蔣繼平 韋巖鷹

摘 ?要 傳統(tǒng)圖書館面臨越來越多的挑戰(zhàn)，加快建設(shè)智慧圖書館，是實現(xiàn)圖書館轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。論文通過分析智慧圖書館的核心內(nèi)容和系統(tǒng)框架，提出作為負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)存儲和計算的數(shù)據(jù)層，其建設(shè)重點在于將圖書館數(shù)據(jù)中心虛擬化。最后文章以廣西師范大學(xué)建設(shè)智慧圖書館實踐為例，提出智慧圖書館數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)層建設(shè)的解決方案。

關(guān)鍵詞 ??智慧圖書館 ?數(shù)據(jù)中心 ?數(shù)據(jù)層 ?虛擬化技術(shù)

分類號??G250.76

1 ?相關(guān)研究

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛融合應(yīng)用，傳統(tǒng)圖書館正面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)傳統(tǒng)圖書館成功轉(zhuǎn)型，“智慧圖書館”孕育而生。在圖書館界，第一個提出“智慧圖書館”概念的是芬蘭奧盧大學(xué)圖書館的AITTOLA M教授，他認(rèn)為智慧圖書館（Smart?library）是一個不受空間限制且可被感知的移動圖書館服務(wù)^[1]。但真正引起全球范圍內(nèi)廣泛關(guān)注和探討的是從2008年11月IBM提出“智慧地球”概念開始^[2]。緊接著從“智慧地球”又延伸了“智慧城市”、“智慧社區(qū)”、“智慧校園”等相關(guān)概念。至此，“智慧+某領(lǐng)域”概念已然深入人心，智慧圖書館亦如此。

在我國圖書館學(xué)界，對智慧圖書館的相關(guān)研究已經(jīng)非常豐厚，這些研究成果歸納總結(jié)起來主要分為三類。第一類是由于智慧圖書館的定義尚未統(tǒng)一，于是有學(xué)者試圖從理論層面對智慧圖書館定義進(jìn)行總結(jié)，如孫利芳^[3]等人的《再論智慧圖書館定義》、李顯志^[4]的《國內(nèi)智慧圖書館理論研究現(xiàn)狀分析與對策》等;第二類是結(jié)合圖書館新館建設(shè)，構(gòu)建智慧圖書館，提出解決方案，如姚國章^[5]等人的《智慧圖書館的總體設(shè)計與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)研究》、曹軼^[6]的《三維智慧圖書館的設(shè)計和實現(xiàn)——以寶山圖書館為例》、康曉丹^[7]的《構(gòu)建第三代圖書館的技術(shù)思考——以上海大學(xué)圖書館為例》等;第三類是研究學(xué)者和研究成果最多的，他們主要結(jié)合相關(guān)理論和技術(shù)對智慧圖書館系統(tǒng)框架如感知層、應(yīng)用層等進(jìn)行描述，進(jìn)而提出策略對策或服務(wù)模式，如胡海燕^[8]等人的《基于全面感知的智慧圖書館創(chuàng)新服務(wù)研究》、曾子明^[9]的《融合情境的智慧圖書館個性化服務(wù)研究》、陳嘉懿^[10]的《智慧圖書館的構(gòu)建之道——淺談高校圖書館RFID技術(shù)應(yīng)用新思路》、畢麗菊^[11]的《指尖上的圖書館：論移動互聯(lián)網(wǎng)時代智慧圖書館的服務(wù)模式》以及周玲元^[12]等人的《基于SOA的圖書館情境感知中間件架構(gòu)研究》等等。

筆者以“智慧圖書館”為主題詞，在CNKI全文期刊數(shù)據(jù)庫中，從檢索出的相關(guān)文獻(xiàn)里發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們幾乎都認(rèn)為智慧圖書館框架應(yīng)至少包含“感知層—數(shù)據(jù)層—應(yīng)用層”這三層。從目前的研究成果來看，對于感知層和應(yīng)用層的探討研究很多，但對數(shù)據(jù)層（或者數(shù)據(jù)傳輸層）的研究少之又少。凌征強(qiáng)^[13]的《基于智能家居的智慧圖書館數(shù)據(jù)層建設(shè)》談到了建設(shè)智慧圖書館可以借鑒智能家居，建立數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)作為智慧圖書館數(shù)據(jù)層的兩個核心部分，深入探討了智慧圖書館數(shù)據(jù)中心應(yīng)具備的特點、建立數(shù)據(jù)層需面臨的問題以及推進(jìn)策略。但該研究沒有論述如何建立智慧圖書館數(shù)據(jù)層，沒有提出結(jié)合實際的解決方案。

本文從分析智慧圖書館定義的核心內(nèi)容出發(fā)，結(jié)合廣西師范大學(xué)圖書館（以下簡稱：我館）新館建設(shè)實際，對如何建設(shè)基于虛擬化平臺的智慧圖書館數(shù)據(jù)層進(jìn)行探討，希望能為兄弟圖書館建設(shè)智慧圖書館提供借鑒。

?智慧圖書館核心內(nèi)容及系統(tǒng)框架

2.1 ?核心內(nèi)容

從2008年底IBM提出“智慧地球”迄今為止，智慧圖書館在圖書館界還沒有一個統(tǒng)一明確定義，不同的文獻(xiàn)從不同的視角進(jìn)行描述，進(jìn)而得出不同的結(jié)論。嚴(yán)棟^[14]提出智慧圖書館是通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)智慧化的服務(wù)和管理。董曉霞^[15]等人認(rèn)為智慧圖書館是感知智慧化和數(shù)字圖書館服務(wù)智慧化的綜合。烏恩^[16]認(rèn)為智慧圖書館是在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智慧化設(shè)備的支撐下，實現(xiàn)書書相聯(lián)、書人相聯(lián)、人人相聯(lián)，為用戶提供智慧化服務(wù)。曾子明^[17]等人認(rèn)為智慧圖書館是以信息技術(shù)為支撐，以人和物的互聯(lián)互通和協(xié)同感知為核心要素，不斷提升讀者閱讀體驗的智慧型知識服務(wù)。沈奎林^[18]等人在建設(shè)南京大學(xué)智慧圖書館的實踐中，認(rèn)為關(guān)于智慧圖書館其核心內(nèi)容應(yīng)有互聯(lián)、便利和高效三個內(nèi)在特點，而要建設(shè)互聯(lián)便利高效的智慧圖書館，必須依靠物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)全方位感知，進(jìn)而智慧化服務(wù)讀者。

從目前的文獻(xiàn)和研究成果來看，在關(guān)于智慧圖書館的相關(guān)論述中，利用新一代信息技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通，資源深度融合和為讀者提供智慧化服務(wù)，這三項是智慧圖書館的核心內(nèi)容。

2.2 ?系統(tǒng)框架

實現(xiàn)智慧圖書館的互聯(lián)互通、深度融合、智慧化服務(wù)，需要新一代信息技術(shù)為支撐。新一代信息技術(shù)指大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能感知等技術(shù)。這些實現(xiàn)智慧圖書館的關(guān)鍵技術(shù)不應(yīng)僅僅只是簡單堆砌，應(yīng)是一個系統(tǒng)工程，具有完整的系統(tǒng)框架。從我館建設(shè)智慧圖書館的實踐來看，我們認(rèn)為智慧圖書館的系統(tǒng)框架應(yīng)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層。如圖1所示。

2.2.1 ?應(yīng)用層

指智慧圖書館直接面向讀者的具體應(yīng)用服務(wù)，主要包括承載館藏數(shù)據(jù)和讀者信息數(shù)據(jù)的圖書管理系統(tǒng)即匯文系統(tǒng)、移動圖書館、統(tǒng)一認(rèn)證平臺、古籍普查平臺、自助選位系統(tǒng)、新生培訓(xùn)系統(tǒng)、自助借還系統(tǒng)、opac檢索系統(tǒng)、虛擬化云桌面系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、無線管理系統(tǒng)和地圖導(dǎo)航系統(tǒng)等各個業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。

2.2.2 ?數(shù)據(jù)層

作為智慧圖書館的數(shù)據(jù)支撐層，負(fù)責(zé)感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和處理^[19]。從技術(shù)形式上，數(shù)據(jù)層融合云計算、大數(shù)據(jù)、存儲技術(shù)等多種技術(shù)，高度集成，負(fù)責(zé)來自感知層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)存儲和處理。從內(nèi)容形式上，數(shù)據(jù)層是智慧圖書館異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合遷移、資源調(diào)度、安全管理，其異構(gòu)數(shù)據(jù)包括館藏數(shù)據(jù)、讀者數(shù)據(jù)、環(huán)境感知數(shù)據(jù)等來自于感知層的智慧設(shè)備終端和應(yīng)用層的各個應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的各類信息數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)層

介于數(shù)據(jù)層和感知層之間，由覆蓋整個圖書館的有線網(wǎng)和無線網(wǎng)，校園網(wǎng)和電信網(wǎng)，局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)融合構(gòu)成，實現(xiàn)各類信息數(shù)據(jù)的高效、安全傳輸。由于我館為高校館，本身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境處于學(xué)校網(wǎng)絡(luò)框架下，不存在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。為避免所屬教科網(wǎng)的局限性，我們租用了一條電信光纖，主要用于讀者自助上網(wǎng)體驗。校園網(wǎng)與電信網(wǎng)之間通過匯聚交換機(jī)鏈路，做到讀者訪問不同網(wǎng)絡(luò)地址時，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自動切換。

感知層

面向讀者的第一層，為上層提供采集讀者數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)。主要包括 RFID圖書自助系統(tǒng)、基于VR的虛擬圖書館、二維碼信息標(biāo)識、3D感知體驗、讀者實時定位采集和溫度濕度煙霧噪聲的環(huán)境感知等前端服務(wù)內(nèi)容。

虛擬化數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層作為承上啟下的中間處理層，是整個智慧圖書館系統(tǒng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。圖書館服務(wù)智慧化就是對數(shù)據(jù)的智慧化處理，通過采集來自感知層的各種異構(gòu)信息數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)層對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲、整理加工、計算處理、統(tǒng)計分析，得出符合讀者需求的結(jié)果，最后在應(yīng)用層上進(jìn)行互動式呈現(xiàn)。因此，智慧圖書館數(shù)據(jù)層必須具備大容量存儲能力和高性能計算處理能力。

支撐數(shù)據(jù)層運營的硬件系統(tǒng)的物理存放地在圖書館中心機(jī)房。隨著大數(shù)據(jù)存儲和云計算處理需要，圖書館中心機(jī)房升級為圖書館數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心合理布局和硬件系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)是數(shù)據(jù)層的性能保障和實現(xiàn)方式。結(jié)合我館建設(shè)實踐，我們認(rèn)為實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)層的建設(shè)目標(biāo)，關(guān)鍵在于將數(shù)據(jù)中心模塊化和虛擬化。模塊化數(shù)據(jù)中心和虛擬化數(shù)據(jù)中心是實現(xiàn)智慧圖書館的前提和基礎(chǔ)。

3.1 ?虛擬化數(shù)據(jù)中心

3.1.1 ?虛擬化技術(shù)定義及優(yōu)勢

隨著智慧圖書館感知層設(shè)備不斷豐富，感知層和應(yīng)用層系統(tǒng)產(chǎn)生大量異構(gòu)數(shù)據(jù)，對于負(fù)責(zé)信息計算和數(shù)據(jù)處理的中介層——數(shù)據(jù)層的計算性能和存儲能力的要求變得異常高。圖書館傳統(tǒng)中心機(jī)房硬件布局本質(zhì)上是采用硬件與服務(wù)應(yīng)用單一對應(yīng)模式。這種“一設(shè)備一應(yīng)用”的硬件簡單管理模式存在諸多問題。①建設(shè)成本高。隨著智慧圖書館應(yīng)用廣泛開展，應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)會不斷增加，按照傳統(tǒng)布局，每新增一應(yīng)用就應(yīng)購置一套服務(wù)器和存儲，而不考慮服務(wù)器系統(tǒng)資源利用率，這樣的建設(shè)模式不但導(dǎo)致中心機(jī)房空間、動力、制冷等資源越來越緊張，建設(shè)成本也相當(dāng)昂貴。②資源利用率低。服務(wù)器和存儲資源往往以應(yīng)用峰值來進(jìn)行配置，一旦分配完畢，系統(tǒng)資源閑時利用率低，而其他應(yīng)用又不能共享已分配的空閑資源，造成大量硬件資源浪費。③管理效率低下。一個應(yīng)用對應(yīng)一套硬件設(shè)備的傳統(tǒng)機(jī)房管理模式，會隨著應(yīng)用的增加，導(dǎo)致系統(tǒng)資源調(diào)度、硬件健康監(jiān)控、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等機(jī)房管理效能非常低，硬件設(shè)備和系統(tǒng)資源都得不到統(tǒng)一管理與高效利用。

而虛擬化數(shù)據(jù)中心（Virtual Data Center，VDC）是建設(shè)智慧圖書館的新模式，針對傳統(tǒng)圖書館中心機(jī)房的諸多弊端，摒棄“煙囪式”的建設(shè)模式，弱化異構(gòu)硬件自身結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)以系統(tǒng)資源的有效管理、安全調(diào)度、實時監(jiān)控、合理利用為統(tǒng)一管理目標(biāo)，對智慧圖書館數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)處理和計算具有重要支撐作用。

虛擬化數(shù)據(jù)中心的核心是虛擬化技術(shù)（ Virtual Technology，VT），它是將各種計算及存儲資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)^[22]。虛擬化技術(shù)的主要目的是對 IT基礎(chǔ)設(shè)施和資源管理方式的簡化^[23]。虛擬化技術(shù)在智慧圖書館數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，按照信息數(shù)據(jù)處理和存儲要求，主要集中在對服務(wù)器和存儲上進(jìn)行虛擬化，即服務(wù)器虛擬化和存儲虛擬化。

服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化是指將服務(wù)器軟件和硬件相互分離，把CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡等硬件轉(zhuǎn)換成動態(tài)資源，使得在單臺大型服務(wù)器主機(jī)上可以同時運行多個不同類型的操作系統(tǒng)^[24]。服務(wù)器虛擬化的主要優(yōu)勢在于將原有固定分配的閑時資源動態(tài)分配，簡化系統(tǒng)資源管理，實現(xiàn)服務(wù)器整合，提高系統(tǒng)資源運行效率。

存儲虛擬化

存儲虛擬化是指存儲設(shè)備（存儲系統(tǒng)）和服務(wù)器操作系統(tǒng)分隔開來，為存儲用戶提供統(tǒng)一的虛擬存儲池^[25]。智慧圖書館數(shù)據(jù)中心部署服務(wù)器虛擬化，必然涉及云計算和大數(shù)據(jù)，而首要解決的問題就是存儲I/O性能瓶頸問題。近年來，硬件計算性能的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于存儲性能。存儲虛擬化優(yōu)勢在于：①所有存儲空間實行中央管理，集中管理，有效提高存儲利用率，從而降低圖書館采購存儲硬件成本;②不同品牌的存儲硬件可以統(tǒng)一在一個平臺上，這樣操作不但可以整合當(dāng)前舊存儲到新存儲系統(tǒng)中來，而且還可以根據(jù)需要購買不同供應(yīng)商的存儲產(chǎn)品。

3.1.2 ?我館VDC建設(shè)解決方案

• 服務(wù)器虛擬化

目前，我館運行著38套系統(tǒng)，其中應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)14個，11個電子期刊系統(tǒng)和13個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這些系統(tǒng)分散運行在各個服務(wù)器上，所有的系統(tǒng)均采用物理化部署。這些服務(wù)器老化嚴(yán)重，使用年限較長，宕機(jī)風(fēng)險大。服務(wù)器配置也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能后滿足應(yīng)用發(fā)展需求，迫切需要更換現(xiàn)有的設(shè)備，以提高圖書館的應(yīng)用系統(tǒng)運載能力。更為重要的是，我館雁山新館建設(shè)按照智慧圖書館設(shè)計要求部署，以此應(yīng)對開展的多項智能化服務(wù)。目前，已部署了多種智能化服務(wù)項目如讀者行為習(xí)慣智能感知、RFID自助借還、3D導(dǎo)航、實時定位、自助選位、智能燈控等等。 我館中心機(jī)房服務(wù)器原有運行模式為一對一對應(yīng)模式，如圖4所示。資源利用率低。服務(wù)器虛擬化后，服務(wù)器資源將實現(xiàn)按需分配，動態(tài)調(diào)度，共享使用，高效利用。同時，原來各個應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)安全，也將有主機(jī)統(tǒng)一管理，安全策略和防火墻得到快速統(tǒng)一部署。服務(wù)器虛擬化架構(gòu)模式如圖5所示。

存儲虛擬化

目前，我館的存儲系統(tǒng)還處于依附于服務(wù)器的從屬設(shè)備的地位。由于在原中心機(jī)房建設(shè)之初，并沒有針對存儲系統(tǒng)做統(tǒng)一整體規(guī)劃，所以存儲系統(tǒng)是伴隨著應(yīng)用系統(tǒng)拓展、服務(wù)器個數(shù)的增加而無序發(fā)展，存在著資源分散，管理繁瑣等問題。存儲系統(tǒng)的現(xiàn)狀既不能滿足我館對智慧圖書館的建設(shè)要求，也不符合當(dāng)前存儲技術(shù)發(fā)展的趨勢。

為解決上述存儲問題，應(yīng)建立高效的圖書館數(shù)據(jù)中心，為打造智慧圖書館的奠定堅實基礎(chǔ)。根據(jù)我館實際情況，我館分為雁山館、育才館和王城館三個館舍。因此，對校區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)延時要求特別高。以服務(wù)器通過光纖交換機(jī)連接磁盤陣列的傳統(tǒng)、單地模式已經(jīng)不能適應(yīng)我館發(fā)展要求。經(jīng)過廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建立圖書館雙活數(shù)據(jù)中心是今后圖書館存儲構(gòu)架的發(fā)展趨勢，也為智慧圖書館提供數(shù)據(jù)支撐。而對于存儲異地數(shù)據(jù)庫的最好方式則是異地雙活模式。

圖書館雙活數(shù)據(jù)中心是指數(shù)據(jù)中心共享網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器資源，兩套存儲同時對外提供服務(wù)，整個系統(tǒng)具有業(yè)務(wù)負(fù)載均衡和自動故障切換功能。存儲雙活作為整個系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)架構(gòu)平臺，主要解決以下兩個核心問題：一是如何在數(shù)據(jù)中心間實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時同步，從而保證異常情況下，零數(shù)據(jù)丟失（RPO≈0）;二是如何實現(xiàn)存儲資源的虛擬化，提供可同時被數(shù)據(jù)中心主機(jī)訪問的存儲共享卷，從而實現(xiàn)主機(jī)應(yīng)用集群的跨站點部署，保證異常情況下，應(yīng)用的自動切換（RTO≈0）。

隨著我館以后主要業(yè)務(wù)都集中在雁山館。我館數(shù)據(jù)中心應(yīng)以雁山校區(qū)為主存儲，實現(xiàn)鏡像數(shù)據(jù)的集中存儲和統(tǒng)一保護(hù)，簡化數(shù)據(jù)管理并帶來數(shù)據(jù)管理的高效性。雁山校區(qū)本地通過10GE網(wǎng)絡(luò)將兩臺存儲互連，完成本地存儲雙活，鏡像存儲經(jīng)由高速光纖將數(shù)據(jù)復(fù)制到育才校區(qū)災(zāi)備中心存儲。育才館作為災(zāi)備中心，負(fù)責(zé)備份雁山館的重要數(shù)據(jù)，同時兼顧少量應(yīng)用。王城館由于館舍被進(jìn)一步壓縮，學(xué)生教師人員相對較少，因此，沒有建立中心機(jī)房。根據(jù)我館智慧圖書館數(shù)據(jù)中心建設(shè)要求、實際應(yīng)用和未來拓展等因素綜合考量，存儲雙活解決方案如下，見圖6。

4 ?結(jié) ?論

構(gòu)建智慧圖書館以建設(shè)一個高效安全穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心為前提，而建設(shè)計算性能高，數(shù)據(jù)處理快的數(shù)據(jù)層則是數(shù)據(jù)中心良好運行的有力保障。綜上所述，文章對于數(shù)據(jù)建設(shè)提出了結(jié)合實際的解決方案，具有一定的借鑒意義。當(dāng)然，文章探討的智慧圖書館數(shù)據(jù)層建設(shè)主要偏向硬件平臺建設(shè)，而要充分發(fā)揮智慧圖書館的內(nèi)涵意義，作用于具體服務(wù)應(yīng)用形式，還需要我們不斷開拓思路，大膽應(yīng)用云計算、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理等先進(jìn)技術(shù)，為圖書館信息數(shù)據(jù)智慧化地進(jìn)的來、出的去、玩得轉(zhuǎn)助力。智慧圖書館數(shù)據(jù)層建設(shè)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展而拓展出新的內(nèi)容，是一個長期的建設(shè)探索過程。

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蔣繼平 ?廣西師范大學(xué)圖書館副研究館員。 廣西桂林，541004。

韋巖鷹 ?廣西師范大學(xué)圖書館館員。 ?廣西桂林，541004。

（收稿日期：2018-03-30 ?編校：劉忠斌）