确性、易操作、经济性是有效评估数字图书馆云计算平台效能的关键。在评估指标体系建立过程中，要坚持全面性的原则，评估内容应覆盖云计算平台建立、管理、运营、维护的各个环节，不能“扬长避短”而降低评估可信度。其次，应坚持客观性和系统性的建立原则，确保评估指标满足不同云结构模式、不同地域环境、不同云服务方式、不同云系统管理方法的数字图书馆云计算平台，能够从系统整体角度出发来分析、评价。第三，要确保指标体系易用性、经济性原则，所建立的评估指标易于量化和定量分析、计算，有较低的复杂度和主观随意性。［1］

2.2 数字图书馆云计算平台效能评估指标体系

数字图书馆云计算平台效能评估指标体系由4项子指标组成，各评估子指标内容与所占分值、评估指标获取方法如表1所示。

表1 数字图书馆云计算平台效能评估1级指标

2.2.1 云计算平台基础设施架构科学性与标准化和兼容性

云计算平台基础设施架构科学性决定了图书馆云计算系统的运行效率，关系到能否通过科学、有效的云平台组织与运营管理模式，在确保数字图书馆基础设施云计算平台、云存储平台、云管理平台、读者云服务平台高效运营的前提下，保证图书馆云计算平台信息系统整体高效、安全、稳定、经济地运行。同时，云计算平台基础设施架构的科学组织形式，是确保云计算平台按照用户需求合理分配云计算资源，在降低建设、运营、维护与升级成本的前提下，保障图书馆云系统高效、安全、经济、低碳地运营。

云计算平台的标准化与兼容性水平，反映了图书馆云计算系统与其它云系统交互、融合与云迁移的能力。当图书馆云计算平台通过增加设备来扩展云系统规模与升级云计算性能时，在增加云系统基础设施结构与管理复杂度后，可有效融合符合云标准化规范的基础设施设备，同时不会较大程度地降低云系统的运行效率与可管理性，能够以集群化和模块化管理思想按需、弹性、低成本、可扩展地分配与高效管理云系统资源。云计算平台基础设施架构科学性与标准化和兼容性评估指标如表2所示。

表2 云平台基础设施架构科学性与标准化和兼容性评估2级子指标

（1）IT基础设施结构复杂度与可控性。图书馆云计算平台组织结构清晰、简单，易于规划、管理、控制、维护，有较低的云系统结构复杂度与可控性。

（2）云系统设备标准化与兼容性。云系统基础设施建设与设备采购符合相关云应用标准与规范，可兼容所有符合云规范的硬件、软件、云应用平台。通过增加硬件设备方式来扩展云应用系统规模与云计算能力后，云系统仍然具备较低复杂度与较高可控性。

（3）系统平台云计算效率。图书馆云计算平台具有较高的云计算效率，可根据读者开展云阅读活动对计算资源的需求情况，适时进行云资源的动态分配。

（4）云应用响应时间与效率。图书馆云系统平台具有较低的云系统响应时间和较高的云计算、云存储、云系统管理效率。

（5）云平台对异构系统的支持能力。云平台对不同的操作系统与云应用程序均有较好的支持能力，能够满足图书馆云计算、云存储、云应用对操作系统友好性与效率的不同需求，支持相应的操作系统与云应用平台安全、高效、稳定、经济地运行。

（6）云计算平台可控性与可靠性。云计算平台具有较高的自动化、智能化管理水平，具有较低的云系统与数据中心内部网络故障率，安全可靠性高，用户易于采用远程登陆方式进行管理、控制。

（7）云数据中心网络可用性。云数据中心网络具有较高的安全、可靠性，网络内部采用1000 M及以上带宽的光纤网络进行数据传输，具有高速、低误码率、低延时、易拓展的优点。

（8）云系统建设、维护、升级投资收益率。系统云计算、云存储性能优异，具有较高的管理和运营效率，云系统建设、维护、升级投资收益率高。

2.2.2 云计算平台基础设施结构与云应用的安全性

随着图书馆云阅读服务的发展与读者对云计算要求的提高，开展云阅读服务的内部云应用平台与外部网络环境发生了较大变化，云基础设施结构复杂、云应用模式多样化、网络威胁增多、黑客攻击方式与目的多样化是云计算环境下数字图书馆面临的主要安全隐患。

在确保云应用平台与软件效率的前提下，加强云计算平台基础设施结构安全、科学、合理、可靠性建设，是保障读者安全、高效、便捷、满意地开展云个性化阅读活动的前提。根据云计算平台基础设施架构与云应用安全性建设需要，以及不同安全因素对云系统、云应用和读者阅读满意度影响的程度，所建立的图书馆云计算平台基础设施架构与云应用安全性2级指标体系如表3所示。［2］

表3 云计算平台基础设施架构可靠性与云应用安全性评估2级子指标

（1）云操作系统内核安全性。云操作系统是云基础设施硬件设备与云应用程序工作、运行的系统平台，关系到设备与云应用的安全性与管理效率。确保读者云应用和数据安全，其核心是保证云操作系统内核安全。在操作系统对硬件与软件资源的管理中，应确保资源既有连续性又有相对独立性，当对云资源进行调配时不会涉及云系统的内核资源。

（2）云虚拟化应用与管理安全性。虚拟化技术虽然提高了云系统资源管理、分配、使用效率，但相比设备物理隔离而言，这种系统资源逻辑隔离增加了资源的管理难度与风险。云图书馆在CPU、内存、硬盘空间、网络设备的逻辑管理上，是否根据云应用需求与云安全需要，为安全标准高的云应用与用户分配独立的CPU、硬盘等物理空间。而对于安全等级较低的云应用则采取虚拟化方式管理逻辑空间，确保在同一云服务商设备上，云图书馆与其它云应用租户在物理与逻辑上安全隔离。

（3）云系统访问者身份的安全管理。图书馆云计算平台访问者通常为云图书馆管理员、读者与非法用户。在传统安全防护措施的基础上，应重点关注是否采用数据加密、V P N、访问者身份认证、用户权限管理、防火墙、安全存储、密钥管理、数据隔离与备份、威胁管理策略等安全管理模式，来提高云系统的主动防御与访问者身份管理能力。

（4）云基础设施安全性。图书馆云基础设施安全主要包括云数据中心网络系统、云计算与云存储主机、管理终端服务器等基础设施资源的安全。是否按照系统功能将云网络与云基础设施资源划分为不同的集群系统，采用基于生命周期的云信息系统基础设施安全风险管理模型，不断强化、规范基础设施资源与云应用的安全管理和建设有效的安全防御系统，并对云平台的系统脆弱性与云威胁防御系统进行检测，来确保云平台自身的健壮性。

（5）核心数据管理的安全有效性。图书馆云系统核心数据主要有读者资料、云系统管理与维护数据、云图书馆业务数据、云系统维护与读者访问密码等数据。是否对访问核心数据用户进行身份与访问权限认证，在数据远程传输与存储前进行不同复杂度的数据加密，并采用VPN等安全的数据传输方式。

（6）审查系统日志。云系统日志反映了图书馆云系统硬件、软件和云操作系统问题的信息，同时还可以监视系统中发生的事件。管理员可以通过它来检查错误发生的原因，或者寻找受到攻击时攻击者留下的痕迹。云图书馆应把对日志的人工审查和自动化审查相结合，建立起有效的日志记录、查看、报警策略，利用所获得的日志信息对云系统基础设施硬件、云应用、访问者和访问行为进行分析，及时修改云系统管理、操作、云应用、用户访问控制策略中存在的安全隐患，提高云系统对新威胁的即时防御与自动报警能力。

（7）图书馆云应用安全管理。图书馆读者云阅读应用服务具有云系统资源性能与安全要求高、个性化服务、服务模式多样化、服务质量与读者需求快速增长的特点，对云应用管理效率与安全性有较高要求。是否建立起有效的云应用安全与人员管理策略，是否制定安全维护规章制度与运营维护SLA（服务等级协议），以及当发生安全事件后采取健全有效的应急响应机制及流程（包括安全事件的等级划分、处理流程、事件上报等规范要求）。此外，还应建立有效的读者云应用认证、授权、账户管理、安全审计制度，从读者访问管理环节入手来提高图书馆云应用安全。［3］

（8）云平台安全监测与突发事件处理。具备完善的云平台安全监测系统与突发事件处理预案，当安全事件突发时能够高效、准确、快速、可靠地预测安全威胁，并及时恢复云系统功能。

2.2.3 图书馆读者个性化云阅读服务与云应用效能

云计算环境下，数字图书馆读者阅读服务由传统简单的数字文献检索、传递方式，转变为以视频、图片、声音等多媒体方式为核心的，以开设站内E mail、图书馆视频会议、云用户管理服务系统、Web托管、云应用程序开发、视频托管、数字图书馆安全防范、公用的应用程序组件、基本的办公应用程序、批处理应用程序等个性化云应用服务。

图书馆读者个性化云阅读服务与云应用效能是评估图书馆云计算平台效能的核心评估指标，应以云服务的类型、性能、读者满意度、云服务的应用与管理效率为主要评估内容。所建立的图书馆读者个性化云阅读服务与云应用效能2级指标体系如表4所示。

表4 读者个性化云阅读服务与云应用效能评估2级子指标

（1）读者个性化云阅读服务类型。读者对数字图书馆个性化云服务类型与服务质量的满意度，是评价图书馆云服务质量的核心条件。在个性化云服务类型选择上，除包含传统数字图书馆简单的数字文献阅读服务外，应根据云环境读者阅读需求，为读者提供多媒体形式的阅读方式。此外，还应满足用户增强读者与作者、读者之间的信息交流需要，开通站内Email、用户博客、读者办公应用程序、批处理应用程序以及用户定制的个性化阅读服务。

（2）云应用增值服务种类。除满足读者个性化云阅读服务需求处，云图书馆还应根据图书馆管理需要与用户需求，开展形式多样的云应用增值服务。主要服务内容有图书馆网络视频会议、云用户管理服务系统、Web托管、云应用程序开发、视频托管、数字图书馆安全防范、公用的应用程序组件、基本的办公应用程序、批处理应用程序、BSS等个性化云应用服务。

（3）数据库云存储、检索效能。数据库云存储、检索效能决定了图书馆开展云阅读服务的安全性、效率、可靠性与服务质量。云图书馆存储区域网络应具有较高的传输带宽与传输效率，云存储系统必须支持海量存储与动态扩展。同时，利用虚拟化技术加强云存储区域资源管理，提高云存储、检索系统的可操作性和智能化水平。

（4）云综合性应用平台性能。为了提高云数字图书馆用户个性化服务与云应用自主定制能力，应创建云综合性应用平台，来满足图书馆管理员在此平台上运营、开发、部署新的云应用需求。云综合性应用平台应具有较强的可控性、可用性与可移植性，为开发者提供更灵活的开发平台和程序语言的选择与支持，管理员能够根据自己的需要选择相应的数据库、业务功能与开发工具。

（5）传统图书馆向云计算环境的可迁移性。传统数字图书馆服务与应用程序向云计算环境的可迁移性，是保证云图书馆服务安全、高效、连续、经济的关键。应制定有效的传统图书馆云迁移策略，明确云迁移的内容、程序、步骤与要求，保证迁移后图书馆云服务具有较高的效率、安全、连续性，确保将传统数字图书馆基础设施资源、用户服务模式、系统应用与数据管理方法，合理、有效、安全、无缝地迁移到云计算环境中。

（6）云应用的效率与可管理性。数字图书馆云应用效率是影响读者云阅读活动满意度与阅读成本的核心因素。决定云应用效率的主要方面有是否采用虚拟化技术来管理和精简优化操作系统与云资源，来保证云计算、云存储、云网络、云内核有较高的应用效率。其次为云图书馆分布式数据库系统是否具有科学存储和数据管理方案，具有安全、高效、可靠、经济的特点。第三，是否实现了对云资源的动态分配、调度和自动管控，是否具备较高的智能化管理水平。

2.2.4 图书馆读者云应用平台服务标准与方式

云计算环境下，图书馆云应用平台服务方式总是随着读者的需求和云计算技术的发展而不断改变、发展、创新，读者在云阅读活动中有较强的阅读自由和较广阔的阅读空间，地域、空间、时间、技术、成本等因素对读者云阅读满意度的影响力不断降低。

对云计算环境下数字图书馆云计算平台效能的评估中，图书馆读者云应用平台服务方式与服务标准是评估指标的核心内容，关系到图书馆云系统基础设施组织方式、云应用平台内容结构与服务模式、运营成本、效能与读者满意度。所建立的图书馆云应用平台服务标准与方式2级子指标体系如表5所示。

表5 图书馆读者云应用平台服务标准与方式评估2级子指标

（1）云应用服务的安全性与连续性。云应用平台系统与云应用程序有较高的安全、健壮性，能确保所有的云阅读服务优质、不间断地为读者提供云阅读服务，当发生安全事件时有完整、有效的应急预案和弥补措施。

（2）云应用开发平台的开放性。图书馆云应用开发平台可以依据读者云阅读需求，支持第三方软件与开发群体进行云应用二次，具有较强的开源性与开放性，可以为新的云应用程序提供包括开发、测试、项目管理等系列云服务支持。

（3）Paas平台结构及服务性能。Paas平台能够为图书馆管理员提供强大的开发分析和集成支持平台，并集成Web服务和数据库，为云应用研发团队提供共享代码和预定义服务，可以界定、更新和跟踪设计人员、开发、测试、质量控制。

（4）云应用与云服务的可管理性。云计算平台应具备开放的应用编程接口（API），拥有强大的云系统配置、客户管理、计费、系统管理、目录、安全管理能力。云应用与云服务管理系统应具备较强的管理能力和较低的系统复杂度，可以管理所有的物理资源、虚拟设备、应用模板和云服务，并支持读者自主管理所建立的虚拟空间、云应用和访问者。

（5）云应用平台的终端支持能力。随着通信技术与计算机技术的发展，读者开展云阅读活动的方式向多种终端模式、多种阅读方法、多种通信手段转变。云应用平台应具备较高的阅读终端兼容性与云阅读需求支持能力，在满足云终端设计高安全、小体积、低能耗、智能化需求的前提下，为阅读终端提供强大的云计算与云存储能力。

（6）动态工作负载和资源管理。云计算平台可以智能、动态地管理云计算、云存储、云网络资源，可根据不同云应用和云服务对云基础设施资源的需求和不同云应用业务优先级别，对基础设施资源动态、高效、实时、经济地优先调度，来满足读者云阅读服务的质量需求。［4］

2.3 数字图书馆云计算平台效能评估结果与分析

依据评估指标体系对数字图书馆云计算平台效能评估后，将各2级子指标项分值相加可得到效能评估结果与分析，如表6所示。

表6 数字图书馆云计算平台效能评估结果与分析

评估分值为90分以上，说明数字图书馆云计算平台在设计、建设、维护、运营过程中严格执行云计算标准和信息系统规范，云系统安全、高效、经济、低碳，有较高的可用性和可扩展性；分值为89至80分，说明系统能够完全满足读者云阅读服务需求，在建设中可能存在资金投入与服务效率问题，云计算平台在性能上虽然不是最优化配置，但具有较高的投资收益率和用户满意度；当评估分值为79至70分时，说明系统云计算平台具有一般可用性，多适合于构建读者规模小、云服务质量要求不高的中、小型图书馆；当分值为69至60分时，说明云计算平台存在着较严重的安全、效能、成本等问题，读者满意度较差；当评估分值为60分以下时，云系统存在着严重的安全、效率、经济与可用性隐患，系统易于攻克且有较高的故障率与维护成本，云计算平台系统不可用。

［1］刘炜．图书馆需要一朵怎样的“云”？［J］．大学图书馆学报，2009（4）：2－6.

［2］孙培燕，张玉梅．云计算技术在图书馆中的应用［J］．情报科学，2011（4）：552－554.

［3］南凯，等．面向云服务的科研协同平台研究［J］．华中科技大学学报（自然科学版），2010，38（1）：14－19.

［4］孙健，贾晓菁．Google云计算平台的技术架构及对其成本的影响研究 ［J］．电信科学，2010（1）：38－44.