云计算环境下数字图书馆云服务平台与云服务模式研究

云计算环境下数字图书馆云服务平台与云服
务模式研究*
陈臣/马晓亭
2012-10-19 8:17:15 来源：《情报资料工作》2012年04期【英文标题】Research on the Cloud Service Platform and Cloud Service Model of Digital Library in the Cloud Computing Environment
【作者简介】陈臣，男，1974年生，兰州商学院网络中心高级工程师，甘肃730020；马晓亭，女，1974年生，兰州商学院信息工程学院副教授，甘肃730020。

【内容提要】文章分析了云计算环境下图书馆云服务平台建设存在的问题，提出了云数字图书馆的云服务平台架构与读者云阅读服务模式，可以满足不同读者的云阅读活动需求。

This paper analyzes problems in the construction of cloud service platform for digital library based on cloud computing, and proposes the cloud services platform architecture and the cloud services model for cloud digital library, which is more close to the different cloud reader requirements.
【关键词】云计算/数字图书馆/云服务平台/云服务模式cloud computing/digital library/cloud service platform/cloud service model
1 引言
随着云计算技术的发展与成熟，利用云计算技术建设安全、高效、经济、低碳的数字图书馆，为读者提供满意的云个性化阅读服务已成为数字图书馆未来发展的主流与方向。

在影响云图书馆建设、发展与用户服务的众多因素中，数字图书馆云计算服务架构、模式与类型等因素，是关系数字图书馆云应用部署和运营效率的重要问题。

云计算环境下，数字图书馆读者服务模式通常可分为IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）、PaaS（Platform as a Service，平台即服务）、SaaS （Software as a Service，软件即服务）三种类型。

随着云服务提供商云基础设施架构变化与云服务供应方式的转变，传统的IaaS、PaaS、SaaS三种云服务模式不断延伸、发展并相互交融，云计算服务模式之间的界限变得越来越模糊。

同时，在云服务模式、内容与方式上存在很多的交集和共性，而且在云服务模式发展方向上具有极大的不确定性。

因此，加强云计算环境下数字图书馆读者云服务模式与发展方向研究，是提高传统数字图书馆读者应用服务水平与云迁移能力，保证云图书馆具有较高读者云服务能力、效率与用户满意度的关键[1]。

2 云图书馆三层服务模式架构体系与层次关系
2.1 我国云计算市场与云服务模式发展现状
2011年中国云计算峰会上，中国ICT产业权威的市场研究和咨询机构计世资讯发布了《2011年中国云计算市场研究报告》，报告称2010年中国云计算市场规模约达到559.28亿元人民币。

按照三种云服务模式划分，PaaS约占云计算市场份额的7.5%，IaaS约占云计算市场份额的12.3%，而SaaS云计算市场占有率超过80%。

2011年以来，PaaS市场规模同比增长31.4%，SaaS市场同比增长26.7%，IaaS预计未来5年的年度复合增长率将超过50%。

我国云计算市场整体呈现高速发展状况，三种云服务模式不断扩展并相互交融，云服务模式架构与云服务方式发展具有极大的不确定性[2]。

随着云计算环境下数字图书馆读者云阅读模式与服务要求的变化，安全、高效、经济、可控性水平，成为判定数字图书馆读者云阅读服务保障能力与云系统建设科学性的主要指标。

如何根据云图书馆读者服务保障规模与云阅读服务需求特点，通过降低云系统服务模式架构复杂性、减少云图书馆建设与运营成本投入、提高云系统运营与管理可靠性、增强读者云阅读延伸与扩展保障能力等措施，以及选择恰当的云服务模式来确保具有较高的用户阅读满意度和较强的市场竞争力，是保证不同保障目标和运营规模的云图书馆建设、运营、扩展、升级活动有效性的关键。

2.2 云图书馆三层服务模式架构与层次关系
从读者云阅读服务与云阅读体验角度出发，云计算环境下数字图书馆可分为
IaaS、PaaS、SaaS三种服务模式。

三种服务模式的层次架构、关系与功能结构如图1所示。

IaaS层是云图书馆三层服务模式的最底层结构，主要由云计算集群设备、云存储集群设备、云网络传输与管理设备、云物理资源管理服务器等硬件设施组成。

云服务提供商通过虚拟化技术，将云基础设施硬件的服务器、数据库、内存、操作系统、I/O设备、存储和计算能力集中成为一个虚拟的资源池，为用户提供同颗粒度可度量的计算、存储、网络和单机操作系统等基础资源，用户通过远程访问方式来使用资源，并按照“弹性云”服务模式云资源使用量进行计价和付费。

IaaS 服务的主要对象为云图书馆系统管理员，可为用户提供物理资源池管理与调度、资源的监控与负载管理、数据完整性与可靠性管理、云资源部署与安全管理、资
源计费管理等方面的服务[3]。

PaaS是基于IaaS的底层服务，将一个云应用开发平台作为服务提供给用户，为读者云应用服务软件开发者提供设计、应用开发、应用测试和应用托管的服务。

云图书馆与云阅读应用服务第三方设计商，不需要购买读者云阅读应用服务程序开发、质量控制或生产服务器的硬件设备与软件，仅通过互联网租用PaaS平台就可实现读者云阅读应用软件设计的创建、测试和应用部署服务，具有云应用开发平台服务定制、内容广泛、功能强大、费用低廉的特点。

云图书馆在租用PaaS 服务时，应重点考察PaaS平台的用户开发环境友好性与兼容性，以及是否具备强大的开发功能与服务内容，能否通过自动化资源调度来实现云资源的最优化分配和突发流量控制，确保云资源使用的精细化管理、监控和准确计费。

SaaS是基于IaaS或者PaaS平台应用服务基础之上，由云服务租赁商通过互联网传输，向读者提供云阅读应用软件服务的一种软件应用模式。

读者不需要将云阅读软件安装在自己的电脑或者服务器上，而是根据服务水平协议（SLA），通过互联网络从云服务提供商获取相应功能的云阅读应用软件。

云阅读应用软件应根据图书馆云服务模式和读者云阅读需求提供服务，服务的内容主要包括云图书馆系统管理监控、办公自动化、读者博客与空间应用、邮件服务、网络会议、在线视频、网络传真、在线杀毒等各种图书馆管理与读者应用阅读等，并支持读者采用公开协议通过互联网络访问，具有较强的安全性、云资源动态伸缩性、可扩展性、多用户服务和较低使用成本的特点[4]。

3 图书馆读者云服务平台应用方式与发展、融合趋势
在图书馆读者云阅读应用服务模式选择上，用户满意度、投资收益率、云系统资源利用率、云图书馆管理与可控性综合指标是判定的主要依据。

因此，在云服务平台应用方式与不同应用平台发展、融合趋势研究中，首先应从读者云阅读体验出发，重点突出对不同云服务平台服务模式的读者信息获取效率、云阅读活动安全与可靠性、云阅读经济性、读者云阅读愉悦感和满意度进行研究。

其次，应从IaaS、PaaS与SaaS平台服务之间的平台架构关系与用户服务模式的发展、融合趋势入手，重点突出对云计算环境下图书馆云服务平台的发展趋势，以及可能出现的新读者服务体系结构与方式进行研究，才能选择正确的读者云服务模式，才能为读者提供满意的云个性化阅读服务[5]。

3.1 数字图书馆云服务平台的特点与管理模式
根据目前云服务提供商云应用平台服务模式划分，可分为IaaS、PaaS、SaaS 三种平台服务模式。

云图书馆在建设、运营、维护活动中，为了提高读者云服务平台应用效率与功能，在实际的云服务平台构建中存在多种应用平台共同支撑读者云阅读活动的现象，而且不同云应用服务平台之间界限日益模糊，并在云计算环境下相互融合、扩展和共同运营。

云计算环境下，数字图书馆通过租用云基础设施硬件设备、云应用系统开发
环境、读者云阅读服务应用软件的方式为读者提供个性化阅读服务。

因此，云服务提供商云服务平台的结构科学性、服务内容有效性、云平台运营效率与可控性、云平台租赁经济性等因素，成为云图书馆关注的主要内容。

其次，在云服务平台租赁与使用过程中，云图书馆通过签署云服务租赁协议的方式和其他云租户共同租赁云平台服务。

云服务提供商能否通过有效的云资源管理、分配策略，保证根据云图书馆建设与读者云阅读服务需求，自动、智能、快速地实现云资源的配置与分配，是云图书馆读者服务业务开展高效、优质的保证。

第三，云图书馆为了提高安全、可靠性和读者云阅读服务保障能力，会按照云读者所处的地域分布特点和云阅读活动特点，建设若干个在地域上平均分布的云数据中心。

不同数据中心能否将所有的平台资源划分为一个大的云资源池统一调度、管理，是提高图书馆云资源利用效率与保障、分配能力，降低云平台建设、管理、运营、维护成本的重要途径。

第四，云图书馆能否根据建设与读者云阅读服务需求租赁不同类型的云服务平台，并按照平台租赁费用、读者云阅读需求与阅读满意度、各种云平台系统结构合理性、租赁成本与与读者阅读收益比等因素，采用综合评估云图书馆服务平台整体效能方式，来保证其云服务平台结构合理性[6]。

3.2 云图书馆IaaS平台服务模式与变革
资源是云图书馆建设和读者云阅读服务业务开展的基础。

云图书馆在建设、运营、服务、维护工作中，所涉及的IaaS资源主要可分为云存储资源、网络基础设施资源、网络传输带宽资源和云系统其他IaaS资源。

IaaS资源是图书馆各项读者云服务业务开展与其他云应用服务模式组成、运营的基础。

在IaaS云平台建设中，云数据中心由于新旧设备共存或者采购多家厂商的设备，在IaaS资源构成中可能存在较强的异构性。

其次，云操作系统对IaaS平台硬件设备的管理与运营支持能力，以及云资源管理监控系统软件对云资源的监控与管理能力，也是决定IaaS资源绿色、低碳运营的关键。

第三，云数据中心利用虚拟化技术将计算、存储、管理与其他设备资源划分为一个虚拟资源池统一管理，确保用户在云虚拟资源分配时高效、准确、按需、及时、快速、不间断，也是云图书馆IaaS平台安全、高效地为读者服务的重要保证。

第四，IaaS平台是PaaS与SaaS平台建设、运营的基础。

提高IaaS平台管理、运营、计量、计费效率，是保证PaaS与SaaS平台管理、运营、使用、优化活动具有较高效率的关键[7]。

随着图书馆读者云阅读需求与云服务模式的转变，对IaaS平台安全性、兼容性、冗余性、经济性的要求不断提高。

要求IaaS平台能够支持多个操作系统、云应用平台、数据库系统和网络高效传输，并大幅降低对拟迁移到云计算环境下的传统图书馆和读者，对基础设施硬件设备、运营和管理策略、服务与阅读模式、阅读需求上的要求。

同时，支持用户通过对Web控制面板相应的API接口、服务器、数据库、负载均衡器等设备进行自动调用，即可准确、快速、简单、经济地实现对硬件设备虚拟化资源（主要为CPU、内存、存储区域、操作系统、网络资源、管理资源）的调度、管理、备份与迁移。

此外，云图书馆在租用IaaS云平台资源时，和自建的云基础设施资源相比应具有较高的安全性、经济性、可控性、易用性，而不需要对IaaS平台进行管理、维护、升级、扩容[8]。

3.3 云图书馆PaaS服务模式的实际应用与未来发展
云计算环境下，读者云阅读服务需求与满意度是随着用户信息获取数量、方式、传输技术和愉悦感受变化而变化的。

因此，根据读者云阅读服务需求，利用PaaS平台进行图书馆管理与读者云应用软件的开发和二次开发，是提高云图书馆综合服务能力与市场竞争力的重要因素。

PaaS服务内容通常包括为云图书馆提供云应用与管理软件的开发环境、编程语言、编译程序、测试工具和部署机制。

可利用云租赁商的设备和软件开发、测试、部署图书馆云应用与读者云服务程序，完成SaaS服务所需应用程序的开发工作，并通过互联网络传输给读者。

开发人员可根据云应用程序开发的规模、功能、环境需求等特点，将应用开发引擎下载到开发人员自己的本机基础架构中使用，或者通过访问云服务提供商PaaS平台服务进行应用软件开发。

在利用PaaS 平台服务模式进行云应用开发时，云图书馆应用系统开发、测试、部署和管理人员是平台的主要使用者。

应设置相应的平台管理、应用规则，当云图书馆所开发的应用程序满足PaaS平台管理与运营条件时，将由PaaS平台负责自动管理。

随着云计算技术的发展，PaaS平台服务模式将逐渐成为云服务提供商主要的云服务模式。

相对于云图书馆应用程序开发而言，平台的功能特点和不同租赁商PaaS开发环境的兼容性，关系到开发出的图书馆云应用程序在不同云计算环境下的兼容性、可用性、易管性和运营效率。

因此，云图书馆租用PaaS平台进
行应用程序开发时，应选择具有较大规模和较强实力的云服务租赁商，确保PaaS 平台环境符合云计算规模与标准，并努力将开发的云应用程序放置于同一云服务提供商的云计算环境中，保证开发的云应用程序在使用中高效、安全、兼容、可控[9]。

3.4 云图书馆SaaS应用服务模式与未来读者需求
读者云阅读活动安全、高效、全面、经济和具有较高的用户满意度，是云图书馆建设的根本目标。

SaaS应用服务模式与内容由云图书馆根据读者云阅读与服务需求开发，具有较强的服务针对性和开发、使用经济性，能够根据读者云阅读需求开展个性化服务，并易于对软件服务功能进行扩展和补充。

在SaaS应用服务建设中，云图书馆应详细了解读者云阅读需求和图书馆云服务规程，设计出功能强大、灵活、适用和易于管理控制，便于云服务提供商和云图书馆管理员进行安全维护和内容更新、部署的SaaS应用服务，而读者不需要负责SaaS应用的设置和维护。

从云图书馆运营、管理活动内容出发，所涉及的SaaS 应用服务主要有云端生产力和协作应用程序、在线项目管理应用程序、客户关系管理应用程序、基于云的存储和共享服务、云图书馆业务与人力资源管理、视频监控应用程序等。

从云图书馆读者云服务角度出发，主要有读者通过浏览器即可使用的各种阅读应用与服务程序，例如云个性化阅读应用程序、云读者阅读服务管理、电子邮件、视频会议、论坛与博客、病毒扫描、程序监控等。

云图书馆SaaS 应用服务随着读者云阅读需求变化而变化，具有极大的不确定性。

因此，在SaaS应用服务程序与模式建设上，首先应认真分析读者云阅读服务需求和未来发展趋势，确保所设计的应用程序具有较强独立性、兼容性、可扩展性和性价比。

其次，云读者通常以远程访问的方式使用SaaS应用服务，SaaS 应用程序应具有较强的功能性和较低的云系统资源需求，在请求与控制数据传输中具有较小的数据流量和较低的网络带宽占有率。

第三，SaaS应用服务程序应支持在多种云计算平台和云应用系统之上运营，可在较少的成本投入情况下，根据用户需求进行功能扩展和程序移植[10]。

3.5 云图书馆IaaS、SaaS、PaaS三种服务模式之间的融合与演变
云图书馆通过签署云服务租赁外包协议的方式，向云服务提供商以租用IaaS、SaaS或PaaS服务模式，来实现云图书馆的建设、管理、运营与读者云阅读服务。

相对于云图书馆而言，采用何种云服务模式并不是云图书馆建设与读者云服务所应关注的重点环节，而所采用服务模式的用户服务满意度、建设与应用成本（租赁、管理、维护基础架构硬件/软件和网络设备以及相应的人力成本）、市场竞争力、读者服务和商业价值则是云图书馆选择云服务模式应关注的重点。

云图书馆在实际建设与运营中，云服务模式的选择随着读者云阅读需求与服务质量满意度标准变化而不断变化。

三种服务模式的云应用内容与形式也在不断延伸、扩展，并相互融合与演变，IaaS、SaaS、PaaS三种读者云服务模式之间
的界限更加模糊。

云服务提供商试图在模式栈上下两个方向进行扩展，以期能提供一站式的IT服务，使云服务具有更强的用户服务与市场竞争能力。

IaaS云服务平台日益趋向自动化，通过配备自动化脚本的融合架构，实现用户IaaS云服务的快速、自动交付。

此外，IaaS和SaaS云平台不断融合，确保图书馆读者SaaS云平台应用服务软件与应用环境和IaaS资源相匹配，并通过自动、智能化的管理与监控技术，提高IaaS云平台对SaaS应用服务的支撑力。

第三，PaaS云服务平台的发展打破了IaaS基础架构对图书馆云应用服务模式的禁锢，降低了底层设施和操作系统对开发人员的制约，提高了所开发云应用程序的可移植能力和兼容性[11]。

4 结语
云计算环境下的数字图书馆，通过将云计算资源、云存储资源、云基础设施资源、云应用资源统一划分为一个大的资源库，为用户提供安全、高效、经济、可控的云个性化阅读服务。

在读者云阅读服务过程中，数字图书馆云资源的租赁方式与云服务提供模式，是关系到云图书馆读者个性化云服务性能与读者交互能力建设，确保云图书馆信息服务规模化、高效能、集约化、专业化的关键。

因此，只有紧密结合读者云阅读服务需求和云服务模式发展趋势，以提高云图书馆综合保障能力、市场竞争力和云读者阅读满意度为目标，保证读者云应用阅读服务模式的不断创新、扩
展、融合和转变，才能根据云图书馆的建设规模、保障对象、服务内容与质量要求，选择科学、准确、安全、经济的云阅读服务模式，为读者提供满意的个性化云阅读服务[12]。

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