王蓉

摘 要： 當前圖書館借閱信息管理系統(tǒng)不能滿足用戶服務(wù)的需求，存在并發(fā)運算效率低以及檢索性能差的缺陷，為此，設(shè)計基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，對不同院校數(shù)字圖書館進行統(tǒng)一控制、資源共享以及安全監(jiān)控；然后設(shè)計了系統(tǒng)云應(yīng)用中心以及云服務(wù)中心，實現(xiàn)圖書的整理、編輯、保存和發(fā)布，通過高科技技術(shù)將高職院校中的信息資源實施整合后審核，向用戶提供個性化的信息推送服務(wù)；闡述了系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施平臺的實現(xiàn)過程、圖書借閱程序?qū)崿F(xiàn)以及動態(tài)遷移的實現(xiàn)。實驗結(jié)果說明該系統(tǒng)性能以及各項功能運行良好，具有較高并發(fā)運算性能。

關(guān)鍵詞： 云計算平臺； 高效圖書館； 借閱信息； 云服務(wù)中心； 管理系統(tǒng)； 并發(fā)運算

中圖分類號： TN99?34； G258.6 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）13?0182?05

Abstract： The traditional library lending information management system can′t meet the demand of user service， and has the defects of low concurrent computing efficiency and poor retrieval performance. Therefore， a cloud computing platform based information management system of university library is designed. The cloud data center architecture of the system was designed to perform the unified control， resource sharing and security monitoring for the digital library of different universities. The cloud application center and cloud service center of the system were designed to realize the book arrangement， editing， saving and publishing. The information resource of higher vocational college is integrated by means of high?tech technology for check， which can provide the personalized information push service for user. The implementation process of the system infrastructure platform， book lending program and dynamic migration are carried out. The experimental results show that the performance and each function of the designed system are perfect， and the system has high concurrent computing performance.

Keywords： cloud computing platform； efficient library； lending information； cloud service center； management system； concurrent computing

0 引 言

隨著我國高等教育的逐漸發(fā)展，高校圖書館的規(guī)模也不斷提升，產(chǎn)生了海量的圖書信息，對圖書館信息資源的存儲和運算提出更高的要求。當前圖書館借閱信息管理系統(tǒng)，不能滿足用戶對云資源以及服務(wù)的需求，存在并發(fā)運算效率低以及檢索性能差的缺陷。由于云計算技術(shù)的快速發(fā)展，采用云計算的動態(tài)易擴展的虛擬化資源可向用戶提供運算能力、存儲資源等服務(wù)。因此，本文設(shè)計了基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)，提高圖書信息的管理效率和質(zhì)量，增強圖書館借閱管理性能。

1 云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

對高校進行圖書館借閱信息管理系統(tǒng)框架構(gòu)建時，要對高校的財務(wù)情況和數(shù)字資源建設(shè)狀況進行統(tǒng)計，分析各學(xué)科的資源分布和學(xué)生對圖書的需求情況[1]，在得到的設(shè)施基礎(chǔ)上將各種圖書資源進行整合，設(shè)計出一個可提供經(jīng)濟性良好、標準化程度高的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)。高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)是基于“云計算”的服務(wù)平臺，以基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)和基礎(chǔ)平臺服務(wù)為基礎(chǔ)；基礎(chǔ)設(shè)施平臺和公共服務(wù)平臺是數(shù)字圖書館的核心；服務(wù)平臺將各種資源進行共享；本地應(yīng)用平臺就是高校圖書館。圖1為基于云計算的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)。

1.2 云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)設(shè)計

本文系統(tǒng)基于云計算平臺的云數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)進行智能調(diào)度和統(tǒng)一管理，采用VMware和Linux等軟件進行虛擬平臺的構(gòu)建[2]，對系統(tǒng)硬件進行智能調(diào)度和管理。對系統(tǒng)服務(wù)器的選擇是構(gòu)建數(shù)字圖書館的基礎(chǔ)，利用VMware虛擬技術(shù)中的ISCSI/NAS對存儲資源池進行構(gòu)建，不同服務(wù)器構(gòu)成的存儲資源池作為系統(tǒng)不同資源的共享區(qū)域，在共享區(qū)域中的存儲中心里構(gòu)建虛擬機的文件資源，云數(shù)據(jù)中心能對全部的虛擬機進行控制和管理。云數(shù)據(jù)中心不僅包括存儲和計算資源，還包括軟件環(huán)境監(jiān)控[3]，實現(xiàn)服務(wù)器的正常工作。云數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)可實現(xiàn)對不同院校數(shù)字圖書館的統(tǒng)一管理、資源共享和安全監(jiān)控。圖2為本文信息管理系統(tǒng)的云數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)圖。

1.3 云應(yīng)用中心以及云服務(wù)中心設(shè)計

云應(yīng)用中心負責對各高校的圖書進行整理、編輯、保存和發(fā)布，要實現(xiàn)這些功能需利用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)資源共享、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和云平臺。云應(yīng)用中心對收集到的圖書資源按照標準化進行整理，得到的數(shù)據(jù)再進行資源共享[4]。云平臺中數(shù)據(jù)的傳輸通過互聯(lián)網(wǎng)支持，實現(xiàn)不同院校間信息的有效控制和傳輸。云服務(wù)中心建設(shè)包括門戶服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、核心服務(wù)、開發(fā)平臺和基礎(chǔ)層。其將高校中的信息資源和公共資源采用高科技技術(shù)進行整合并進行審核，依照數(shù)字圖書館的制作標準和學(xué)生對專業(yè)信息的需求情況，對圖書內(nèi)容進一步分類，得到具有高校特征的云服務(wù)中心。除了為師生提供豐富的信息資源外，云服務(wù)中心利用先進的多媒體技術(shù)，針對移動客戶端的使用需求，建立可滿足不同使用終端的服務(wù)中心，向用戶提供個性化的信息推送[5]。圖3為云服務(wù)中心建設(shè)內(nèi)容。

按照服務(wù)對象的不同將云服務(wù)中心的服務(wù)對象分為針對圖書館借閱和針對使用者兩種。針對圖書館借閱的服務(wù)有標準服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、借閱業(yè)務(wù)培訓(xùn)服務(wù)和對接服務(wù)等。標準服務(wù)包括服務(wù)規(guī)范、信息發(fā)布規(guī)范和各項認證標準的規(guī)范；數(shù)據(jù)服務(wù)是向相關(guān)圖書館提供包括數(shù)據(jù)平臺規(guī)范化的各項數(shù)據(jù)；借閱業(yè)務(wù)培訓(xùn)服務(wù)向相關(guān)圖書館提供人員培訓(xùn)相關(guān)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)、課程培訓(xùn)、學(xué)習(xí)成果檢測和疑難問題解答等服務(wù)。對接服務(wù)通過建立服務(wù)接口平臺將各類服務(wù)統(tǒng)一地應(yīng)用到圖書館借閱信息管理系統(tǒng)中，其包括數(shù)據(jù)存儲檢索接口、資源調(diào)度接口和獲取原始數(shù)據(jù)接口等。

針對使用者的服務(wù)包括圖書資料搜索、原文資料查找和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。圖書資料搜索是指出版圖書、發(fā)表學(xué)位論文和音像視頻等資源。在查找各種原文資料時將電子版文檔、圖書館互借的文獻和網(wǎng)上購買的文檔之間通過整合獲得，得到一個使用者可以即時獲取原文資料的服務(wù)平臺。高校圖書館借閱信息系統(tǒng)中的云服務(wù)中心還可以向使用者提供不同的課程資料，包括PPT、課程視頻、教師課件和仿真實驗等，可為使用者提供專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方案。

1.4 系統(tǒng)離線應(yīng)用設(shè)計

圖書館借閱信息管理系統(tǒng)離線應(yīng)用設(shè)計是指確保用戶在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下也能正常使用圖書館借閱信息管理系統(tǒng)，使得Web系統(tǒng)工作正常，并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將數(shù)據(jù)同步至中央服務(wù)器。本文設(shè)計的圖書館借閱信息管理系統(tǒng)離線應(yīng)用的結(jié)構(gòu)如圖4所示，系統(tǒng)處于離線時分為本地離線引擎系統(tǒng)和服務(wù)端系統(tǒng)兩個子部分。本地離線引擎系統(tǒng)包括SQLite引擎和可以存儲本地數(shù)據(jù)、讀取離線數(shù)據(jù)的本地服務(wù)器，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)和中央服務(wù)器同步[6]。服務(wù)端系統(tǒng)包括提供技術(shù)支持的客戶端增量數(shù)據(jù)同步模塊、對各種協(xié)議和對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行判斷的狀態(tài)檢測模塊，服務(wù)端系統(tǒng)將中央服務(wù)器中獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)同步模塊中進行應(yīng)用服務(wù)器交互，完成離線系統(tǒng)服務(wù)器與本文數(shù)據(jù)的同步，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步過程中技術(shù)支持和數(shù)據(jù)處理。

當網(wǎng)絡(luò)正常連接時，本文系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接存儲在中心數(shù)據(jù)庫中；網(wǎng)絡(luò)斷開時，系統(tǒng)可以使用，但產(chǎn)生數(shù)據(jù)無法上傳至中央服務(wù)器，會短暫的存儲在本地數(shù)據(jù)庫中。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常連接時，會將離線時存儲在本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)增量同步至中央數(shù)據(jù)庫中。

2 系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

系統(tǒng)構(gòu)建基于J2EE體系和MVC模式，利用FLEX技術(shù)進行系統(tǒng)前臺的開發(fā)，Oracle技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫[7]，共同協(xié)作實現(xiàn)圖書館借閱信息管理系統(tǒng)跨平臺和瀏覽器問題。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施平臺實現(xiàn)

本文系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施包括內(nèi)部硬件存儲設(shè)施和外部基礎(chǔ)云。系統(tǒng)中CALIS本地基礎(chǔ)平臺Main Server和應(yīng)用系統(tǒng)APP Server將內(nèi)部硬件存儲設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)樗接性?。圖5為系統(tǒng)本地云結(jié)構(gòu)示意圖，將系統(tǒng)中的硬件資源分布在不同的服務(wù)器上，能夠在服務(wù)器容量發(fā)生改變時對硬件資源進行刪減，減輕服務(wù)器壓力，系統(tǒng)采用CALIS本地平臺提供CAILS私有云的所有服務(wù)，還可被其他圖書館訪問，將不同圖書館資源進行共享[8]。外部基礎(chǔ)云是基于Web server系統(tǒng)商業(yè)設(shè)施平臺Amazon的EC2和S3，通過API虛擬機構(gòu)建一個計算云。S3通過Rest Full API實現(xiàn)與ECZ的交互功能，EC2的實現(xiàn)過程如圖6所示。

2.2 系統(tǒng)部分功能實現(xiàn)

2.2.1 圖書借閱程序?qū)崿F(xiàn)

圖書館借閱信息管理系統(tǒng)是對使用者選擇的圖書進行判斷[9]，確保使用者可以借閱圖書，系統(tǒng)實現(xiàn)圖書借閱管理流程圖如圖7所示。

2.2.2 動態(tài)遷移的實現(xiàn)

本文圖書館借閱信息管理系統(tǒng)通過動態(tài)遷移技術(shù)實現(xiàn)云服務(wù)或數(shù)據(jù)信息從一個服務(wù)器向另一個服務(wù)器的遷移。云爆發(fā)機制實現(xiàn)云服務(wù)或數(shù)據(jù)的動態(tài)遷移就是使數(shù)據(jù)中心和各圖書館借閱服務(wù)資源整合。存儲器保存紙質(zhì)文獻資料和使用者信息數(shù)據(jù)，圖書館日常工作是由應(yīng)用服務(wù)器解決[10]。當某一個圖書館服務(wù)器負載過高，云爆發(fā)機制將該圖書館數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)移，當服務(wù)器的容量達到最大值時，該機制就會啟動，將數(shù)據(jù)“爆發(fā)”到云中，當服務(wù)器中數(shù)據(jù)處理量較低，將“爆發(fā)”到云中的數(shù)據(jù)返還給服務(wù)器，云爆發(fā)示意圖如圖8所示。

圖8中過程1為自動擴展監(jiān)聽服務(wù)器對服務(wù)A數(shù)據(jù)容量進行監(jiān)控，當服務(wù)A負載過高，將服務(wù)C的請求轉(zhuǎn)移到服務(wù)A的“云”中。過程2為保持狀態(tài)管理數(shù)據(jù)庫同步過程。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 系統(tǒng)運行效果測試

實驗對本文系統(tǒng)運行的軟件和硬件進行配置：Windows XP或Windows 7系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫版本為SQL Server 2005，CPU主頻1 GHz以上，內(nèi)存至少512 MB，硬盤大小為80 GB。

1） 圖書借閱測試。用戶在搜索圖書信息時，也可以查看讀者的借閱情況，當用戶選擇需要歸還的圖書后，選擇刪除這本圖書的借閱信息。實驗對本文系統(tǒng)的圖書借閱實施檢測，系統(tǒng)的圖書借閱界面如圖9所示。當輸入使用者的身份信息時，在圖書借閱界面會顯示讀者的借閱情況，是否有借閱圖書未歸還和本次借閱圖書數(shù)量，當輸入數(shù)據(jù)后系統(tǒng)圖書借閱界面會發(fā)生變動。

2） 圖書歸還測試。當系統(tǒng)使用者借閱圖書后會在數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)生一條借閱記錄，讀者將圖書歸還后借閱記錄自動刪除，因此實驗對圖書歸還進行測試，圖10為圖書歸還界面。

分析圖9以及圖10中的結(jié)果能夠看出，經(jīng)過測試本文系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，反應(yīng)速率塊、安全性強且能實現(xiàn)人員信息和圖書信息分類。本文系統(tǒng)簡單易學(xué)，圖書分類效率提高且錯誤率較低。

3.2 系統(tǒng)性能測試

實驗對本文系統(tǒng)的運行性能實施檢測，結(jié)果用表1描述。能夠看出本文系統(tǒng)的基準測試、并發(fā)數(shù)測試以及穩(wěn)定性測試狀態(tài)都合格，說明本文設(shè)計的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)性能運行穩(wěn)定。

3.3 系統(tǒng)功能測試

實驗對本文設(shè)計的圖書館借閱信息管理系統(tǒng)圖書管理模塊的功能進行檢測，檢測本文系統(tǒng)進行圖書檢索、修改、過濾以及存儲的功能，結(jié)果用表2描述。

分析表2中的檢測結(jié)果能夠看出，本文管理系統(tǒng)各功能模塊都成功運行，基本滿足用戶的需求，性能穩(wěn)定。

通過檢測圖書借閱信息管理系統(tǒng)的性能，采用工具模擬大規(guī)模并發(fā)用戶訪問系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)的抗壓性能。實驗采用Loadrunner壓力檢測軟件檢測本文系統(tǒng)并發(fā)用戶數(shù)同事務(wù)執(zhí)行狀態(tài)，結(jié)果用表3描述。

對表3中的數(shù)據(jù)進行分析，能夠看出隨著用戶數(shù)量的不斷提升，事務(wù)平均時間和最高響應(yīng)時間逐漸提升，而每秒操作事務(wù)數(shù)不斷降低，主要是因為用戶量提升會消耗較多的系統(tǒng)資源，使得系統(tǒng)響應(yīng)時間提升可操作的事務(wù)數(shù)逐漸減少。如果并發(fā)用戶數(shù)是55，則本文系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間約是38 ms，真實操作過程中用戶不會覺得出現(xiàn)顯著的滯后問題，說明本文系統(tǒng)的并發(fā)運算性能高，能夠滿足高校圖書館借閱信息管理的高效率需求。

4 結(jié) 論

為了提高云計算環(huán)境下高校圖書館借閱信息管理的效率和性能，本文設(shè)計了基于云計算平臺的高校圖書館借閱信息管理系統(tǒng)，提升了高校圖書借閱信息管理質(zhì)量。

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