基于云计算的数字图书馆设计及其实现

基于云计算数字图书馆设计和实现【摘要】云计算是在互联网上实现分布式处理、并行处理和网格计算计算机科学概念，伴随Web2.0技术发展应用愈加广泛。数字图书馆采取了Web2.0理念和技术,改善本身服务,扩展高端复杂网络应用,但在数据安全、数据共享、用户体验等方面需要更正确计算方法。采取云计算模式作为数字图书馆底层架构,就能够克服上述不足，极大地改善图书馆服务。本文从云计算概念和工作原理入手,分析了数字图书馆怎样使用云计算模式来拓展服务和功效,改善用户搜索效率。【关键词】云计算数字图书馆设计实现DesignandimplementationofDigitalLibraryBasedonCloudComputingAbstract:Cloudcomputingisthecomputerscienceconceptsofdistributedprocessing,parallelprocessingandgridcomputingrealizedontheInternet,morewidelyapplyingwiththedevelopmentofapplicationofWeb2.0technology.DigitallibraryisusingtheWeb2.0conceptandtechnology,toimproveitsservices,toexpandhigh-endapplicationofcomplexnetworks,butrequiresamoreaccuratecalculationmethodintermsofdatasecurity,datasharing,userexperience.Thecloudcomputingmodelastheunderlyingarchitectureofdigitallibrary,willbeabletoovercometheaboveshortcomings,greatlyimprovingtheserviceofthelibrary.Startingfromtheconceptandworkingprincipleofcloudcomputing,thispaperanalyzesthedigitallibraryhowtousethecloudcomputingmodeltoexpanditsserviceandfunction,andimprovetheuser'ssearchefficiency.Keywords:cloudcomputingdigitallibrarydesignimplementation1引言云计算是一个在互联网上将分布式处理(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)结合起来超级计算模式,它将计算和存取集中于网络中集群服务器中，经过云计算，只要用户联接到互联网,就能使用这些基于Web2.0、分布式、不需要任何软件支持和用户存放设备资源和应用服务。这些服务逐步引领了一个由全新计算模式所驱动浪潮：企业或个人将不再需要在电脑中安装大量套装软件,而是经过Web2.0浏览器接入到一个大范围、按需定制服务用户只需要操作用户端软件，就能实现自己需求分布在多种服务器、个人电脑、甚至移动电话和其它设备上大量软硬件资源和应用服务，还能把这些资源和应用服务集中在一起协同工作。——云计算。这一特点使个人计算机能以最小化性能完成最大化功效，这么搜索效率正是数字图书馆需要想实现。用户用最简便操作满足最复杂需求,而这些需求应该是用户定制,非结构化,同时能够把用户需要结果在最短时间内传输给用户最方便访问网络设备上，这就要求数字图书馆做到应用复杂性和使用便利性二者完美结合，即放弃传统系统架构,采取云计算模式。基于云计算架构数字图书馆能够称为“云图书馆”。2基于云计算数字图书馆整体架构2.1云计算系统体系结构基于云计算数字图书馆，需要构建一个云计算系统，即把一组资源和应用服务集合在一起，共分为基础设施层、平台层和应用层三个层次。基础设施层，关键包含计算资源和存放资源,整个基础设施也能够作为一个服务向用户提供,不仅向用户提供虚拟化计算资源、存放,还要确保用户访问时有足够网络带宽。平台层，在基础设施之上，是整个云计算系统关键层,关键包含并行程序设计和开发环境、结构化海量数据分布式存放管理系统、海量数据分布式文件系统和实现云计算其它系统管理工具,如云计算系统中资源布署、分配、监控管理、安全管理、分布式并发控制等。平台层关键为应用程序开发者设计,开发者不用担心应用运行时所需要资源,平台层提供给用程序运行及维护所需要一切平台资源。应用层，是面向用户提供简单软件应用服务和用户交互接口等。图1为云计算系统体系结构。2.2数字图书馆困境及其对云计算现实需求数字图书馆是在网络环境下经过计算机技术和通信技术等高新技术结合，将分布式数字化资源及其技术进行组织、整合和管理并对用户进行有效服务系统，其本质上是一个针对特定用户群信息需求而动态发展信息资源体系，关键有4个要素：信息资源和信息设施（基础设施层）、信息人员（平台层）、信息用户（应用层）。数字图书馆在信息资源存放和用户信息需求两方面全部面临着技术困境。其中，信息资源存放问题成为最大困扰，信息资源海量增加，而数字图书馆数据管理、备份、存放设备能力有限，图片、视频等流媒体检索技术需要深入完善，多语言检索、不一样数据标准之间数据交换、人机交互技术、数字图书馆所需软件和工具等全部有待于技术上深入突破。同时，数字图书馆面临着信息用户信息需求日益增加，数字图书馆搜索服务打破了传统图书馆时空限制，使信息用户对信息服务延续性、个性化、多样性和时效性要求日益提升，要求数字图书馆提供愈加好搜索效率。云计算出现能够很好地处理数字图书馆中存在问题。云计算提供了强大数据存放和网络服务功效，经过云计算能够处理数字图书馆技术上异责问题，降低数字图书馆存放空间成本，提供更完善人机交互功效。同时，云计算还能够提供愈加多样性信息服务，从而提升数字图书馆信息服务效率。2.3基于云计算数字图书馆基础架构现在数字图书馆多为静态布署、传统B/S三层结构计算机检索系统,即用户经过图书馆终端或浏览器访问图书馆网站(接口层),进行查询、借还书等操作请求，接口层Web服务器把这些用户请求发送到中间应用层服务器,应用层服务器再对数据库进行操作,实现用户需求，这种方法需要每一个图书馆全部安装一套这么系统,才能让用户使用。图２传统B/S架构数字图书馆。然而，基于云计算数字图书馆，是以云计算服务器为关键、布署动态和虚拟化硬件服务器为组成部分云计算系统。用户在使用云计算图书馆时,经过应用层操作接入云计算系统,用户动态请求能驱动云计算服务器动态布署虚拟硬件提供存放和计算能力，从而实现以云计算服务器为平台层“无处不在”访问,能够同时和应用层全部用户共享数据流量和计算能力,用户间也能够动态地提供请求和反馈信息。这些存放信息资源服务器集群依据云计算服务器控制任务,提供用户需要信息，这种强大分布式计算和存放能力复杂网络让用户省去考虑怎样获取和管理数据麻烦,只需要考虑最终使用这些结果即可，从而大大提升搜索效率。图３云计算系统数字图书馆3云计算图书馆改善用户搜索效率方法3.1巨量数字资源及一站式搜索传统数字图书馆读者要检索不一样数据库内容需要经过不一样数据库检索系统,分别进入各个数据库自己检索界面。云计算图书馆搜索引擎能提供给用户一站式搜索,将检索请求提交给云计算服务器,服务器依据用户提交请求调配强大计算能力,进行本体演算、机器智能推理等复杂计算,充足分析用户需求，并依据分析结果调配存放在分布式云存放服务器资源,将结果提供给用户。这就避免了出现传统搜索引擎受到学术领域知识产权保护等政策影响只提供一个简单索引情形。云计算图书馆在技术上将分布式存放数据库和一站式检索界面结合起来，使得用户经过检索界面“云”存放极大地提升资源查全率和正确查准率。3.2便携式设备上云服务在云计算系统中，能够无限嵌入多种智能终端设备，掌上电脑、智能手机和网络电视等，不管其物理性能、CPU和存放能力怎样，全部视同PC终端，云计算图书馆能和用户便携式设备实现交互操作，能够真正带给用户“图书馆无处不在”体验，用户还能够经过PC或便携式设备定制数字图书馆云服务,从而定时取得云计算数字图书馆推送信息。3.3全方位用户交互服务云计算图书馆能够和用户实现全方位交互操作，利用云计算系统强大计算能力和几乎无限带宽,提供即时通讯在线处理方案或智能数字图书馆机器人互动，为用户智能提供多个处理方案和推送显而易见最优选择。利用云计算图书馆开放式系统特征,能让用户参与互联网开放空间中维基百科、用户博客、威客等多个服务方法,从而集中整个互联网力量,以“人脑联网”交互和复杂人工智能帮助相结合方法，实现全方位用户交互服务。3.4云计算机图书馆扩展服务在云计算机系统复杂网络上，能够应用非结构化数据、空间数据和多维数据服务，从而云计算图书馆关键业务之外发明性提供多个扩展服务，给用户全新体验方法，如发明出基于人工智能三维虚拟图书馆员,和用户经过语音交互,如同和真实图书馆员交流；采取虚拟现实技术对历史著名图书馆场景进行复原；采取空间计算技术提醒距离用户最近图书馆地点和行进路线；采取多维数据分析挖掘技术,依据用户描述需求,推荐最符适用户借阅图书等。3.5个性化网络服务因为云计算机系统体系组成基于可插件化扩充平台层上，用户能够在云计算图书馆操作界面上任意改变初始状态，定制个性化网络服务，实现新服务和技术能够和原有平台层无缝对接。更关键是,基于开放API和开源系统,能够让用户开发和布署满足自己需要插件,建立符合自己需要数字图书馆。4小结云计算数字图书馆实现以用户为关键理念，极大地改善用户体验。现在在构建云计算机图书馆时，还要需要考虑部分尤其问题：一是数字图书资源版权问题，云计算机图书馆将自己数字资源提供给全体互联网用户使用,现在大多数服务提供商无法做到这一点,而且云计算图书馆构建还需要重新整合现在整个供给链电子资源，知识产权保护条例也会造成一定阻碍；二是用户身份验证和数据安全问题，云计算机图书馆是开放式，必需要采取全新用户身份验证机制面对海量世界各地用户,身份验证和开放式特征是个两难选择，假如身份验证过于严格,则失去了云计算开放特征,假如身份验证过于宽松,则不利于数据安全；三是数字资源整合框架问题，云计算机系统基础设施层要求底层架构要整合一定数量数据资源和信息服务，到底采取怎样粗细整合粒度，和根据怎样方法进行整合，是一个多维机制问题。参考文件：[1]IBMBlueCloudSolution(inChinese).[2]SunCloudArchitectureIntroductionWhitePaper(inChinese).353cloudcomputing_chinese.pdf[3]BarrosoLA,DeanJ,HolzleU.Websearchforaplanet:The谷歌clusterarchitecture.IEEEMicro,,23(2):2228.[4]InternationalTelegraphUnion(ITU)(inChinese).[5]OrganizationfortheAdvancementofStructuredInformationStandards(OASIS)(inChinese).[6]DistributedManagementTaskForce(DMTF)(inChinese).[7]CloudSecurityAlliance(inChinese).[8]CramptonJ,MartinK,WildP.Onkeyassignmentforhierarchicalaccesscontrol.In:GuttanJ,ed,Proc.ofthe19thIEEEComputerSecurityFoundationsWorkshop—CSFW.Venice:IE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