●李朝陽，覃鳳蘭，莫濟江（嶺南師范學院，廣東湛江524048）

異構分布環(huán)境下我國圖書館信息資源共享技術模式研究

●李朝陽，覃鳳蘭，莫濟江（嶺南師范學院，廣東湛江524048）

［關鍵詞］網(wǎng)絡環(huán)境；信息資源共享；技術模式

［摘要］網(wǎng)絡環(huán)境下，要實現(xiàn)異構的、分布式的圖書館信息資源共享，就必須有強大的技術支持。文章基于對我國各類型圖書館聯(lián)盟網(wǎng)絡的調查，分析了我國圖書館信息資源共享加工技術、存儲技術和服務技術，指出了目前存在的幾個重要問題，構建了我國圖書館信息資源共享技術模型。

基于文獻分析和對CALIS、CADLIS、CADAL、CASHL、NDCNC、NSTL、CSDL、Chinainfo、32個區(qū)域性高校圖書館信息資源共享聯(lián)盟、23個區(qū)域公共圖書館信息資源共享聯(lián)盟和4個區(qū)域性科研圖書館聯(lián)盟的調查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡環(huán)境下信息資源共享技術模式問題復雜、讓人迷惑，且目前研討也缺乏系統(tǒng)性。這里，我們想圍繞異構的、分布式的信息資源共享技術梳理來分析問題，理清思路，闡明理念。

1我國信息資源共享技術模式現(xiàn)狀

著名信息資源管理專家霍頓提出，信息生命周期管理［1］是信息運動的自然規(guī)律，即經(jīng)典6階段模型——“創(chuàng)建、采集、組織、開發(fā)、利用和清理”。用信息學科語言描述即信息的創(chuàng)建、描述、組織、長期保存、互操作和服務等相關技術過程。其中，信息的加工、存儲和服務是關鍵技術。

1.1信息資源共享數(shù)據(jù)加工技術

一種為達共享目的，依托安全可靠的存儲設備和管理工具，按統(tǒng)一的描述、管理和加工規(guī)范，對信息資源進行創(chuàng)建、描述和組織的技術。如在網(wǎng)絡環(huán)境下，即將信息資源加工成計算機可識別的二進制文件。［2］其技術體系包括：內(nèi)容創(chuàng)建，即利用具有計算機、光學字符識別儀、掃描儀、相機或錄像機等設備創(chuàng)建數(shù)字化信息資源；信息編碼，分為基本字符編碼、圖像色彩編碼和特殊信息編碼；數(shù)據(jù)格式，有文本、圖像、音頻、視頻、WAP等格式；對象標識與描述，分對象標識、對象描述或元數(shù)據(jù)、術語或主題詞、機構描述和對象封裝等。同時，我們也關注部分重要的元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)可參見張曉林等《數(shù)字圖書館標準規(guī)范的發(fā)展趨勢》一文中的詳細闡述。雖然共享加工技術體系和元數(shù)據(jù)格式標準已確立，但應該減少人為設置的技術障礙。

1.2分布異構存儲技術在信息資源共享中的應用

DAS是一種直接與主機系統(tǒng)相連的存儲設備，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲操作系統(tǒng)，服務器起存儲轉發(fā)作用。［3］以服務器為中心，存儲設備通

NAS采用直接與網(wǎng)絡介質連接的專有設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，這些設備分別配有IP地址，客戶機通過充當數(shù)據(jù)網(wǎng)關的服務器對其進行存取訪問。文件共享是其基本應用，同時還具有備份容災、網(wǎng)絡打印、多媒體文件共享、媒體服務器、web服務器、FTP服務器、itunes服務器、動態(tài)DNS、下載服務器等優(yōu)秀而強大的功能。典型的網(wǎng)絡服務有DHCP、DNS、FTP、Telnet、WINS和SMTP等。NAS是部件級的存儲方法，它的重點在于滿足工作組和部門級工作機構迅速增加存儲容量的需求，整個構架以數(shù)據(jù)為中心來設計。［4］這為分布異構地點的信息資源共享提供了拓展物理空間的可能。

FC-SAN是一種早期的SAN，是基于存儲容量的爆炸性增長而研發(fā)的，側重于數(shù)據(jù)的快速、高效和可靠傳輸。通過一些專門的硬件（FC卡、FC信道卡、FC交換機等）和軟件（驅動和存儲管理軟件）支持SCSI和IP協(xié)議。FC-SAN通過光纖通道（FC）而并非通過標準的網(wǎng)絡拓撲連接到一群計算機上，在該網(wǎng)絡中提供多主機連接。［5］FC-SAN的結構允許任何服務器連接到任何存儲陣列，這樣不論數(shù)據(jù)存放在哪里，服務器都可直接存取。服務器通過光纖信道卡，連接光纖交換器，再連接后端的存儲設備，［2］更高的寬帶可使音視頻等大容量數(shù)據(jù)傳輸更為迅速。

IP SAN-NAS是一種混合存儲方式，既可連接IP網(wǎng)絡也可連接SAN網(wǎng)絡。它將分布存儲的眾多硬盤內(nèi)容通過以太網(wǎng)連接映射到客戶端上，并在客戶端上實現(xiàn)T級別的分區(qū)，大大提高了資源利用率。客戶端可以直接存取服務器內(nèi)的信息資源，實現(xiàn)直接瀏覽目錄、直接檢索和直接獲取，使共享變得方便。

IP SAN-iSCSI是最近流行的網(wǎng)絡存儲技術，它在以太網(wǎng)技術發(fā)展的基礎上融合了NAS和SAN的優(yōu)勢，通過TCP/IP網(wǎng)絡傳送SCSI命令，使iSCSI接口的存儲設備直接連接互聯(lián)網(wǎng)，構成IPSAN，利用TCP/IP網(wǎng)絡傳送原用區(qū)域網(wǎng)傳送的SCSI數(shù)據(jù)塊。iSCSI打破了FC 和SCSI的距離限制，使多臺服務器享有后端存儲設備資源，將SCSI連接設備由8或16個擴充到更多。簡單地說，iSCSI可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡上運行SCSI協(xié)議，使其在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進行路由選擇。［6］

1.3分布異構共享服務技術在信息資源共享中的應用

分布異構信息資源共享聯(lián)盟服務技術可分為門戶系統(tǒng)、文獻服務系統(tǒng)、子項目應用系統(tǒng)及其他應用系統(tǒng)等?；谛畔①Y源的分布性、異構性、獨立性和復雜性特點，［7］主要分析了以下共享服務技術。

CORAB體系結構是OMG提出的，可在分布式和異構環(huán)境中的軟硬件應用程序之間進行互操作。OMG制定OMA參考模型，由請求對象代理ORB（核心部分）、對象服務、公共設施、域接口和應用接口組成。信息資源共享采用這一模型，構建成信息資源層、訪問接口層、請求服務代理層、對象通信服務層和網(wǎng)絡傳輸層的共享模型。信息資源層管理分布異構的信息資源庫，根據(jù)服務代理層的服務請求，查詢和調用信息資源；訪問接口層利用接口描述語言（IDL）和應用程序編程接口（API）調用SQL命令，實現(xiàn)對信息資源共享數(shù)據(jù)庫和應用系統(tǒng)的連接和操作；請求服務代理層通過ORB實現(xiàn)客戶端和服務器之間的信息交互，識別和定位信息資源對象、處理連接、傳送數(shù)據(jù)和請求通信所需；對象通信服務層按IIOP和HTTP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息等對象間的通信，按傳輸對象的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU提供對象間的信息發(fā)布、定位和請求；網(wǎng)絡傳輸層按TCP/IP和IPX/SPX協(xié)議通過操作系統(tǒng)和傳輸介質對數(shù)據(jù)進行傳輸和控制。

目前，網(wǎng)絡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是大型的、不確定的分布式系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也隨著用戶需求、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡結構和網(wǎng)絡流量等外在環(huán)境的變化而頻繁更改，軟件工程由“算法+數(shù)據(jù)結構”，發(fā)展為“構建開發(fā)+基本體系的構建組裝”模式。［8］多Agent應用Simon有限性理論［9］的理念，每個Agent之間既獨立又互聯(lián)，多個Agent通過協(xié)議協(xié)同完成用戶提交的單個A-gent不能完成的復雜任務，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問、挖掘，提高用戶訪問異構數(shù)據(jù)庫的效率，提升系統(tǒng)的擴展性和靈活性。用戶向服務器發(fā)送請求，本地Agent通過分析，將其轉化為標準數(shù)據(jù)訪問請求提交給通信Agent；通信Agent首先在本地查找，如找到請求所需就將其返回給本地用戶，如不能就繼續(xù)和其他網(wǎng)絡地點的Agent進行交互查找并返回用戶所需。這就將原本由圖書館員進行的文獻傳遞獲取工作，換成了讀者自我讀取共享數(shù)據(jù)庫信息資源，極大提升了共享的可能性，如，國內(nèi)讀秀、百鏈、珠三角數(shù)字圖書館聯(lián)盟等共享數(shù)據(jù)庫和共享聯(lián)盟。

五層沙漏結構、開放網(wǎng)格服務體系結構和Web服務資源框架三種網(wǎng)格結構較為流行。五層沙漏結構根據(jù)結構內(nèi)組成部分與共享資源的距離，將共享資源的操作、管理和使用功能分散在構造層、連接層、資源層、匯聚層和應用層中。構造層可以計算資源、實現(xiàn)存儲系統(tǒng)、展現(xiàn)目錄、導航網(wǎng)絡資源以及傳感；連接層實現(xiàn)通信并提供單一登陸、代理、安全認證等功能；資源層實現(xiàn)對單個資源共享操作，如初始化、監(jiān)視、操作、審計及計費；匯聚層協(xié)調多資源共享，提供目錄服務、協(xié)同調度、代理、數(shù)據(jù)復制、協(xié)同服務等功能；應用層提供資源管理、數(shù)據(jù)存儲和資源發(fā)現(xiàn)等服務。Web service能使運行在不同機器上的不同應用無需借助附加的、專門的第三方軟件或硬件，就可交換數(shù)據(jù)或集成，用于開發(fā)分布式的互操作應用程序。

VPN技術由隧道技術、加密技術、密鎖管理技術、使用者與設備身份認證技術組成。隧道技術是其核心，主要有IPSec VPN和SSL VPN兩種隧道協(xié)議。IPSec VPN多用于局域網(wǎng)內(nèi)客戶端和點對點間的安全接入，安全性好，對IP應用透明、性能高、靈活穩(wěn)定、易擴展、互通性強，但是，必須安裝和維護客戶端軟件；SSL VPN多用于網(wǎng)絡遠程接入，內(nèi)嵌于瀏覽器，適用于任何操作系統(tǒng)、簡單、即裝即用、安全。信息資源共享中多采用集成這兩種技術的網(wǎng)關，利用VPN在公共網(wǎng)絡中通過加密手段建立一個專用虛擬通道，任何遵循隧道協(xié)議的外部數(shù)據(jù)流都可以由隧道安全接入內(nèi)部IP，訪問內(nèi)部網(wǎng)絡信息資源，實現(xiàn)信息資源在公共網(wǎng)絡中共享。VPN技術使信息資源共享的安全性得到極大提高，可以容易地實現(xiàn)異地IP的認證獲取。

P2P是一種分散的、分布式的資源管理模型，系統(tǒng)中的任何節(jié)點之間都能通過直接交換信息進行信息和服務的共享，最根本的思想就是網(wǎng)絡中的節(jié)點既可以獲取其他節(jié)點的資源和服務，又是資源和服務的提供者。用戶可以直接控制和共享資源，這使得用戶能以更方便快捷的方式參與信息資源共享。［10］P2P技術主要實現(xiàn)分布式存儲、分布式檢索、實時通信和共享服務等功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、音視頻等多格式信息資源共享。

1.4分布異構的CADLIS

CADLIS分為中心層、子項目服務層和參建館本地層。體系涉及到接口技術、檢索技術、傳輸技術、館際互借技術、信息交互技術、參考咨詢技術、分布技術、長期保存技術和應用技術等（見表1）。主要采用支持HTTP協(xié)議和HTML語言的web瀏覽器技術、統(tǒng)一檢索協(xié)議ODL METS、OAI、OAI-PMH、OAIS、 Z39.50、Z39.83、ISO10160、ISO10161、openURL、PORTLET、SAML、MQ、DRM、CALIS-OID、GIRD、FTP、VPN、WEB services、統(tǒng)一認證、統(tǒng)一計費、日志與統(tǒng)計等相關技術。

表1 CADLIS體系中三個層面及主要技術標準

2我國信息資源共享技術模式存在的問題與對策

2.1存儲設備選擇標準混亂

為存儲項目最佳實施，在信息資源共享中利用DAS、NAS、FC-SAN、IP SAN-NAS、IP SAN-iSCSI等技術的存儲器中必須考慮成本、數(shù)據(jù)傳輸速度、擴展性、系統(tǒng)訪問存儲方式、系統(tǒng)性能開銷、安全性、集中管理支持度、備份效率、網(wǎng)絡傳輸協(xié)議等問題（見表2）。

表2存儲共享技術比較

由于參與館在人員及技術水平上的差異，技術欠缺的參與館就很難用戰(zhàn)略規(guī)劃的眼光選擇合適的存儲器。為解決這種情況，共享組織的管理機構應該成立一個技術小組，統(tǒng)一負責平臺的開發(fā)和維護，制定技術發(fā)展規(guī)劃，設計平臺整體框架和技術標準，承擔對聯(lián)機編目中心和各參與館的技術支持，選擇硬件、軟件產(chǎn)品和技術合作伙伴，組織和承擔項目設計、開發(fā)、測試、維護、培訓、推廣、服務、外包和管理，為平臺提供全方位的技術解決方案和技術服務。［11］

2.2訪問接口標準不統(tǒng)一

典型數(shù)據(jù)庫訪問接口技術大致經(jīng)歷了ODBC、DAO、RDO、OLEDB、ADO的發(fā)展過程。ODBC最大的優(yōu)點是以統(tǒng)一的方式對所有關系數(shù)據(jù)庫進行操作，如SQL Server、Oracle等。ODBC本質上是一組數(shù)據(jù)庫訪問API，由一組函數(shù)調用組成，核心是SQL語句，此后的所有數(shù)據(jù)庫接口技術都支持它。DAO是業(yè)務邏輯層與數(shù)據(jù)資源層之間的一種面向對象的接口技術，主要適用于單系統(tǒng)應用程序或小范圍本地分布，訪問桌面數(shù)據(jù)庫和Access數(shù)據(jù)庫時性能最優(yōu)。RDO在訪問ODBC兼容數(shù)據(jù)庫時，具有比DAO更高的性能，而且比ODBC更易使用，但在訪問JET或ISAM數(shù)據(jù)庫方面受到限制。OLEDB提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口訪問各種數(shù)據(jù)源，這使得應用程序可以使用同樣的方法訪問各種數(shù)據(jù)，而不用考慮數(shù)據(jù)的存儲地點、格式和類型。ADO提供一種面向對象的、與語言無關的應用編程接口，它將OLEDB的面向C++的復雜接口封裝起來，形成一個應用程序層次的界面，用OLEDB與數(shù)據(jù)庫通信，大幅減少了數(shù)據(jù)庫訪問量，操作簡便。

由于早期的Access、MS-SQL Server、Oracle、Informix等數(shù)據(jù)庫開發(fā)的內(nèi)容一時很難改變，所以，在其訪問接口技術選擇上，易用性、運行性能、擴展性、能否訪問非關系數(shù)據(jù)庫、訪問的技術層次以及技術特點都要綜合考慮（見表3）。

表3訪問接口技術比較

2.3信息安全得不到足夠的重視

近年來，病毒和黑客攻擊越來越頻繁，特別是在云計算日益流行的情況下，業(yè)務外包對信息資源安全的影響越來越大，一旦信息資源被銷毀，可以說打擊是致命的。所以，共享異構、分布式的信息資源要十分重視信息安全。保護信息資源，簡單來說就是要在服務器環(huán)境層面定時升級系統(tǒng)，web層面注意上傳功能的過濾，禁止執(zhí)行腳本程序等，需要按序做到：（1）設定用戶權限。大多關系數(shù)據(jù)庫的賬號和密碼是通用的，可支持對多級別數(shù)據(jù)庫的訪問，因此要確定用戶存取信息資源的權限級別。（2）定義視圖。限定用戶訪問范圍，通過視圖機制把需要保密的數(shù)據(jù)對無存取權限的用戶隱藏起來。（3）數(shù)據(jù)加密。保護數(shù)據(jù)在上傳和下載過程中不被竊取和修改，但采用何種加密算法、需要多高的安全級別、各算法之間如何協(xié)作需要綜合考慮，不以犧牲系統(tǒng)性能為代價。（4）操作管理和故障恢復。通過日志記錄和數(shù)據(jù)恢復應對系統(tǒng)自發(fā)故障，保證數(shù)據(jù)和操作的一致性和完整性。分布式信息資源管理系統(tǒng)要在各自服務器上執(zhí)行，系統(tǒng)日志文件中要對每一節(jié)點操作的重要程序數(shù)據(jù)進行復制，以備在發(fā)生故障時進行數(shù)據(jù)恢復。（5）數(shù)據(jù)庫備份、恢復與遠程容災備份。計算機可能因為磁盤故障、軟件故障、災害及人為破壞等而出現(xiàn)問題，一旦發(fā)生就可能造成數(shù)據(jù)丟失。因此，定期做好數(shù)據(jù)庫的備份，以保證在系統(tǒng)故障時，數(shù)據(jù)庫能還原到最近的正常狀態(tài)，將對系統(tǒng)造成的影響降到最低。在條件允許的情況下可建立遠程容災備份，建立數(shù)據(jù)存儲于異地的多個副本。（6）審計追蹤制度。是指系統(tǒng)設置相應的日志記錄，特別是對數(shù)據(jù)更新、刪除、修改的記錄，以便日后查證。日志記錄的內(nèi)容可以包括操作人的名稱、使用的密碼、用戶IP地址、登錄時間、操作項目等。如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遭到破壞、可以根據(jù)日志追究責任、或者從日志記錄中判斷密碼是否被盜，以便修改密碼，重新分配權限，確保系統(tǒng)的安全。［12］

2.4人才培養(yǎng)和技術創(chuàng)新制度欠缺

通過對近200項涉及網(wǎng)絡環(huán)境下圖書館信息資源共享相關技術的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)這些技術中95%以上由國外研究人員提出，僅有如CALIS-OID等極少數(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)。雖然利用成熟技術沒錯，但只引進而不加以吸收創(chuàng)新，就沒有進步和發(fā)展。特別是在我國，各共享的參與館技術水平參差不齊，因此在共享中要引入人才培養(yǎng)和技術創(chuàng)新聯(lián)盟機制，加強各成員館之間的技術協(xié)作和人才交流；加強多層次的館員隊伍培訓；組建高技術業(yè)務團隊；運用聯(lián)盟的技術平臺，選派技術領頭人，組織各種培訓班和專題討論會，進一步促進各成員館各項業(yè)務的合作開展。［13］

3我國圖書館信息資源共享技術模式

在圖書館信息館資源共享分級分層體系中，建立中心級別、子項目級別和基層級別的分級體系，建立門戶層、服務層、資源層的分層體系，通過網(wǎng)絡聯(lián)盟方式實現(xiàn)信息資源共享過程中，要注重各級別、各層次系統(tǒng)之間的兼容性和技術開發(fā)?；谝陨侠砟?，建立我國圖書館信息資源分級分層技術模型（見下圖）。

網(wǎng)絡基礎。包含硬件設施基礎和應用軟件基礎，主要利用CORAB、AGENT、WEB service、VPN、P2P 和GRID（基于ChinaNET、CERNET、CNCNET、CSTNET、ChinaGBN、CEBsat、CATV、CBT等網(wǎng)絡平臺）等技術。

圖　我國圖書館資源共享分級分層技術模型

資源層系統(tǒng)。包含本館資源、第三方資源和區(qū)域資源。本館資源又包括一般資源、特色館藏和自建館藏；第三方資源包括數(shù)據(jù)庫商提供的數(shù)字期刊、數(shù)字圖書、音視頻資源和其他類型信息資源；區(qū)域資源包括區(qū)域聯(lián)合目錄、期刊目次、特色庫、論文庫或其他類型信息資源。通過信息編碼的元數(shù)據(jù)對信息資源進行描述，并以相應的格式加以存儲，主要利用DAS、NAS、FC-SAN、IPSAN-NAS和IP AN-ISCSI等技術。

服務層系統(tǒng)。包括門戶上各種集成的聯(lián)盟應用系統(tǒng)和本館應用系統(tǒng)。聯(lián)盟核心集成應用系統(tǒng)有資源調度系統(tǒng)、館際互借系統(tǒng)、聯(lián)合倉儲系統(tǒng)、分布式參考咨詢系統(tǒng)和版權保護系統(tǒng)等。本館系統(tǒng)除了聯(lián)盟的核心應用系統(tǒng)外還有聯(lián)合目錄系統(tǒng)、基礎服務系統(tǒng)、外包服務系統(tǒng)（第三方服務系統(tǒng)）和教學參考系統(tǒng)。

門戶層系統(tǒng)。聯(lián)盟綜合門戶集成了統(tǒng)一檢索系統(tǒng)、統(tǒng)一認證系統(tǒng)、統(tǒng)一計費系統(tǒng)、網(wǎng)絡導航系統(tǒng)和讀者管理系統(tǒng)。另外，這些系統(tǒng)要和校園門戶、校園認證中心達到兼容，本館門戶也應該能實現(xiàn)聯(lián)盟門戶的基礎功能。

可以通過ODBC、DAO、RDO、OLEDB和ADO等接口技術實現(xiàn)各級別、各層次系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫調用和通信的無縫對接。

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［收稿日期］2014－11－25［責任編輯］劉丹

［作者簡介］李朝陽（1982－），男，圖書館學碩士，館員，研究方向：信息資源管理、數(shù)字圖書館；覃鳳蘭（1970－），女，教育學碩士，研究館員，研究方向：知識管理、圖書館服務、數(shù)字圖書館；莫濟江（1982－），男，計算機碩士，研究方向：圖書館管理自動化、數(shù)字圖書館。

［基金項目］本文系教育部人文社會科學研究規(guī)劃基金項目“高校圖書館數(shù)字資源績效評價研究”（項目編號：12YJA870018），嶺南師范學院人文社科研究規(guī)劃基金項目“基于帕累托最優(yōu)的圖書館數(shù)字信息資源共享模式研究”（項目編號：QW1310）的研究成果之一。book=89,ebook=95過電纜（通常是SCSI接口電纜）直接連接服務器，通過I/O總線將請求直接發(fā)送到存儲設備，在局域網(wǎng)中多支持IPX/SPX協(xié)議，因特網(wǎng)中多支持TCP/IP協(xié)議。

［文章編號］1005－8214（2015）12－0088－05

［文獻標志碼］A

［中圖分類號］G250.72