基于云计算的高校图书馆管理解决方案

董英俊

（烟台黄金职业学院图书馆 山东烟台 265400）

引言

近年来，通信技术的不断进步，使得数字数据生成的速度不断提高，同时提供了易于访问的资源[1]。为处理大量快速增长的数据集，出现了一些采用价格合理且易于管理的技术。在这些快速发展的技术中，云计算目前已被广泛应用。基于云服务的技术在高校图书馆管理中得到认可，各地的图书馆都在考虑通过降低支出和成本来更容易地获取资源，以优化资源利用率[2]。

高校图书馆是介于促进教学活动和提供研究设施，并支持教学进程的中间机构，图书馆中的计算机应用被广泛视为一种内部客户机-服务器模式[3]。各种各样的图书馆自动化软件充斥着大学图书馆，但标准化软件的普及却阻碍了图书馆自动化运维。从内部网络架构转向云计算模式，将使高校图书馆能够更好地管理资源，解决基础设施问题，尤其是技术人力问题。因此，本文提出的研究展示了一个在大学图书馆采用协作方式构建基于云计算架构的模型。文中重点介绍了高校图书馆的现状，旨在以一种价格合理的虚拟化模式提供基于云计算的图书馆服务。

一、云计算

云计算的理念，源于不断发展的虚拟化技术，以及面向服务的体系结构和自主计算[4]。在云计算中，硬件和软件资源作为服务交付给用户。云计算中的服务层提供了三种关键的服务架构，即基础设施即服务（IaaS）模型、平台即服务（PaaS）模型和软件即服务（SaaS）模型。IaaS云计算服务架构是该领域增长最快的架构，为云客户提供处理、存储、网络等服务。虚拟化是部署IaaS模型的关键技术，应用程序可以通过客户端界面或程序界面，从各种客户端设备访问，从而允许用户在SaaS模型中管理和控制有限的特定于用户的应用程序配置。

与大数据相关的技术不断进步，使得云计算的采用变得越来越重要。随着客户对网络的依赖越来越大，为了简化空间、基础设施和成本等问题，采用基于云的服务模式，以更快、更简单的方式，更好地为用户服务。随着基于云的服务，因其在服务提供和基础设施方面的灵活性，而在用户群体中占据突出地位，一些云服务提供商应运而生。因此，越来越多的云服务提供商提供非统一的云服务，这使得客户很难选择符合其需求的最佳兼容服务提供商。使用云基础设施进行大数据存储和处理相关问题，以利用高性能的云资源，充分减少用户的工作量，使得商业组织和其他组织能够有效地利用各种云基础设施模型。

云计算在教育中的应用，尤其是在电子学习中的应用越来越占主导地位，以减少教育机构维护基础设施、硬件和软件需求的支出。图书馆是任何高校促进教学和研究进展的重要组成部分，并且是电子学习平台和开放在线课程的骨干。图书馆共享云平台整合图书馆服务，同时克服处理海量数据的问题。基于云的图书馆资源共享系统，采用Hadoop框架在大学图书馆之间共享电子资源。

基于云的图书馆资源共享模型和算法，以展示图书馆如何通过使用云计算受益。图书馆信息资源共享使用聚类算法来评估资源共享的运行机制，旨在展示通过云平台共享实现图书馆自动化。因此，鉴于图书馆的基础设施、软件和硬件需求，在云平台上进行合作共享，利用云计算的三种基本模型，提出的研究具有重要意义。

二、高校图书馆自动化

学生在大学中获得必要的基础设施的同时，还应该从教学平台获得教育支持，而教学平台又深深依赖于高校图书馆提供的服务。如今，图书馆员需要超越传统的图书馆服务，把自己与课堂教学结合起来，成为嵌入式图书馆员。除了课堂笔记、教学大纲、项目报告、问题论文等，电子书、电子期刊和书目数据库也是主要的学习材料。因此，高校有责任为所有的学习材料建立在线资源库，以便更方便、更顺畅地提供资源。由于资金、空间、人员等方面的限制，高校几乎没有机会通过便利的图书馆服务为学生提供适当的服务。因此，许多高校图书馆在实施自动化图书馆服务时，不仅面临着随着计算机和通信技术的快速发展而升级的问题，而且还面临着产品和服务的维护问题。

目前，各高校图书馆都在通过校内图书馆管理系统向主要由学生和教师组成的客户提供图书馆服务。各高校图书馆的基础设施基本相同，根据在校学生的数量建立图书馆管理系统，为学生和教师提供图书馆服务。然而，高校在购买服务器、作为客户机的计算机以及用于强大网络平台的软件方面受到财务限制，图书馆自动化系统和服务的安装和实施需要相关领域的专家参与，这通常是高校图书馆所缺乏的。由于高校图书馆通常没有专门的IT专业人员管理硬件和软件相关的问题，因此，高校图书馆的馆员往往将整个IT工作外包，这在更大程度上增加了成本。

三、基于云的高校图书馆虚拟化模型

为了解决上述问题，文中的研究为高校图书馆提出了一个云架构模型。在提出的云架构中，高校图书馆使用基于云的计算机技术，将其置于一个单一窗口的图书馆自动化系统中。在三种云交付模型中，采用基础设施即服务和软件。在云计算环境中，高校的图书馆员不仅无需花费大量资金购买硬件和服务器，也无需花费大量时间来管理与硬件相关的问题。然而，图书馆员可以获得正确的计算资源，如服务器类型、内存、存储等，这是在云基础设施上运行图书馆管理系统所必须的。云计算基础设施允许图书馆员在基于云的管理系统基础设施上运行其现有的本地管理系统应用程序，并通过基于云的共享提供全面的服务支持。

建议通过云基础设施的公共网关，使用Internet网络拓扑，将高校的图书馆互连，这有助于图书馆共享其馆藏书目数据库，并使用共享平台为客户提供图书馆服务。

1.基于IaaS的图书馆管理系统模型

在基础设施即服务交付模型中，高校图书馆通过互联网或专用点对点广域网连接到云管理系统。图书馆形成自己的私有云基础设施，并使用虚拟化技术将所有学院图书馆与该云基础设施连接起来。云图书馆向高校图书馆提供虚拟机，充当该高校图书馆使用的管理系统应用程序的单独服务器。虚拟化在为不同用户提供基于云的基础设施服务方面发挥着关键作用，旨在向图书馆提供基础设施资源，并积极地参与对基础设施资源的监控和维护。云上提供管理系统应用程序的基础设施资源，使图书馆管理员安装操作系统、中间件、数据库和应用程序软件变得简单。一旦基础设施资源在云上可用，图书馆管理员可以启动从本地管理系统服务器到基于云的管理系统的数据迁移，并为学生和教师提供服务。在将数据从本地管理平台迁移到基于云的管理时，有必要检查两个管理平台中存在的数据体系的操作性。为了访问管理系统应用模块，图书馆员只需要与云管理服务器有专用连接或通过互联网连接的计算机。管理应用程序可以通过web浏览器访问，将减轻图书馆员维护本地管理服务器的负担。

针对较小规模的图书馆，使用云计算架构，将它们纳入云平台，实现更好、更容易地查看和访问资源和服务。研究中，验证了如何在独立服务器上为基于IaaS云的管理模型设计虚拟环境，使用虚拟化技术为图书馆创建虚拟机（VM），共享物理硬件资源，并在VM上安操作系统。

为了确保IaaS交付模型适用于高校的图书馆，在独立服务器上模拟了一个云模型。使用ESXi在独立服务器上为不同的图书馆创建实例，以便在参与的图书馆之间共享硬件资源。虚拟机监控程序直接在仿真服务器的物理硬件上运行，根据每个图书馆的硬件要求在虚拟机上安装了所需的操作系统。分配虚拟机之后，管理软件和数据库安装在虚拟机上。使用web控制台在每个VM上安装和配置了不同的图书馆管理软件和数据库，通过各自的局域网和广域网链接与IaaS云管理系统连接。

2.基于SaaS的图书馆管理系统模型

高校的图书馆可以通过web浏览器连接到云管理应用程序，在SaaS模型中，整个云基础设施与各图书馆之间的管理应用程序和数据库共享。云平台负责向图书馆提供基础设施资源和软件应用，以及管理软件和数据库的安装和配置。整个云服务都是通过安全认证定制的，即图书馆的用户ID和密码。为了访问SaaS管理应用程序模块，图书馆员只需要一些与云管理服务器专用或基于互联网连接的计算机。

此外，高校的图书馆可以通过软件即服务应用程序访问基于云的管理软件服务，为学生和教师等用户提供服务，帮助他们利用图书、期刊、论文的在线目录来使用图书馆资源和服务，通过门户访问全文电子资源以及其他相关资源和设施。

提出的云计算技术模型广泛应用于图书馆正在进行的主要技术工作，从采购书籍和期刊以满足用户需求，到最终颁发图书馆通关证书。高校图书馆云模式将采购服务、流通服务、编目服务和管理等全自动化服务迁移到云平台上，为图书馆系统管理员和工作人员提供了从校内或校外访问图书馆的自动化服务，而不用考虑地理位置。

为了简化图书、期刊和其他图书馆文件的处理工作，使用连接到云管理服务器的计算机可以从图书馆内的任何地方处理文件。如果图书馆有远程访问VPN连接设施，内部处理的提供可能会扩展到外部的图书馆场所。此外，可以使用云管理系统从学术界获得图书和期刊采购建议。一旦完成文件处理，然后进行采购，就可以使用云管理模块上传新到书籍封面的扫描图像，以扩大读者群。

使用提议的云模型，高校图书馆的新生入学可能会更加顺利。新生可以在云模块上上传与会员注册相关的文件，新加入者可以选择云平台直接支付图书馆费用。新加入者缴存的费用和上传的其他文件会由图书馆工作人员在同一个云平台上进行验证，随后将收到其会员注册的确认书。尽管图书馆图书的实际入住需要用户亲自完成，但与图书馆借阅服务相关的其他活动，如图书需求、借阅项目续借、逾期费用支付等，可以扩展到云管理服务器连接的私有云和公共云。同时，图书馆馆藏文件的状态可通过云管理在线公共访问目录模块向图书馆成员显示。

通过获取存储在云端的与图书馆注册相关的学生数据，以及确认与图书馆相关费用的用户状态，图书馆可以使用基于云的方法在校内或校外颁发图书馆清关证明。

因此，在基于云的图书馆管理系统中，图书馆员购买、控制和维护基础设施的责任完全从图书馆场所转移到了云服务提供商。云计算架构由各种出版商共享，通过他们的门户网站提供对书籍、期刊和数据库的在线访问。图书馆可以通过出版商云平台访问永久订阅的电子资源，这些解决方案托管在云基础设施中，用于存储、管理和检索数据。

结语

基于web或点到点的云计算客户机-服务器体系结构，以供高校图书馆在云环境下运行的图书馆管理系统使用。云环境为图书馆提供多租户基础设施和服务，通过运行在虚拟化软件上的虚拟机，促进硬件资源共享。集成的图书馆管理软件、数据库以及其他工具和应用程序可以安装在云下的各个虚拟机上，各个图书馆可以通过用户定义的身份验证策略，通过安装在云中的各自虚拟机访问其管理系统。

提出的模型仅限于高校图书馆，未来可能会开展进一步的研究，为公共图书馆在更大范围网络上设计云模型。与高校图书馆不同，公共图书馆有未定义的用户类别，涉及社会各阶层。用户群的多样性要求结合广泛的服务条款，并实现一个完整的体系结构，以容纳更多节点。此外，由于安全问题是任何云架构所固有的，因此也需要适当关注数据安全。因为提出的模型没有突出任何额外的数据安全问题，为了避免数据安全方面的任何安全威胁，需要一种安全机制，通过登录云管理系统对用户进行身份验证。未来的研究可能侧重于改进实现云计算的安全，在涉及管理员、图书馆工作人员、学生、学者和教师的用户以及云架构之间，既可以是基于硬件的安全性，也可以是基于软件的安全性。由于区块链技术已成为不同行业数据安全方面最首选的选择，未来的研究可能会重点关注区块链技术与云计算相结合的应用，以改进高校图书馆的云安全措施。

文中提出的云计算模型可以共享各种资源提供商的数据库，提供对电子资源的在线访问。如果安装了基于云的图书馆软件，研究的模型将发挥最大的功能。该模型展示了高校图书馆在IaaS和SaaS云平台上合作共享的基础设施、软件和硬件需求的变化，将指导图书馆专业人员有效地利用云计算来增强图书馆服务，覆盖更广泛的用户社区。提出的模型还将鼓励研究人员研究上述各种云计算的安全问题，在IaaS平台上的模型，将帮助图书馆与信息科学的教师在学习图书馆云实现课程时，提高学生对云计算图书馆架构的理解。