面向數(shù)字圖書館的多級混合存儲(chǔ)技術(shù)分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

面向數(shù)字圖書館的多級混合存儲(chǔ)技術(shù)分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】圖書館作為我國重要的社會(huì)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著為群眾提供閱讀服務(wù)以及社會(huì)教育職能。在現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)字圖書館建設(shè)不斷完善，是當(dāng)前圖書館的主要發(fā)展方向，通過數(shù)字圖書館建設(shè)能夠?yàn)槿藗兲峁╇娮踊喿x服務(wù)，從而促進(jìn)圖書館服務(wù)質(zhì)量提高。但是在數(shù)字圖書館建設(shè)過程中，對于存儲(chǔ)能力要求較高，必須采用穩(wěn)定的存儲(chǔ)方式將圖書館館藏資源進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)。因此，本文將對面向數(shù)字圖書館的多級混合存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行深入地研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進(jìn)一步促進(jìn)我國數(shù)字圖書館建設(shè)質(zhì)量提升。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖書館;存儲(chǔ)能力;存儲(chǔ)技術(shù);多級混合存儲(chǔ)技術(shù);優(yōu)化措施

在人們閱讀方式轉(zhuǎn)變的背景下，傳統(tǒng)圖書館的服務(wù)模式已經(jīng)不能滿足群眾現(xiàn)代閱讀需求，所以近些年來數(shù)字圖書館建設(shè)取得很大發(fā)展，能夠?yàn)樽x者提供更加優(yōu)質(zhì)的電子化、網(wǎng)絡(luò)化閱讀服務(wù)。在數(shù)字圖書館的存儲(chǔ)方式中，傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤存儲(chǔ)方式雖然成本較低，但是速度較慢，固態(tài)硬盤存儲(chǔ)速度較快，但是綜合成本較高，內(nèi)存虛擬硬盤存儲(chǔ)速度最快，但是存儲(chǔ)成本最高，且如果發(fā)生斷電就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問題。因此，如何將多種存儲(chǔ)方式混合使用，是當(dāng)前數(shù)字圖書館建設(shè)需要考慮的主要內(nèi)容。

1當(dāng)前數(shù)字圖書館主要存儲(chǔ)方式分析

1.1傳統(tǒng)機(jī)械硬盤存儲(chǔ)

傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤存儲(chǔ)是采用磁盤高速旋轉(zhuǎn)的方式，將磁頭在硬盤中讀取數(shù)據(jù)的模式，隨著數(shù)據(jù)量逐漸增加，磁盤的碎片也會(huì)提升，磁頭讀取數(shù)據(jù)所需要花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)隨之延長，存儲(chǔ)速率就會(huì)降低。例如常用的FC機(jī)械硬盤，內(nèi)部傳輸速率相比于普通硬盤更高，采用高密度的磁盤技術(shù)，持續(xù)性數(shù)據(jù)傳輸率能夠達(dá)到171MB/s，在數(shù)字圖書館存儲(chǔ)中具有重要的作用[1]。

1.2固態(tài)硬盤存儲(chǔ)

固態(tài)硬盤是指采用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制作的硬盤，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括控制單元、存儲(chǔ)單元，在數(shù)字圖書館存儲(chǔ)中有著廣泛地應(yīng)用，固態(tài)硬盤在外形與尺寸方面有傳統(tǒng)機(jī)械硬盤基本相同，但是相較于機(jī)械硬盤能夠?qū)崿F(xiàn)耕地成本、更大容量，相比于機(jī)械硬盤各方面表現(xiàn)更為出色，但是綜合成本造價(jià)較高。

1.3內(nèi)存虛擬硬盤存儲(chǔ)

內(nèi)存虛擬硬盤存儲(chǔ)管理和使用較為簡單，能夠降低服務(wù)器運(yùn)行壓力，數(shù)據(jù)讀寫和存儲(chǔ)速度較快，具有許多優(yōu)勢。但是，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，容易受到其他流量的影響，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，其系統(tǒng)性能將會(huì)受到影響，且因?yàn)椴捎闷胀ňW(wǎng)絡(luò)傳輸模式，容易發(fā)生系統(tǒng)數(shù)據(jù)泄漏和丟失問題，對于數(shù)字圖書館系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性要求較高。

2數(shù)字圖書館數(shù)字資源基本特征分析

單體讀者訪問數(shù)字圖書館資源時(shí)具有隨機(jī)性和無序性特征，但是圖書館不能要求讀者按照數(shù)字圖書館建設(shè)訪問資源，因?yàn)椴煌x者的閱讀方向不同，但是從大量的讀者訪問數(shù)據(jù)來看，其熱點(diǎn)數(shù)據(jù)具有一定的規(guī)律性，將數(shù)字圖書館資源根據(jù)其訪問熱度進(jìn)行劃分，在一定時(shí)間范圍內(nèi)根據(jù)相應(yīng)的條件進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，則能夠提高數(shù)字圖書館多級存儲(chǔ)能力[2]。在數(shù)字圖書館正常運(yùn)行時(shí)，讀者會(huì)在任何時(shí)間訪問數(shù)字圖書館內(nèi)部資源，在同一時(shí)間內(nèi)有幾率訪問同一資源，但是數(shù)字資源的寫入并不是隨時(shí)能夠進(jìn)行，例如，傳統(tǒng)數(shù)字圖書館的電子期刊比如知網(wǎng)、維普等，在本地鏡像時(shí)以年為時(shí)間單位對其進(jìn)行內(nèi)部更新，后期更新速度較為緩慢。對于傳統(tǒng)圖書館而言，數(shù)字圖書館資源以頻繁讀取為主要模式，偶爾會(huì)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)寫入的問題。因此，采用多級存儲(chǔ)方式的數(shù)字圖書館局部與傳統(tǒng)數(shù)字圖書館相似，讀者讀取數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)優(yōu)先訪問規(guī)律開展數(shù)據(jù)遷移，但是因?yàn)镃ACHE、SSD等價(jià)格相比于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤價(jià)格更高，且容量較小，所以在數(shù)字圖書館多級存儲(chǔ)方式中占比較小。

3數(shù)字圖書館多級混合存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用分析

3.1熱點(diǎn)數(shù)據(jù)遷移模式

數(shù)字圖書館作為一個(gè)大規(guī)模的數(shù)據(jù)資源庫，有收藏、推新以及推熱的基本功能，電子期刊、電子圖書以及影視資料等數(shù)據(jù)將新的資源移動(dòng)的到高速存儲(chǔ)介質(zhì)中，將舊有資源或訪問量較少的數(shù)字資源移動(dòng)到低速存儲(chǔ)介質(zhì)中，通過對數(shù)據(jù)遷移進(jìn)行合理化配置，根據(jù)遷移配置模型能夠使數(shù)字圖書館多級混合存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用效果最大化發(fā)揮。當(dāng)前，數(shù)字圖書館熱點(diǎn)數(shù)據(jù)遷移中有存儲(chǔ)卷遷移和文件遷移兩種主要模式，大部分新型儲(chǔ)存器都帶有存儲(chǔ)卷遷移功能，存儲(chǔ)器會(huì)將存儲(chǔ)磁盤拆分成為若干個(gè)卷，存儲(chǔ)器中的程序會(huì)根據(jù)卷的熱點(diǎn)程度進(jìn)行遷移，而不是采用單體數(shù)據(jù)文件的形式，所以適合采用存儲(chǔ)卷遷移模式。數(shù)據(jù)遷移模式主要包括：人機(jī)交互平臺(tái)已手工的方式根據(jù)要求將資源存儲(chǔ)到對應(yīng)的多機(jī)存儲(chǔ)區(qū)域，還可以采用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，根據(jù)相應(yīng)的算法采用自動(dòng)化數(shù)據(jù)遷移方式[3]。通過對數(shù)字圖書館熱點(diǎn)數(shù)據(jù)遷移模式的優(yōu)化，成本最高的存儲(chǔ)器主要用于訪問較為頻繁、熱點(diǎn)程度較高且價(jià)值最好的數(shù)字資源存儲(chǔ)，成本適中的用于存儲(chǔ)訪問頻率中等且價(jià)值一般的數(shù)字資源存儲(chǔ)，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤用于存儲(chǔ)冷門數(shù)據(jù)和價(jià)值較低的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，從而能夠?qū)?shù)字圖書館資源存儲(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮出多級混合存儲(chǔ)技術(shù)的最優(yōu)效果，提高數(shù)字圖書館存儲(chǔ)系統(tǒng)穩(wěn)定性和實(shí)用性。

3.2數(shù)據(jù)庫建設(shè)

圖書館中的數(shù)字資源主要包括電子圖書資源、音頻資源、食品資源以及期刊論文資源等幾個(gè)類別。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的紙質(zhì)閱讀方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前讀者的閱讀需要，所以數(shù)字圖書資源是其建設(shè)的主要核心，需要考慮到圖書資源的基本信息，根據(jù)信息建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。通過建設(shè)數(shù)字圖書館數(shù)據(jù)庫的方式，建立數(shù)據(jù)庫模型，將數(shù)字圖書資源根據(jù)其基本信息進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，并根據(jù)資源類型的不同，采用不同的數(shù)據(jù)庫建設(shè)方式，圖書基本表中的信息主要包括：ID號、內(nèi)部或出版圖書表示、電子圖書書名、作者名、出版單位、出版時(shí)間、ISBN編號、頁碼、出版次第、裝幀、開本、書籍分類、附件大小、下載次數(shù)、下載地址、錄入者、錄入日期、閱讀次數(shù)、熱點(diǎn)因子、遷移目標(biāo)位置以及存儲(chǔ)介質(zhì)等。根據(jù)圖書基本信息，將其分類錄入到數(shù)字圖書館的資源庫中，形成規(guī)范化、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫，從而能夠?qū)⒍嗉壔旌洗鎯?chǔ)技術(shù)優(yōu)勢最大化發(fā)揮，提升數(shù)字圖書館存儲(chǔ)系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

3.3多級存儲(chǔ)混合技術(shù)應(yīng)用流程

1.電子圖書基本表、音頻/食品數(shù)據(jù)基礎(chǔ)表、期刊論文基本表中存儲(chǔ)的信息，根據(jù)表中的瀏覽頻率、下載次數(shù)以及讀者在線調(diào)查等作為熱點(diǎn)選擇依據(jù)，按照數(shù)據(jù)熱點(diǎn)不同，采用不同的存儲(chǔ)技術(shù)。

2.電子圖書輔助表、音頻/視頻數(shù)據(jù)輔助表、期刊論文輔助表，根據(jù)圖書館的實(shí)體銷售與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，收集熱門數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)熱點(diǎn)不同，采用不同的存儲(chǔ)技術(shù)。

3.根據(jù)輔助表中的數(shù)據(jù)引入技術(shù)，將其與基本表進(jìn)行比對，如果輔助表中的數(shù)據(jù)都可以在基本表中體現(xiàn)，則將基本表中的熱點(diǎn)因子進(jìn)行調(diào)整，如果沒有對應(yīng)表現(xiàn)，則需要在輔助表中記錄，將其作為圖書館下一步數(shù)字資源的主要內(nèi)容。

4.根據(jù)文件大小對文件系統(tǒng)基本表中的熱點(diǎn)因子進(jìn)行修正，文件