高校图书馆发混合云体系架构研究

卢晓龙

(桂林理工大学南宁分校，广西 崇左 532100)

0 引言

目前，多数高校图书馆基本都是采用搭建本地独立服务器平台的方式，有些系统有太多的用户，导致经常处于超载和服务器崩溃的边缘；而有些系统的用户太少，并且处于空闲状态。在高校图书馆建设智慧图书馆的过程中，如何有效地按需分配、优化算力资源配置、充分发挥资源的价值，是各个高校图书馆管理者需要关注的问题。

1 基本概念

1.1 云计算概念

云计算是分布式计算的一种，是分布式计算、效用计算、负载均衡、并行计算、网络存储、热备份和虚拟化等技术融合发展的产物[1]；狭义上是一种提供资源的网络，广义上是与信息技术、软件、互联网相关的一种服务。云计算的算力资源分布在整个系统的分布式计算机上，系统可以根据服务的需要调用各个服务器的算力资源。云计算拥有虚拟化技术、高可靠性、方便快捷、灵活地将数据整合与共享、动态可扩展储存和计算海量信息资源的能力等多项价值与优势，是计算机信息技术的发展方向。根据云计算系统的不同服务，可分为3种类型：软件即服务(Software as a Service，SaaS)、平台即服务(Platform as a Service，PaaS)和基础架构即服务(Infrastructure as a Service，IaaS)[2]。

1.2 混合云技术

混合云目前没有一个确切的概念，可以认为是一个介于公共云和私有云之间的云，结合了公共云的租借性、便利性与私有云的特殊性、安全性[3]。

出于对保密和安全因素的要求，很多高校并不希望所有的信息都放在公共云上。混合云采用自主构建私有与公共云相结合的模式，一方面，将部分应用服务迁移到公共云平台，享受其提供的服务；另一方面，采用私有云管理私有数据信息和管理程序，保证资源的安全性和可控性。

2 系统分析

现阶段，大多数云服务框架基本上都是独立将公有云和私有云分开架设的，和云计算的基本理念不相符，与传统的独立服务器构建的系统没有本质区别，算力和资源之间还是相互独立的。高校在建设智慧图书馆时，应该把本地物理服务器、存储设备和云服务器等所有的计算资源整合，通过统一的管理系统进行调配和管理，并通过标准接口提供业务数据，支撑业务运行，为图书馆的资源管理工作提供统一、规范和集成的支持。常见的几种高校图书馆混合云应用场景包括：

(1)将图书馆对外的服务在公有云端部署，有效利用公有云的弹性扩容、高防IP及负载均衡技术，为读者提供优质的服务；读者信息、核心数据、科研数据等私密数据库服务保留在本地部署，数据通过授权调用。

(2)在读者访问低峰期，图书馆可以将多数服务应用只部署在本地，在举行大型活动等读者访问高峰期，可以迅速将需要扩展的服务转移到公有云上，保证业务在高并发的状态下也能正常展开。

(3)图书馆的常规运营业务在公有云上进行运营管理，正在研发的业务保留在本地进行开发测试，在研发结束并通过测试后，再转移到公有云上开放给读者使用。日常运营与研发分开，可以避免研发过程中的测试数据和测试程序影响到正常业务的运行。

(4)图书馆运用公有云进行灾备，将馆藏和解约等运营数据在本地使用，然后灾备到公有云上。利用公有云的异地灾备有效避免病毒、攻击或者人为失误造成的数据灾难。

图书馆的混合云计算架构应该要做到：快速配置私有云环境；快速创建云主机、分配云盘和自动配置云主机网络；提供对数据中心的计算、存储、网络等资源的管理和调度。通过完善的应用程序接口(Application Programming Interface，API)，把包括计算、存储和网络在内的资源进行输出。

3 系统架构设计

图书馆混合云系统通过虚拟化技术将图书馆自身的物理服务器硬件资源进行私有云化，再和公有云服务进行连接，用来支撑各项业务工作，为读者提供服务。整个系统架构体系有3个层次：云资源库层、混合云管理层和云服务层。

3.1 云资源库层

云资源库层为底层，使用虚拟化技术，将物理机、存储矩阵、网络资源等资源构成的资源集合，该系统使用的资源包括：

(1)私有云资源。由图书馆自身独立的物理机以及存储设备构成，用于储存和运行图书馆不愿意存放或运行于外部网络环境的服务以及数据。

(2)公有云资源。基于公有云提供的计算服务，集成了公有云中的 ECS，OSS，NAS和CDN 等服务模块，公有云的动态扩展与负载均衡优势能够有效地支持业务服务的高发访问。ECS为公有云提供的云服务器，可在公有云端提供实时扩展的计算服务；OSS和NAS用于公有云在线文件的归档和存储管理；CDN通过公有云部署在全网各地的缓存服务器提供负载均衡服务，将读者请求定向到最合适的区域，提高了图书馆网络服务的响应速度。

公有云资源满足了图书馆的网络服务需求，通过VPN以及高速通道两种常见的方式与公有云服务连接，使图书馆可以直接将公有云上的增值服务引入到私有云中，或将业务迁移到公有云中，直接获得DataV，RDS，DDoS防御等公有云上的海量增值服务，通过在公有云上重新部署业务来获得公有云的增值服务。

3.2 混合云管理层

混合云管理层为中间层。在物理服务器资源虚拟化之后，不同的服务器资源之间需要在管理层进行控制和数据交换，满足系统混合云的运行需求。

混合云管理层是实现云业务环境、资源、网络安全的核心服务管理层，相对于原本相互独立的公有云和私有云管理，它需要管理云之间的互操作、均衡负载、不同云数据库之间的整合和数据存储、云链接、云计算和服务应用以及后端业务等服务。采用分布式计算技术进行算力分配，消除各个物理机以及私有云和公有云之间物理边界，提高资源利用率，统一分配资源层中的总体资源，为不同的服务需求提供兼容性。

3.3 云服务层

云服务层为上层。是系统提供应用服务的关键，通过统一的API接口协议，混合云实现不同的云业务服务所需要的数据库管理、功能接口的统一调用和数据运算。在图书馆混合云架构的基础上搭建图书馆不同的业务系统，包括：图书管理、连续出版管理、图书光盘管理、数字资产管理、文献资源管理、科研数据管理、机构数据库、OPAC、资源发现和门户等模块，图书馆不同的业务子系统将进行资源管理和数据共享。

4 结语

高校图书馆建设混合云系统，可以将相互独立的物理服务器组合为计算集群，构建算力池，实现计算资源的动态调配，提高自身服务器的利用率。利用系统中连接的公有云高扩展的优势，在有效减少物理服务器数量的同时，还能提供优质的业务服务，节省了大量设备购置费用。基于混合云的容灾能力可以避免灾难性事件，如系统故障等带来的威胁，达到系统的高效、安全运行，提高保障和防护能力，有效实现图书馆信息系统的高可用性，排除单点设备故障，直接影响到整个系统的安全、稳定运行。

随着各地高校图书馆大力推进智慧图书馆的建设，对于图书馆数据中心计算能力的需求将越来越大。高校图书馆建立图书馆的混合云，一方面，采用私有云保障私有数据安全，另一方面，享受公共云平台提供的服务，保证资源的安全性和可控性，提高设备利用率，确保容灾能力，降低运营成本，为建设智慧图书馆奠定坚实的信息基础平台。值得注意的是，从传统的独立服务器结构转变为混合云计算架构，是要从整个图书馆网络服务的底层重新进行图书馆服务体系的构建，需要各个高校图书馆的决策者根据自身的需求进行思考。