陳 臣 馬曉亭（蘭州商學院）

1 引言

隨著云計算技術的發(fā)展與成熟，利用云計算技術對數(shù)字圖書館基礎設施硬件資源、計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源實施整合，建設具有較高資源管理、調度、運營、分配能力的云圖書館，為讀者提供滿意的個性化數(shù)字閱讀服務成為數(shù)字圖書館發(fā)展的主要趨勢。據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)數(shù)字圖書館IT資源的平均利用率不到20%。云計算環(huán)境下，云系統(tǒng)與應用資源使用的安全、效率、經(jīng)濟與可控性等因素，是決定云圖書館服務有效性和市場競爭力的關鍵因素。因此，如何加強圖書館云計算平臺資源的組織、管理、優(yōu)化和配置能力，實現(xiàn)資源的規(guī)模化、虛擬化、智能化、彈性化和可擴展管理，是提高云圖書館讀者服務保障能力和市場競爭力的重要因素

2 云圖書館自適應資源管理平臺建設與管理需求

2.1 資源管理平臺應具有較強的智能化、自適應性、兼容性和可擴展性

在資源管理平臺建設過程中，要求平臺具有智能、自適應的管理能力，其策略管理系統(tǒng)可根據(jù)用戶服務優(yōu)先和經(jīng)濟、節(jié)能的原則，在降低人工干預程度的前提下，智能、自適應地制定和執(zhí)行高效的管理策略來提高云系統(tǒng)的可用性和可控性。其次，云系統(tǒng)資源管理平臺應具有較高的兼容性，可根據(jù)云圖書館不同應用系統(tǒng)、服務模式、用戶和平臺的應用服務需求提供資源，而不會導致系統(tǒng)沖突和降低可控性。第三，資源池可根據(jù)云圖書館用戶群和業(yè)務量的增長，有效實施IT資源和服務能力的擴容。

2.2 云計算平臺系統(tǒng)虛擬化資源管理科學、易控

云計算平臺系統(tǒng)構建過程中要求系統(tǒng)架構科學、合理，可利用虛擬化技術對單一資源進行整合、管理和分配，并對讀者云服務業(yè)務具有較強的管理和支撐能力。其次，云計算平臺系統(tǒng)可根據(jù)服務對象和服務內容特點，在確保云計算資源池原有功能和服務的前提下，實現(xiàn)虛擬化資源的有效擴展、規(guī)范和管理策略的完善，避免因云資源池的盲目升級和擴展而導致云系統(tǒng)結構混亂和效率下降。第三，在確保云計算平臺系統(tǒng)架構科學、易控和云資源供給高效率的前提下，應加強云計算平臺讀者服務活動的功效和耗能管理，在不降低系統(tǒng)服務有效性的前提下實現(xiàn)系統(tǒng)低碳運行。

2.3 能夠有效實施虛擬機的應用管理和資源分配

首先，云圖書館應能夠連續(xù)監(jiān)控物理主機資源使用和虛擬機創(chuàng)建情況，實現(xiàn)虛擬化資源的快速發(fā)現(xiàn)、收集管理、請求響應和創(chuàng)建回收，保證同一物理機上所創(chuàng)建的虛擬機，在資源管理與分配過程中統(tǒng)一管理、協(xié)同交互、負載均衡、快速收斂。其次，當虛擬機根據(jù)讀者云服務需求實施遷移時，應采取動態(tài)資源調配和設置虛擬機資源使用閥值的方法，保證虛擬機應用服務可靠、持續(xù)。第三，應制定安全、高效、靈活、可靠的虛擬機應用管理和資源分配策略，不能以損失云服務的安全性和經(jīng)濟性為代價來提高虛擬機的應用效率。

2.4 云計算資源的精細化管理與調度需求

圖書館云計算資源具有分布廣、資源量大、用戶多和管理策略復雜的特點，云資源的精細化管理與調度有效性，決定了圖書館云計算資源使用效率和云服務的投資收益率。因此，在圖書館云計算資源管理與調度中，需要加強資源的細粒度劃分和分配水平，確保不會因某一云應用服務業(yè)務資源的過度分配而導致浪費。其次，云圖書館應加強對計算資源的精細化管理與調度水平來提高云資源管理系統(tǒng)的靈活性?？筛鶕?jù)所預測的未來云閱讀應用服務資源需求量實現(xiàn)資源預留，提高云資源管理系統(tǒng)的即時保障能力。第三，應加強云計算資源管理與調度策略的安全性、有效性、經(jīng)濟性和可靠性，根據(jù)云應用服務資源需求實現(xiàn)管理安全、資源競爭、能源損耗、運營效率的有效結合。

2.5 云虛擬化資源池安全管理需求

當傳統(tǒng)數(shù)字圖書館用戶服務模式和應用系統(tǒng)遷移到云計算環(huán)境時，原有的基礎設施管理平臺、應用服務系統(tǒng)、用戶服務與信息管理數(shù)據(jù)庫、安全防御系統(tǒng)是否與云計算虛擬化環(huán)境相兼容，是關系用戶云閱讀體驗愉悅感的重要問題。其次，當傳統(tǒng)數(shù)字圖書館遷移到云計算環(huán)境后，相應的IT資源安全管理系統(tǒng)與策略能否隨之遷移，并通過升級來提高云計算環(huán)境下虛擬化資源安全管理的效率和有效性，是確保云圖書館虛擬化資源管理和使用安全的重要因素。第三，云計算環(huán)境下，隨著數(shù)字圖書館基礎設施結構和應用服務系統(tǒng)的擴展，基礎設施結構與應用軟件系統(tǒng)的異構性，將成為影響云虛擬化資源管理與使用的重要因素。

3 云圖書館自適應資源管理與供給平臺設計

3.1 建立虛擬化資源應用安全和效率管理監(jiān)控、評估體系

云計算環(huán)境下，應根據(jù)數(shù)字圖書館云計算環(huán)境下讀者服務的多用戶、虛擬化、彈性和可擴展特點，制定高效的安全管理策略和安全評估體系，確保能夠對虛擬化資源環(huán)境安全性、基礎設施硬件設備可靠性、安全管理策略和防御系統(tǒng)有效性、虛擬化資源管理與調度策略缺陷進行科學評估，并提出科學、合理和易于執(zhí)行的對策。其次，云虛擬化資源監(jiān)控系統(tǒng)應重點加強對CPU使用率、物理與虛擬內存占用情況、當前任務進程資源分配與使用效率、虛擬化存儲資源管理效率、物理與虛擬網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸有效性、虛擬機運行效率、云系統(tǒng)整體負載均衡等情況進行數(shù)據(jù)采集，通過對采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、處理、評估、反饋，最終由控制系統(tǒng)對虛擬化資源池管理策略和過程進行修改、完善。第三，在虛擬化資源應用安全和效率管理監(jiān)控、評估系統(tǒng)設計中，應重點加強系統(tǒng)高效性、可靠性、冗余性和可擴展性建設。

3.2 實現(xiàn)虛擬化資源的細粒度管理與調度

針對云計算環(huán)境下資源虛擬化管理彈性分配的特點，應加強對物理設備和虛擬化資源的雙重管理、監(jiān)控，避免單一物理設備負載過重和虛擬化資源劃分粒度不細情況出現(xiàn)。其次，在堅持虛擬化資源調度安全、高效、經(jīng)濟、快速原則的前提下，應依據(jù)虛擬化資源分配現(xiàn)狀、物理機負荷實際和未來虛擬化資源需求，適時、準確、動態(tài)、快捷地調整虛擬資源細粒度劃分程度和大小。第三，在虛擬化資源的細粒度管理與調度過程中，應綜合考慮云閱讀應用服務活動的虛擬化資源分配時間、管理與使用成本、基礎設施物理資源使用效率、云閱讀服務有效性、讀者云閱讀活動滿意度等因素，提高虛擬化資源管理與調度策略的合理性和有效性。

3.3 強化虛擬機資源分配與調度管理

在虛擬機資源分配與調度管理中，首先應加強虛擬機的生命周期管理，應根據(jù)圖書館云應用服務業(yè)務提高虛擬機的創(chuàng)建、資源分配、應用服務、資源回收和刪除效率，實現(xiàn)虛擬機運行的全程監(jiān)控和資源高效調度。其次，可根據(jù)云服務業(yè)務特點和虛擬機集群拓撲結構實際，在圖書館數(shù)據(jù)中心內部加強云應用服務業(yè)務的虛擬機負載均衡與優(yōu)化，實現(xiàn)虛擬機的彈性化管理和遷移。第三，應根據(jù)虛擬機的功能特點、服務對象、數(shù)據(jù)傳輸需求和負載情況，設置虛擬機集群和內部虛擬化數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，并和數(shù)據(jù)中心其它VLAN（虛擬化網(wǎng)絡）隔離，以提高虛擬機應用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸性能。第四，應加強虛擬機放置和內存分配管理。隨著云圖書館讀者服務業(yè)務量和虛擬機數(shù)量的激增，虛擬機放置有效性成為影響虛擬化應用效率的重要因素。

3.4 建設高效、開放的云資源管理平臺數(shù)據(jù)傳輸與控制網(wǎng)絡

云圖書館在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)建設中，應采取統(tǒng)一部署、集中管理、混合搭配、協(xié)調動作的原則，加強對云資源管理系統(tǒng)、云計算系統(tǒng)、云存儲系統(tǒng)、云反饋系統(tǒng)等功能模塊網(wǎng)絡的建設和運營管理。其次，在虛擬化網(wǎng)絡資源架構設計和系統(tǒng)建設中，應堅持開放式架構、開放式核心網(wǎng)絡、開放式軟硬件設備的原則，在不同系統(tǒng)、模塊和設備之間部署符合標準化規(guī)范的開放端口，確保當虛擬化資源池的監(jiān)控、管理、分配與調度數(shù)據(jù)傳輸時，滿足數(shù)據(jù)傳輸靈活性和多樣化需求。第三，加強虛擬化資源池管理與監(jiān)控網(wǎng)絡的智能化、自動化、有效性和可靠性建設，提高網(wǎng)絡的自我配置、自我管理、自我監(jiān)控、自我完善能力，實現(xiàn)云資源池監(jiān)控、管理、調度、反饋和控制數(shù)據(jù)的自動化傳輸。

3.5 避免云資源的過度預留與分配

云圖書館在建設初期，應對所服務的讀者群數(shù)量、云閱讀活動內容、閱讀高峰期云資源需求量、未來云服務模式和內容需求進行調研，制定詳細的云資源池建設與資源供應方案，并根據(jù)讀者云閱讀活動對虛擬化資源需求的數(shù)量、安全要求、供應質量和易擴展性，按照投資收益最優(yōu)原則選擇合適的運營商并簽署云服務租賃協(xié)議。其次，云圖書館虛擬化資源的預留與分配標準判定，應堅持預測數(shù)值和監(jiān)測數(shù)據(jù)相結合的原則，由負載平衡器直接寫入到應用程序代碼，實現(xiàn)虛擬化資源預留與分配的自動縮放和動態(tài)配置。第三，應加強對云應用服務資源分配與使用效率的監(jiān)控。通過設置合理的虛擬化資源應用效率閥值，實現(xiàn)云資源過度預留與分配行為的報警和動態(tài)配置，提高虛擬化資源預留與分配效率。

4 結語

云計算技術具有資源利用效率高、系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理安全可靠、云平臺基礎設施資源邏輯隔離和可擴展、可為用戶提供彈性與經(jīng)濟的云服務等特點，是構建云圖書館和開展用戶云閱讀服務的核心技術。因此，只有從圖書館云服務能力和云服務模式有效性建設出發(fā)，努力提高云資源管理與供給平臺的安全性、高效性、智能化和自動化水平，實現(xiàn)讀者個性化服務活動云資源的最優(yōu)化管理與配置，才能提高云圖書館建設與運營活動的投資收益率，為讀者提供安全、高效、經(jīng)濟、低碳的云個性化閱讀服務。

1 張為民，等.云計算：深刻改變未來[M].北京：科學出版社，2009.

2 陳康，鄭緯民.云計算：系統(tǒng)實例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學報，2009，20（5）

3 郭本俊，等.基于MPI的云計算模型 [J].計算機工程，2009，35（24）

4 鄭湃，崔立真.云計算環(huán)境下面向數(shù)據(jù)密集型應用的數(shù)據(jù)布局策略與方法[J].計算機學報，2010，30（8）

5 張興旺，等.基于云計算的數(shù)字化信息資源建設模型的研究[J].情報理論與實踐，2011，34（8）

6 田冠華，孟丹詹.云計算環(huán)境下基于失效規(guī)則的資源動態(tài)提供策略[J].計算機學報，2010，33（10）

7 華夏渝，等.基于云計算環(huán)境的蟻群優(yōu)化計算資源分配算法[J].華東師范大學學報（自然科學版），2010（1）

8 Xu Baomin，Zhao Chunyan，Hua Enzhao，Hu Bin.Job scheduling algorithm based on Berger model in cloud environment[J].Advances in Engineering Software，2011，42