周明 劉 翔 唐華旺 胡朝明

（浙江理工大學圖書館，浙江 杭州 310018）

1 信息服務平臺建設的必要性

1.1 有利于實現(xiàn)信息資源共享

在信息社會中，人們的各種觀念習慣都在改變，已不再滿足于各種條件限制，都想充分利用現(xiàn)有資源，更多、更好、更準確、更及時地獲得有用信息。如果數(shù)字圖書館能把全球的數(shù)字化資源連結，形成一個巨大的圖書館，就能實現(xiàn)信息資源共享。

1.2 有利于科研所需的海量計算資源和存儲資源

我國高等院校在科研方面正在積極努力趕超世界先進水平，新技術和交叉學科的不斷涌現(xiàn)，使得很多前沿研究需要海量的計算資源、存儲資源和信息資源，但目前的網(wǎng)絡無法滿足高校師生科學研究的迫切需要。如果數(shù)字圖書館能把科研所需的各高校乃至全球的計算資源、存儲資源和信息資源調度協(xié)作無疑將是對科學研究的貢獻。

因此，組建一個基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館信息服務平臺，代表一個時代的進步，具有實現(xiàn)信息資源共享的劃時代意義。

2 目前數(shù)字圖書館需要解決的問題

2.1 數(shù)字圖書館模塊結構問題

數(shù)字圖書館現(xiàn)有的模塊結構屬于局部自治系統(tǒng)，沒有標準數(shù)據(jù)訪問接口，不能做到訪問異地數(shù)據(jù)資源如同訪問本地數(shù)據(jù)庫，數(shù)字圖書館模塊結構上需要提供標準數(shù)據(jù)訪問接口，建立統(tǒng)一的邏輯資源視圖，以滿足用戶的更高要求。

2.2 元數(shù)據(jù)采集問題

元數(shù)據(jù)是專門用來描述數(shù)據(jù)和屬性、提供與信息資源有關的結構數(shù)據(jù)，能夠有效地促進Internet信息資源的組織和發(fā)現(xiàn)。數(shù)字圖書館信息服務需要做到在更廣泛的網(wǎng)格信息中縮小搜索范圍，提供并行檢索，提高信息檢索的準確率和效率。

3 基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館信息服務原理

用戶通過Web、身份認證、網(wǎng)格應用代理進行網(wǎng)格連接，根據(jù)用戶提交的檢索任務，通過數(shù)據(jù)管理節(jié)點完成信息知識的發(fā)現(xiàn)與存儲，檢索結果數(shù)據(jù)傳輸返回用戶，基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館模塊采用可靠的信息安全控制機制，建立元數(shù)據(jù)目錄服務，提高資源檢索與利用率。在網(wǎng)格資源環(huán)境下，提供元數(shù)據(jù)目錄的生成、更新、存儲與服務。

圖1 基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館服務原理

4 基于網(wǎng)格的信息共享系統(tǒng)建設

4.1 數(shù)字圖書館標準化建設

數(shù)字圖書館建設應遵循CALIS行業(yè)標準，CALIS具有系統(tǒng)的可擴展性、標準和架構3層體制，資源建設上實現(xiàn)數(shù)字資源的共享、資源的互補、數(shù)字資源的規(guī)范和標準化。CALIS能把數(shù)字圖書館的標準和網(wǎng)格標準很好地結合起來，使數(shù)字圖書館在網(wǎng)格環(huán)境下更好地發(fā)揮作用。

圖2 基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館模塊結構

4.2 基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館模塊結構組建

基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館模塊結構如圖2所示。模塊結構主要由信息服務模塊、作業(yè)管理模塊、信息管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、服務管理模塊、安全管理模塊組成[1]。

4.2.1 信息服務模塊

數(shù)字圖書館網(wǎng)格服務的注冊、發(fā)布、元數(shù)據(jù)管理、服務檢索與服務匹配以及資源收集，是信息服務模塊提供的，它實現(xiàn)了服務的跨域檢索和信息服務的存儲。信息服務模塊包括超級服務管理、網(wǎng)格服務管理、拓撲結構管理、資源管理、分配調度管理、域間信息共享、服務元數(shù)據(jù)描述。

它的主要功能是：軟硬件資源信息組織、資源和服務信息注冊、資源信息更新監(jiān)控以及資源發(fā)現(xiàn)與查詢服務。

超級服務管理為網(wǎng)格服務提供了統(tǒng)一的訪問接口，描述任務的功能需求，由系統(tǒng)自動根據(jù)用戶的資源要求選擇當前可用的網(wǎng)格服務。超級服務管理支持動態(tài)的資源接入和退出、支持超級服務的注冊、更新、查詢、按分類瀏覽、按域瀏覽。

網(wǎng)格服務管理提供對服務的注冊、查詢、瀏覽、發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控，支持對網(wǎng)格服務的語義和網(wǎng)格服務動態(tài)元數(shù)據(jù)描述。

域間拓撲結構管理維護所有域之間的拓撲結構關系，提供從任何一個域出發(fā)獲得整個網(wǎng)格域的功能。

資源管理的功能是在動態(tài)查詢時提供滿足條件的計算節(jié)點資源，這個資源可以是計算節(jié)點上的各種軟件和硬件，也可以是科學儀器設備。

分配調度管理是分配調度接口，根據(jù)用戶的查詢請求，返回滿足條件的接口，對網(wǎng)格服務進行統(tǒng)一調度。

域間信息共享能滿足多個域之間信息共享和統(tǒng)一訪問，用戶可以訪問所有域中已授權的所有資源和服務。

4.2.2 作業(yè)管理模塊

用戶提交的各類作業(yè)請求、服務選取、調度并對作業(yè)過程進行控制是通過作業(yè)管理模塊完成的。它包括作業(yè)提交、作業(yè)調度、服務支持管理、作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控。

作業(yè)管理模塊主要功能：負責接收用戶執(zhí)行作業(yè)的請求，并按照作業(yè)的定義解釋執(zhí)行作業(yè)，把作業(yè)執(zhí)行的結果和監(jiān)控等信息返回給作業(yè)請求者。

作業(yè)提交是提供作業(yè)請求的提交入口，用戶在Web頁面填寫、提交作業(yè)請求。

作業(yè)調度提供作業(yè)執(zhí)行過程中所需要其他服務參與的調度以及作業(yè)執(zhí)行中涉及的資源調度。

作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控提供作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)視和控制，定期檢查遠程執(zhí)行狀態(tài)。

4.2.3 信息管理模塊

信息管理模塊包括信息分類、檢索技術、信息元數(shù)據(jù)采集、信息管理。它是基于網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)字圖書館完成信息分類、檢索以及信息元數(shù)據(jù)采集、處理、調度的模塊。

4.2.4 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊管理網(wǎng)格中的存儲資源和用戶數(shù)據(jù)，向用戶提供數(shù)據(jù)服務。其作用是通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，為用戶提供統(tǒng)一的存儲資源訪問方式，通過元數(shù)據(jù)服務器提供數(shù)據(jù)服務，使用戶對數(shù)據(jù)進行透明訪問。

4.2.5 服務管理模塊

基本的Web服務、遠程連接、節(jié)點資源監(jiān)控、提交服務、運行管理和服務狀態(tài)監(jiān)控是通過服務管理模塊完成的。服務管理模塊結構有資源屬性、節(jié)點資源監(jiān)控、提交服務、運行管理、服務狀態(tài)監(jiān)控、通知。

4.2.6 安全管理模塊

安全管理模塊為數(shù)字圖書館提供安全保護，包括身份認證、認證中心（CA）、代理證書管理、服務安全管理、資源訪問控制。

身份認證包括用戶運行CA客戶端軟件生成私鑰文件和證書請求文件，存儲于用戶本地文件夾中，登錄證書發(fā)布網(wǎng)站，將證書請求上傳，審核通過后產(chǎn)生證書，用戶登錄證書發(fā)布網(wǎng)站下載證書文件供交互時進行相互驗證。

服務安全管理保證用戶提交的服務申請為合法有效，是為服務之間提供安全傳遞設置的。每個服務端點都必須進行入侵檢測、反病毒、身份認證、訪問控制、不可抵賴、授權，并用密鑰管理來保證消息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

通過上述功能模塊的組建提供了一個網(wǎng)格信息服務平臺，能夠擴展數(shù)字圖書館的Web服務，擴大資源共享的節(jié)點范圍，實現(xiàn)安全、可靠、方便的網(wǎng)格服務，滿足師生科學研究需要海量的計算資源、存儲資源、信息資源的需要。

4.3 基于網(wǎng)格技術的跨庫檢索方案

基于網(wǎng)格技術的跨庫檢索可以通過引擎集成各類接口，封裝成WebServices部件后，發(fā)布到UDDI注冊中心，并通過接口加以調用。集成應用平臺由集成服務、監(jiān)控服務、信息服務3部分組成。

當多種數(shù)據(jù)庫需要集成時，首先調用集成平臺接口，將SOAP路由器消息發(fā)布到UDDI注冊中心。WebServices接口訪問數(shù)據(jù)庫如圖3所示。

SOAP路由器是實現(xiàn)用戶調用WebServices的關鍵部件，以實現(xiàn)SOAP路由器消息的傳遞。

WebServices接口是集成引擎的核心，也是跨庫整合的關鍵，由應用接口、連接控制邏輯、數(shù)據(jù)轉換器、消息路由器等組成。

圖3 WebServices接口訪問數(shù)據(jù)庫

4.4 元數(shù)據(jù)采集解決方案

在網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)字圖書館元數(shù)據(jù)并行采集可以通過采集調度模塊進行，經(jīng)過數(shù)字資源處理后進行元數(shù)據(jù)處理與存儲，并返回給用戶。

元數(shù)據(jù)采集方法：采集模塊通過采集調度模塊分配地址，進行元數(shù)據(jù)采集，在采集完成后將元數(shù)據(jù)傳輸至元數(shù)據(jù)處理模塊；元數(shù)據(jù)處理模塊對元數(shù)據(jù)進行處理后傳至元數(shù)據(jù)存儲模塊分布存儲；應用模塊在采集元數(shù)據(jù)的基礎上為用戶提供檢索服務。

①采集調度模塊和采集模塊：負責采集節(jié)點之間的負載均衡，提供面向網(wǎng)格環(huán)境的一個接口，用戶可以訪問遠程機器上的資源，可以及時監(jiān)視作業(yè)的遠程執(zhí)行情況。

②元數(shù)據(jù)處理和存儲模塊：收集元數(shù)據(jù)并傳輸至存儲模塊進行分布存儲，建立分類索引。索引要用元數(shù)據(jù)進行描述，對分布存儲的元數(shù)據(jù)庫進行邏輯集中管理。這樣的存儲方式進一步縮小了搜索的范圍，提供了并行檢索的功能，整體上提高了信息檢索的準確度和效率。

③元數(shù)據(jù)訪問服務：組織因特網(wǎng)信息資源并促進因特網(wǎng)資源的發(fā)現(xiàn)是元數(shù)據(jù)的基本功能。元數(shù)據(jù)訪問服務把用戶對數(shù)據(jù)的描述生成多條元數(shù)據(jù)，然后在元數(shù)據(jù)目錄中查詢與之相符的記錄，最后把記錄中對應的文件返回用戶。

4.5 數(shù)字圖書館信息服務平臺功能模塊

下沙高教園區(qū)數(shù)字圖書館信息服務平臺包括：

①數(shù)字圖書館任務管理平臺：該平臺對用戶進行身份認證后由用戶向網(wǎng)格提交任務，對任務進行元數(shù)據(jù)描述后，進行服務分配選擇，建立庫函數(shù)，對任務進行管理。

②數(shù)字圖書館數(shù)據(jù)處理平臺：該平臺通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，為用戶提供統(tǒng)一的存儲資源訪問方式，通過元數(shù)據(jù)服務器提供數(shù)據(jù)服務使用戶對數(shù)據(jù)進行透明訪問。

③分布式知識存儲平臺與檢索平臺：知識網(wǎng)格中的各種數(shù)據(jù)庫可以集中存儲在互聯(lián)網(wǎng)的某一點，也可以分散存儲在若干點，用戶可將網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)庫視為知識網(wǎng)格站點，利用知識網(wǎng)格技術進行知識發(fā)現(xiàn)、知識挖掘、知識融合，最后形成新的知識服務于用戶。

圖4 信息服務平臺功能模塊

④知識服務平臺：知識服務平臺應用軟件為圖書館提供了高質量的知識服務，該平臺利用網(wǎng)格軟件實現(xiàn)信息檢索、信息發(fā)現(xiàn)、信息組織、知識生產(chǎn)、知識存儲、知識傳遞，以提供用戶需要的各種知識服務。

信息服務平臺功能模塊分為3層：高教園區(qū)數(shù)字圖書館門戶層、資源應用層及資源層。如圖4所示。

①高教園區(qū)數(shù)字圖書館門戶層是軟件子模塊的整合，完成一站登錄。

②資源應用層包括資源管理、資源服務、資源加工3個子模塊。資源管理模塊：統(tǒng)一檢索、資源調度、資源服務及版權保護；資源服務模塊：數(shù)據(jù)庫檢索、館際互借、參考咨詢；資源加工模塊：教科資源、聯(lián)合資源、網(wǎng)絡導航。

③資源層主要包括電子期刊、自建數(shù)據(jù)庫、資源倉庫等。

下沙高教園區(qū)數(shù)字圖書館是根據(jù)浙江省教育廳《浙江省高等教育數(shù)字圖書館（ZADL）數(shù)字圖書館服務體系建設項目實施方案》實施的，目標是以系統(tǒng)化、數(shù)字化的學術信息資源為基礎，以先進的數(shù)字圖書館技術為手段，構建面向整個高教園區(qū)的數(shù)字化文獻信息保障服務體系，形成具有國內先進水平、功能齊全、資源豐富、機制穩(wěn)定、運行高效的數(shù)字化圖書館。

5 結束語

基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館信息服務平臺能夠整合多樣的、異構的資源，提供高性能和高效率的檢索服務；為師生提供科研所需的海量計算資源和存儲資源，最終實現(xiàn)虛擬環(huán)境下資源共享；代表著一個時代的進步，終將打破現(xiàn)有的各高校間局部自制系統(tǒng)，提高科研資源的調度協(xié)同能力。隨著人類對網(wǎng)格技術研究的不斷深入，數(shù)字圖書館將連結全球的數(shù)字化資源，形成一個巨大的圖書館，實現(xiàn)和提高資源共享和快速響應能力。我們相信基于網(wǎng)格的數(shù)字圖書館信息服務平臺的建設定會愈加完善。

[1]中國教育科研網(wǎng)絡公共支撐平臺工作組.中國教育科研網(wǎng)絡公共支撐平臺設計規(guī)范.北京：清華大學出版社，2004.

[2] 張付志，韓菁華，王斐.網(wǎng)格環(huán)境下的元數(shù)據(jù)并行采集框架研究與改進.現(xiàn)代情報技術，2008（8）：88-90.