數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)及設(shè)計與開發(fā)

主要內(nèi)容設(shè)計開發(fā)數(shù)字圖書館的設(shè)計與開發(fā)體系結(jié)構(gòu)數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)數(shù)字圖書館的基本體系結(jié)構(gòu)1數(shù)字圖書館的信息體系結(jié)構(gòu)2數(shù)字圖書館的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)3數(shù)字圖書館的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)比較研究5數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)數(shù)字圖書館的基本體系結(jié)構(gòu)數(shù)字圖書館的基本體系結(jié)構(gòu)數(shù)字圖書館的基本體系結(jié)構(gòu)資源庫用戶界面命名系統(tǒng)索引/搜索系統(tǒng)數(shù)字圖書館的基本體系結(jié)構(gòu)資源庫資源庫的功能包括存儲和管理各種數(shù)字對象，通常是由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來管理。應(yīng)用程序通過資源庫提供的庫訪問協(xié)議(RAP)來訪問資源庫?？蓪崿F(xiàn)存儲、訪問、復(fù)制、移動和刪除數(shù)字對象等操作。命名系統(tǒng)命名系統(tǒng)是針對長期標識符的分配、管理及解析的一個綜合系統(tǒng)，CNRI為數(shù)字圖書館提出了完整的命名系統(tǒng)“調(diào)度系統(tǒng)(HandleSystem)”，它是一個獨立的系統(tǒng)，其職能是負責(zé)數(shù)字資源的全球唯一的、長期的、獨立于地址的命名的分配、管理和解析。索引與搜索系統(tǒng)索引的創(chuàng)建可能是由機器的自動掃描、手工錄入和干預(yù)，或者是這兩者的結(jié)合。客戶機把查詢式提交給索引服務(wù)器，將返回相匹配的數(shù)字對象的URN(統(tǒng)一資源命名，如調(diào)度碼)。索引服務(wù)還提供被索引信息的元數(shù)據(jù)和查詢機制。用戶界面用戶界面是用戶與數(shù)字圖書館的接口，數(shù)字圖書館向用戶提供的最終服務(wù)都是通過用戶界面來實現(xiàn)的。什么是數(shù)字信息

數(shù)字圖書館的信息是由經(jīng)過數(shù)字技術(shù)處理的數(shù)據(jù)元素組成，這些元素包括數(shù)字對象（digitalobject）、元數(shù)據(jù)（metadata）、句柄（也稱調(diào)度碼）（handle）實現(xiàn)服務(wù)集的子系統(tǒng)數(shù)字對象子系統(tǒng)倉儲子系統(tǒng)名錄服務(wù)系統(tǒng)索引服務(wù)系統(tǒng)用戶接口網(wǎng)關(guān)數(shù)字圖書館的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源加工系統(tǒng)異構(gòu)資源整合系統(tǒng)資源調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)合編目和館際互借系統(tǒng)用戶查詢和服務(wù)系統(tǒng)安全認證系統(tǒng)版權(quán)保護與電子商務(wù)系統(tǒng)數(shù)字圖書館的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)用戶界面查詢系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)圖書館服務(wù)器對象庫系統(tǒng)制作系統(tǒng)基于三層客戶機/服務(wù)器模式的數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)即瀏覽器/Web服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(B/S/D)的引入解決了兩層的不足，相比兩層結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢：客戶端零維護；可擴展性好安全性好資源重用性好三層結(jié)構(gòu)典型的應(yīng)用是基于Z39.50協(xié)議的數(shù)字圖書館結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)如圖所示?；谌龑涌蛻魴C/服務(wù)器模式的數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)IBM提出了三角形客戶機/服務(wù)器模型的數(shù)字圖書館體系架構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)主要包括圖書館服務(wù)器、對象服務(wù)器以及客戶機，核心是圖書館服務(wù)器，如圖.

IBM數(shù)字圖書館三角形結(jié)構(gòu)分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)中間件結(jié)構(gòu)：

中間件平臺產(chǎn)品很多，基于目的和實現(xiàn)機制的不同，可以將平臺分為：遠程過程調(diào)用（RemoteProcedureCall）、面向消息的中間件（Message-OrientedMiddleware）、對象請求代理（ObjectRequestBrokers）。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)遠程過程調(diào)用(RPC)：遠程過程調(diào)用是一種廣泛使用的分布式應(yīng)用程序處理方法；一個應(yīng)用程序使用RPC來“遠程”執(zhí)行一個位于不同地址空間里的過程，并且從效果上看和執(zhí)行本地調(diào)用相同。一個RPC應(yīng)用分為兩個部分：server和clientserver提供一個或多個遠程過程；client向server發(fā)出遠程調(diào)用；server和client可以位于同一臺計算機，也可以位于不同的計算機，甚至運行在不同的操作系統(tǒng)之上它們通過網(wǎng)絡(luò)進行通訊相應(yīng)的stub和運行支持提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和通訊服務(wù)，從而屏蔽不同的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)面向消息的中間件(MOM):面向消息的中間件指的是利用高效可靠的消息傳遞機制進行平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)交流，并基于數(shù)據(jù)通信來進行分布式系統(tǒng)的集成；通過提供消息傳遞和消息排隊模型，它可在分布環(huán)境下擴展進程間的通信，并支持多通訊協(xié)議、語言、應(yīng)用程序、硬件和軟件平臺；目前流行的MOM中間件產(chǎn)品有IBM的MQSeries、BEA的MessageQ等。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)對象請求代理（ORB）：隨著對象技術(shù)與分布式計算技術(shù)的發(fā)展，兩者相互結(jié)合形成了分布對象計算，并發(fā)展為當今軟件技術(shù)的主流方向；1990年底，對象管理集團OMG首次推出對象管理結(jié)構(gòu)OMA(ObjectManagementArchitecture)，對象請求代理（ObjectRequestBroker）是這個模型的核心組件。它的作用在于提供一個通信框架，透明地在異構(gòu)的分布計算環(huán)境中傳遞對象請求；CORBA規(guī)范包括了ORB的所有標準接口；1991年推出的CORBA1.1定義了接口描述語言O(shè)MGIDL和支持Client/Server對象在具體的ORB上進行互操作的API；CORBA2.0規(guī)范描述的是不同廠商提供的ORB之間的互操作。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)目前中間件的技術(shù)規(guī)范有DCE體系、DTP模型、J2EE、CORBA、互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范等.DCE體系：DCE(DistrbutedComputingEnvironment)由OpenSoftwareFondation制定，現(xiàn)在這個組織被稱為OpenGroup。DCE由多個共同在一起工作的組件組成：遠程過程調(diào)用（RPC）本地和全局目錄服務(wù)（CDS和GDS）安全服務(wù)DCE線程分布式時鐘服務(wù)（DTS）和分布式文件服務(wù)（DFC）線程、RPC、CDS、安全服務(wù)和DTS組件通常被成為安全核心，并且是組成任何DCE環(huán)境所必須的組件，DTS是可選件。DCE環(huán)境中，還包括用于管理這些組件的管理工具DCE被稱做中間件或使其具有能力的技術(shù)，它不是獨立存在的，而是被捆綁在供應(yīng)商操作系統(tǒng)中，或者由第三方供應(yīng)商進行集成。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)DTP模型：DTP模型是X/OPEN組織提出的一種軟件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)允許多個應(yīng)用程序去共享多個資源管理器提供的資源，并且具有協(xié)調(diào)全局事物的能力。X/OPEN是一個獨立的、具有全球影響力的開放系統(tǒng)組織，它得到了世界大多數(shù)的最大的信息系統(tǒng)供應(yīng)商的支持，其根本任務(wù)是通過規(guī)范開放系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，從計算的觀點考慮如何讓用戶獲得更大的利益。X/OPEN的DTP模型的組成：由應(yīng)用程序資源管理器（RM）事物管理器（TP）通信資源管理器（CRM）等基本模塊組成，各個模塊之間X/OPEN模型定義了這樣一些模塊與模塊之間的接口規(guī)范。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)CORBA：CORBA是CommonObjectRequestBrokerArchitecture的縮寫，簡稱公共對象請求代理結(jié)構(gòu)，它由國際對象管理組織OMG制定，這個組織是一個國際性組織，始建于1989年，現(xiàn)已擁有包括生產(chǎn)廠商與軟件開發(fā)商800多個會員；其目的是在分布和已構(gòu)計算機環(huán)境下為應(yīng)用軟件的開發(fā)提供一個公共框架，使開發(fā)出來的軟件即面向?qū)ο笥志哂锌芍赜眯?、可移植性以及可操作性等特點。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)J2EE：J2EE是Java2PlatformEnterpriseEdition的縮寫，是一種多層應(yīng)用模式的結(jié)構(gòu)體系整個規(guī)范由SUN公司提出，它將業(yè)務(wù)邏輯從系統(tǒng)服務(wù)功能和用戶界面中分離出去，放置在客戶層和應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施這兩層之間的中間層，是目前應(yīng)用的最為廣泛的面向Web的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)范。Web：Web是一種網(wǎng)絡(luò)化的信息資源，它依賴于3個基礎(chǔ)機制，使這些信息資源可以面對廣大的使用者：一種唯一的命名機制，為網(wǎng)上的資源進行定位，如URI；一種通信規(guī)程，以便在網(wǎng)上可以存取這些被命名的資源，如HTTP；混合文本，以便更好地駕御這些信息資源，如HTML。分布式結(jié)構(gòu)OAI：全稱為OAI-PMH（OpenArchivesInitiativeProtocolforMetadataHarvesting）由美國數(shù)字圖書館聯(lián)盟（DLF）、網(wǎng)絡(luò)信息聯(lián)盟（CNF）等組織于1999年提出的一個應(yīng)用框架；最初目的是為了解決電子期刊的預(yù)印本的互操作和元數(shù)據(jù)收割（metadataharvesting）問題；2000年OAI協(xié)議的應(yīng)用擴展到數(shù)字圖書館領(lǐng)域，目的是實現(xiàn)分散的、不同系統(tǒng)平臺之間的元數(shù)據(jù)交換和共享，提高系統(tǒng)的互操作能力；OAI分為OAI服務(wù)提供者與數(shù)據(jù)提供者兩部分；以O(shè)AI協(xié)議為基礎(chǔ)的聯(lián)合目錄架構(gòu)中，主要由OAI的服務(wù)提供者定期的向數(shù)據(jù)提供者主動抓取其中的元數(shù)據(jù)，建立集中的元數(shù)據(jù)聯(lián)合目錄；由于OAI是建立在HTTP協(xié)議上的應(yīng)用層協(xié)議，所以其命令集是通過HTTP發(fā)送OAI給相應(yīng)的服務(wù)器端程序的，服務(wù)器根據(jù)指令準備數(shù)據(jù)返回相應(yīng)的記錄集合，記錄集合是遵循OAI協(xié)議的XMLSchema的XML的格式數(shù)據(jù)．服務(wù)提供者集中維護從各個系統(tǒng)中抓取來的元數(shù)據(jù)，并在獲得的元數(shù)據(jù)上建立增值服務(wù)；數(shù)據(jù)提供者主要維護特定范圍的數(shù)字資源，并且支持OAI協(xié)議來獲取其中資源的內(nèi)容分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)OAI的結(jié)構(gòu)圖

OAI協(xié)議結(jié)構(gòu)分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)EU-NSF聯(lián)合數(shù)字圖書館研討會專門討論了分布系統(tǒng)互操作性問題，提出了一個分布式數(shù)字圖書館參考框架，它由三個功能層構(gòu)成：第一層為數(shù)字圖書館客戶系統(tǒng)(DigitalLibraryClients)，包括用戶界面、自然語言處理、檢索式分析處理、專門數(shù)據(jù)內(nèi)容處理和瀏覽、多重數(shù)據(jù)結(jié)果處理等客戶模塊，經(jīng)過用戶界面客戶通過一定機制調(diào)用；第二層為協(xié)調(diào)調(diào)解層(Coordinator/Mediator)，在外部功能模塊和元數(shù)據(jù)登記系統(tǒng)支持下對分布和異構(gòu)的資源進行虛擬化整合，支持對分布式資源的透明利用；第三層是數(shù)據(jù)資源層(DataSources)，各個數(shù)據(jù)資源作為自主系統(tǒng)，支持本地客戶及本地功能，同時通過封裝件和代理模塊與協(xié)調(diào)調(diào)解層連接，從而被集成到整個分布式數(shù)字圖書館體系中。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)EU-NSF分布式數(shù)字圖書館參考框架：EU-NSF分布式數(shù)字圖書館參考框架分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)分布式異構(gòu)結(jié)構(gòu)在數(shù)字圖書館建設(shè)領(lǐng)域著名的應(yīng)用案例是NCSTRL和NSDL。NCSTRL：NCSTRL(NetworkedComputerScienceTechnicalReferenceLibrary)是有代表性的數(shù)字圖書館建設(shè)項目，它是由DARPA資助的，來自北美、歐洲和亞洲的160多家學(xué)術(shù)研究機構(gòu)參與了該項目；體系結(jié)構(gòu)以Dienst體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，該體系結(jié)構(gòu)的一個重要特征就是分布式搜索；NSDLNSDL(NationalSTEMDigitalLibrary,STEM—Science,Technology,EngineeringandMathematics)是NSF資助的、由多家單位來實施數(shù)字圖書館項目，它包括64個子項目；其目的是支持科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育，提供廣泛接入和方便使用的分布式資源網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)機制；NSDL一期工程已于2002年底為公眾提供服務(wù)，它是目前規(guī)模最大的數(shù)字圖書館項目；由于NSDL的內(nèi)容和用戶的多樣性，為讓各種用戶共享不同的信息，最初的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計就是通過共享元數(shù)據(jù)，并利用元數(shù)據(jù)開發(fā)核心服務(wù)。分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)NCSTRL體系結(jié)構(gòu)分布式數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)斯坦福大學(xué)基于CORBA技術(shù)開發(fā)出了InfoBus中間件，InfoBus方案并專注于實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互操作，提出了多達5層的獨立服務(wù)：互操作層、元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層、搜索協(xié)議層、通用支付接口和可互操作的權(quán)限管理框架，為在現(xiàn)有技術(shù)環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)字圖書館進行了全面的探索，提供了一整套復(fù)雜的分布式結(jié)構(gòu)模型，該結(jié)構(gòu)模型如圖3.10示。

圖中IC表示客戶接口，PM表示協(xié)議機，LS表示圖書館服務(wù)，IS表示信息資源，IPS表示信息處理服務(wù)。InfoBus模型是一個虛擬的總線結(jié)構(gòu)，各異構(gòu)的倉儲、服務(wù)與界面如同插件一樣插入總線集成一起。個對象系統(tǒng)間的交互協(xié)議為DLIOP，實現(xiàn)夸倉儲的信息訪問與查找，由一個元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對新增用戶界面及查詢翻譯的支持。異構(gòu)的倉儲封裝在圖書館服務(wù)代理中，并向客戶程序屏蔽其異構(gòu)件。組建到總線中的圖書館服務(wù)提供所需的功能，如查詢翻譯、元數(shù)據(jù)工具、權(quán)限管理等。新一代體系結(jié)構(gòu)2004年6月在意大利召開的“數(shù)字圖書館的體系結(jié)構(gòu)：對等網(wǎng)、網(wǎng)格和面向服務(wù)”會議中，學(xué)者圍繞網(wǎng)格(grid)、對等網(wǎng)(peertopeernetwork,p2p)與面向服務(wù)(service-orientedarchitecture,SOA)等技術(shù)討論構(gòu)建數(shù)字圖書館新體系結(jié)構(gòu)問題。德國的IngoFrommholz在”supportinginformationaccessinnextgenerationdigitallibraryarchitecture”一文中也指出網(wǎng)格、對等網(wǎng)與面向服務(wù)等技術(shù)構(gòu)建下一代數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)成為可能：設(shè)計高效低成本的下一代數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)，使數(shù)字圖書館技術(shù)向更廣泛的用戶群體開放；快速適應(yīng)DL服務(wù)及相關(guān)IT領(lǐng)域的發(fā)展；促使更廣泛的內(nèi)容與服務(wù)提供者的動態(tài)聯(lián)邦模式。新一代體系結(jié)構(gòu)SOA：SOA是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口聯(lián)系起來；接口是獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言的；這種具有中立的接口定義（沒有強制綁定到特定的實現(xiàn)上）的特征稱為服務(wù)之間的松耦合；面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷奶娲Ｐ?，面向?qū)ο蟮哪Ｐ褪蔷o耦合的；基于SOA的系統(tǒng)并不排除使用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計來構(gòu)建單個服務(wù)，但其整體設(shè)計卻是面向服務(wù)的；SOA系統(tǒng)原型的一個典型例子是通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（CommonObjectRequestBrokerArchitecture，CORBA）；在SOA構(gòu)架中，Webservices是其一種實現(xiàn)方式，它定義了服務(wù)提供者、服務(wù)請求者、服務(wù)注冊者三種角色；Webservices的主要技術(shù)包括XML、HTTP、SOAP、UDDI、WSDL等。新一代體系結(jié)構(gòu)P2P：P2P是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的參與者共享他們所擁有的一部分硬件資源（處理能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機等），這些共享資源需要由網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)和內(nèi)容，能被其它對等節(jié)點(Peer)直接訪問而無需經(jīng)過中間實體；此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源（服務(wù)和內(nèi)容）提供者（Server），又是資源（服務(wù)和內(nèi)容）獲取者（Client）；P2P打破了傳統(tǒng)的Client/Server(C/S)模式，在網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點的地位都是對等的；每個結(jié)點既充當服務(wù)器，為其他結(jié)點提供服務(wù)，同時也享用其他結(jié)點提供的服務(wù)；對等網(wǎng)中每個peer都是自治的，每個peer同是客戶機也是服務(wù)器，整個結(jié)構(gòu)中不需要中心管理，也不需要全局視圖。新一代體系結(jié)構(gòu)Grid：Grid是借鑒電力網(wǎng)的概念而提出；是將整個網(wǎng)絡(luò)整合成一臺虛擬的超大計算機；實現(xiàn)計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、文獻資源、知識資源、專家資源等的全面共享；實現(xiàn)分布式的硬件、軟件資源和各種信息知識資源的全面連通，達到資源的最大共享。數(shù)字圖書館建設(shè)跟網(wǎng)格、對等計算、面向服務(wù)等技術(shù)結(jié)合是一種發(fā)展趨勢，可以有效解決數(shù)字圖書館建設(shè)中遇到的問題，提高數(shù)字圖書館的可擴展性、可伸縮性、高柔韌性，提高數(shù)字圖書館的服務(wù)水平；IngoFrommholz在”supportinginformationaccessinnextgenerationdigitallibraryarchitecture”一文中列舉了三種類型的下一代數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)。新一代體系結(jié)構(gòu)基于網(wǎng)格的虛擬數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)：該體系結(jié)構(gòu)典型代表是DILIGENT項目，其目標是構(gòu)建一個有成本效益的為大量動態(tài)虛擬e-Science組織存取知識共享和合作研究的安全、可協(xié)調(diào)、動態(tài)的試驗平臺；建立在基于網(wǎng)格技術(shù)基礎(chǔ)上的DILIGENT體系框架可動態(tài)構(gòu)建和管理虛擬數(shù)字圖書館；DILIGENT系統(tǒng)規(guī)定數(shù)字圖書館服務(wù)、資源收集實體和元數(shù)據(jù)收集實體都以網(wǎng)格資源的形式存在，并基于DILIGENT系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)對其進行注冊和調(diào)用；EGEE項目作為ILIGENT系統(tǒng)開發(fā)的合作伙伴，正在進行網(wǎng)格基礎(chǔ)架構(gòu)的革新研究，并且提供了DILIGENT系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)功能，包括資源的動態(tài)定位、跨組織的資源共享和基本的安全配置服務(wù)；同時為了高效支持虛擬數(shù)字圖書館的形成還需要一些增值服務(wù)，如支持大數(shù)據(jù)量的存儲，動態(tài)數(shù)據(jù)分發(fā)，元數(shù)據(jù)代理，元數(shù)據(jù)和內(nèi)容管理，高級資源代理，分布環(huán)境下資源內(nèi)容的安全以及工作流的管理服務(wù)等；基于網(wǎng)格的DILIGENT系統(tǒng)試驗平臺可通過文化遺產(chǎn)領(lǐng)域和環(huán)境e-Science研究領(lǐng)域兩個具體現(xiàn)實應(yīng)用來驗證網(wǎng)格數(shù)字圖書館的性能。新一代體系結(jié)構(gòu)面向服務(wù)的分布式的數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)：該體系結(jié)構(gòu)典型代表是BRICKS(BuildingResourcesforIntegratedCulturalKnowledgeServices)系統(tǒng)，是歐盟第六框架計劃資助的一個文化資源共享項目，項目于2004年1月1日啟動，于2007年6月結(jié)束，項目預(yù)算經(jīng)費為1.22億歐元，目標是設(shè)計、開發(fā)和維持一個文化遺產(chǎn)領(lǐng)域面向用戶和服務(wù)的知識資源共享空間；基于面向服務(wù)與P2P技術(shù)的BRICKS系統(tǒng)具有可擴展性、可伸縮性、可用性與可操作性等特征，它允許資源實體和服務(wù)實體隨時隨地加入和離開，但不影響整個數(shù)字圖書館系統(tǒng)的運行；它依托Internet，構(gòu)建一個松散的、面向服務(wù)的數(shù)字圖書館基礎(chǔ)架構(gòu)。對于信息訪問，BRICKS基于作業(yè)索引注釋和協(xié)同工作方式，用戶通過動態(tài)注釋服務(wù)查詢文檔相關(guān)說明信息，注釋服務(wù)將根據(jù)用戶給出的搜索主題和作業(yè)目標進行查詢。同時，BRICKS還保證動態(tài)產(chǎn)生的鏈接信息與對應(yīng)文件的實時聯(lián)系。新一代體系結(jié)構(gòu)基于P2P的數(shù)字圖書館系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原型

圖3.11基于P2P的數(shù)字圖書館系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原型新一代體系結(jié)構(gòu)基于Web的集中式文檔協(xié)作體系結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)典型代表是COLLATE系統(tǒng)，它是為分布式用戶群而設(shè)計的基于內(nèi)容和注釋工作的知識工作環(huán)境；它既支持單個用戶工作模式也支持某一領(lǐng)域?qū)＜抑g的資源共享和合作研究模式；COLLATE系統(tǒng)基于模型的模塊化設(shè)計原則，使得其基礎(chǔ)框架也適合于其他領(lǐng)域資源的服務(wù)和項目開發(fā)；該系統(tǒng)支持協(xié)作行為，如建立聯(lián)合出版或集會，提供虛擬的展覽材料，發(fā)布未刊出的注釋和評注等；COLLATE系統(tǒng)能為文檔中的文本與圖表分別建立索引，作為深度分析的一種手段，注釋可以單獨創(chuàng)建一可以合作創(chuàng)建；通過注釋，用戶可以了解文檔的路徑等相關(guān)信息；COLLATE協(xié)作是集中了很多功能的多功能軟件包，它被看做是分布式的、面向服務(wù)的數(shù)字圖書館體系結(jié)構(gòu)原型，它的文檔注釋機制為信息訪問提供了一種新的方法。云計算體系結(jié)構(gòu)云計算背景：云計算（CloudComputing）是2007年產(chǎn)生的一個新概念，但不久其熱度就超過了網(wǎng)格計算（GridComputing）；由于規(guī)模巨大，擴展性極好，邊界模糊，類似天空漂浮的云，故被稱為“云計算”；它具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務(wù)和極其廉價的特點；由于云計算采用多種技術(shù)進行混合演進，技術(shù)成熟度高又受大公司推動，發(fā)展極為迅速；在美國主導(dǎo)云計算發(fā)展的企業(yè)包括互聯(lián)網(wǎng)公司、基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商、電信運營商等；Amazon、Google、微軟、IBM和Yahoo等大公司皆是云計算的先行者；基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商有EMC、惠普、思科、AT&T等。另外還包括提供技術(shù)支持的廠商例如VMware；國外使用云技術(shù)提高企業(yè)競爭力的公司有Salesforce、Facebook、YouTube、MySpace等；幾乎所有的互聯(lián)網(wǎng)公司和大型企業(yè)的IT部門都在利用云技術(shù)降低成本提高效率。云計算體系結(jié)構(gòu)云計算基本原理：云計算是對分布式處理（DistributedComputing）、并行處理（ParallelComputing）和網(wǎng)格計算（GridComputing）及分布式數(shù)據(jù)庫的改進處理，其前身是利用并行計算解決大型問題的網(wǎng)格計算和將計算資源作為可計量的服務(wù)提供的公用計算，在互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)和虛擬化技術(shù)高速發(fā)展后萌生出云計算；許多云計算公司和研究人員對云計算采用各種方式進行描述和定義，基于云計算的發(fā)展和我們對云計算的理解，概括性給出云計算的基本原理為：利用非本地或遠程服務(wù)器（集群）的分布式計算機為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供服務(wù)（計算、存儲、軟硬件等服務(wù)），這使得用戶可以將資源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)；云計算可以把普通的服務(wù)器或者PC連接起來以獲得超級計算機計算機的計算和存儲等功能，但是成本更低；云計算真正實現(xiàn)了按需計算，從而有效地提高了對軟硬件資源的利用效率；云計算的出現(xiàn)使高性并行計算不再是科學(xué)家和專業(yè)人士的專利，普通的用戶也能通過云計算享受高性能并行計算所帶來的便利，使人人都有機會使用并行機，從而大大提高了工作效率和計算資源的利用率；云計算模式中用戶不需要了解服務(wù)器在哪里，不用關(guān)心內(nèi)部如何運作，通過高速互聯(lián)網(wǎng)就可以透明地使用各種資源。云計算體系結(jié)構(gòu)云計算體系結(jié)構(gòu)：云計算平臺是一個強大的“云”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計算和服務(wù)，可利用虛擬化技術(shù)擴展每一個服務(wù)器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結(jié)合起來，提供超級計算和存儲能力。通用的云計算體系結(jié)構(gòu)如圖3.12所示：云計算體系結(jié)構(gòu)云計算體系結(jié)構(gòu)云用戶端：提供云用戶請求服務(wù)的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶，打開應(yīng)用實例與本地操作桌面系統(tǒng)一樣；服務(wù)目錄：云用戶在取得相應(yīng)權(quán)限（付費或其他限制）后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對已有服務(wù)進行退訂的操作，在云用戶端界面生成相應(yīng)的圖標或列表的形式展示相關(guān)的服務(wù)；管理系統(tǒng)和部署工具：提供管理和服務(wù)，能管理云用戶，能對用戶授權(quán)、認證、登錄進行管理，并可以管理可用計算資源和服務(wù)，接收用戶發(fā)送的請求，根據(jù)用戶請求并轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的相應(yīng)程序，調(diào)度資源智能地部署資源和應(yīng)用，動態(tài)地部署、配置和回收資源；監(jiān)控：監(jiān)控和計量云系統(tǒng)資源的使用情況，以便做出迅速反應(yīng)，完成節(jié)點同步配置、負載均衡配置和資源監(jiān)控，確保資源能順利分配給合適的用戶；服務(wù)器集群：虛擬的或物理的服務(wù)器，由管理系統(tǒng)管理，負責(zé)高并發(fā)量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應(yīng)用服務(wù)，云數(shù)據(jù)存儲時采用相應(yīng)數(shù)據(jù)切割算法采用并行方式上傳和下載大容量數(shù)據(jù)。云計算體系結(jié)構(gòu)云計算服務(wù)層次：

在云計算中，根據(jù)其服務(wù)集合所提供的服務(wù)類型，整個云計算服務(wù)集合被劃分成4個層次：應(yīng)用層、平臺層、基礎(chǔ)設(shè)施層和虛擬化層。這4個層次每一層都對應(yīng)著一個子服務(wù)集合，為云計算服務(wù)層次如圖3.13所示：

云計算的服務(wù)層次是根據(jù)服務(wù)類型即服務(wù)集合來劃分，與大家熟悉的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中層次的劃分不同。在計算機網(wǎng)絡(luò)中每個層次都實現(xiàn)一定的功能，層與層之間有一定關(guān)聯(lián)。而云計算體系結(jié)構(gòu)中的層次是可以分割的，即某一層次可以單獨完成一項用戶的請求而不需要其他層次為其提供必要的服務(wù)和支持；在云計算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中各層次與相關(guān)云產(chǎn)品對應(yīng)。具體為應(yīng)用層對應(yīng)SaaS軟件即服務(wù)如：GoogleAPPS、SoftWare+Services；平臺層對應(yīng)PaaS平臺即服務(wù)如：IBMITFactory、GoogleAPPEngine、F；基礎(chǔ)設(shè)施層對應(yīng)IaaS基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)如：AmazoEc2、IBMBlueCloud、SunGrid；虛擬化層對應(yīng)硬件即服務(wù)結(jié)合Paas提供硬件服務(wù)，包括服務(wù)器集群及硬件檢測等服務(wù)。體系結(jié)構(gòu)評價標準開放性：數(shù)字圖書館系統(tǒng)必須是一個開放的系統(tǒng)，開放的含義包括如下幾方面內(nèi)容：能夠與第三方系統(tǒng)或功能模塊實現(xiàn)良好的對接和集成；能夠方便地在本系統(tǒng)內(nèi)部增加刪除或修改某些功能模塊；盡可能廣地支持各種資源格式和標準。系統(tǒng)設(shè)計時需要遵循一下原則:基本體系結(jié)構(gòu)簡單化，在設(shè)計基本體系結(jié)構(gòu)時主要考慮信息的流通和管理機制，強調(diào)系統(tǒng)的通用性和穩(wěn)固性；功能模塊化，數(shù)字圖書館的服務(wù)功能是不斷發(fā)展的，因此數(shù)字圖書館的每一項服務(wù)應(yīng)該是相對獨立的，便于安裝、撤銷和維護；選取成熟的通用的標準和協(xié)議。如用戶界面采用通行的Web瀏覽器，文檔表現(xiàn)采用XML定義，元數(shù)據(jù)采用DublinCore、中文元數(shù)據(jù)標準等。體系結(jié)構(gòu)評價標準互操作性：通過信息資源本身實現(xiàn)互操作是最應(yīng)該受到鼓勵的方法，因為數(shù)字圖書館建設(shè)的基礎(chǔ)是資源，用戶最終利用的也是資源，而且與信息系統(tǒng)比較起來，資源從類型上(如圖書、期刊、科學(xué)數(shù)據(jù)、地圖、檔案)要容易預(yù)見，發(fā)展變化也相對緩慢，從資源的格式上講(如標準的文件格式.txt、.html、.mpeg等)，大家對通用標準的認同更加一致。通過一定的標準規(guī)范讓不同的藏品遵循相應(yīng)的元數(shù)據(jù)標準，并通過元數(shù)據(jù)的共享或互換，可以實現(xiàn)資源間的共享，比如NCSTRL項目，采用OAI元數(shù)據(jù)采集協(xié)議來實現(xiàn)來自不同單位的藏品的互操作；當前，許多數(shù)字圖書館項目一般都主動遵循一定的元數(shù)據(jù)標準去創(chuàng)建元數(shù)據(jù)，并出現(xiàn)了一些工具和方案能夠?qū)崿F(xiàn)不同元數(shù)據(jù)標準的元數(shù)據(jù)元素的映射；同時，信息系統(tǒng)之間的互操作隨著中間件和代理技術(shù)的發(fā)展也取得了很大的進步，同時近年來，Web服務(wù)技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)軟件的共享和互操作方面提供了新的機制，將來隨著這些技術(shù)的進一步發(fā)展，實現(xiàn)信息系統(tǒng)間的互操作將越來越簡單。體系結(jié)構(gòu)評價標準擴展性：NCSTRL項目為在擴展性方面提供了很好的經(jīng)驗；由于NCSTRL的成員單位比較分散，并且不斷有新的成員單位及新的用戶加入，最終選擇了把數(shù)字圖書館劃分成不同的區(qū)域，這樣不但適應(yīng)了數(shù)字圖書館不斷延伸的特點，而且還能為本地用戶提供及時的、具有本地特色的服務(wù)；在中國數(shù)字圖書館工程建設(shè)一期規(guī)劃(2000-2005)就采用了區(qū)域服務(wù)的思想。伸縮性：由于各數(shù)字圖書館建設(shè)單位在經(jīng)濟、技術(shù)、管藏資源、用戶需求等方面都不平衡，因此不同數(shù)字圖書館的建設(shè)規(guī)模也將是不同的；一個好的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計必須能夠適應(yīng)不同規(guī)模的系統(tǒng)，使不同規(guī)模的系統(tǒng)都能夠獲取最佳的效率。8.2.3安全方案檢索代理通過檢索代理服務(wù)器對數(shù)據(jù)進行訪問，檢索用戶只能訪問到檢索代理服務(wù)器，無法進入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)其(內(nèi)部網(wǎng))前設(shè)置了一個“堡壘型”防火墻，拒絕黑客進入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和局域網(wǎng)，增加數(shù)據(jù)庫安全性。用戶操作統(tǒng)計與分析用戶檢索的記錄保存在數(shù)據(jù)庫中，并提供檢索記錄的查詢、瀏覽、打印、統(tǒng)計與分析等功能。通過統(tǒng)計分析記錄查詢數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容被用戶操作(包括瀏覽)的情況，如用戶每次查詢登錄日期、時間、登錄IP地址、檢索用時、檢索次數(shù)、下載信息的情況分析、統(tǒng)計等。獨立于操作系統(tǒng)的用戶管理、身份驗證機制提供系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、記錄及字段級的安全控制手段；用戶使用信息資源的授權(quán)機制、用戶文獻存取數(shù)量控制；用戶IP地址限制；數(shù)據(jù)操作審計和日志功能，控制臺運行日志和故障分析工具。數(shù)字圖書館系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的基本知識1數(shù)字圖書館系統(tǒng)的構(gòu)成2數(shù)字資源整合管理系統(tǒng)3Z39.50協(xié)議在數(shù)字圖書館中的技術(shù)實現(xiàn)4數(shù)字圖書館開發(fā)平臺5系統(tǒng)開發(fā)的基本方法

1．結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計方法。過程：系統(tǒng)規(guī)劃階段→系統(tǒng)分析階→系統(tǒng)設(shè)計階段→系統(tǒng)實施階段→系統(tǒng)運行與維護階段。優(yōu)點：①前一個階段的完成是后一個階段工作的前提和依據(jù)，而后一階段的完成往往又驗證了前一階段的成果；②這個開發(fā)過程是從抽象到具體，逐步求精的過程。③分析和設(shè)計過程完善。④及時對本階段工作成果進行評定，使錯誤止于該階段缺點：①它是一種需要預(yù)先定義需求的方法。②不能很好地從系統(tǒng)分析到系統(tǒng)設(shè)計過渡。③該方法文檔的編寫工作量極大。系統(tǒng)開發(fā)的基本方法

2．原型法過程：(1)分析研究系統(tǒng)開發(fā)的可行性。(2)確定系統(tǒng)的目的。(3)建造系統(tǒng)原型。(4)評審系統(tǒng)原型。(5)修改系統(tǒng)原型。(6)再次評審系統(tǒng)。(7)開發(fā)完成。優(yōu)點：突破了以往的系統(tǒng)，能更好地滿足用戶的要求；改進了用戶和系統(tǒng)開發(fā)人員的交流方式；提高了用戶的滿意程度，更加貼近實際；降低了系統(tǒng)開發(fā)風(fēng)險，一定程度上減少了開發(fā)費用。缺點：開發(fā)工具要求高；對處理復(fù)雜系統(tǒng)和大型系統(tǒng)相對困難；對用戶的管理水平要求高。系統(tǒng)開發(fā)的基本方法

3．面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法過程：(1)調(diào)查系統(tǒng)和分析需求。(2)分析問題和求解問題。(3)整理問題和。(4)實現(xiàn)程序和開發(fā)。特點：(1)直接反映了人們對客觀世界的認知模式。(2)在設(shè)計中容易與用戶溝通。(3)具有抽象性。(4)具有封裝性。(5)具有繼承性。系統(tǒng)開發(fā)的基本方法

4．計算機輔助系統(tǒng)工程法特點：(1)使客觀對象到軟件系統(tǒng)的映射問題得以解決，可支持系統(tǒng)開發(fā)的全過程。(2)使軟件質(zhì)量和軟件重用性得到提高。(3)加快了軟件開發(fā)速度。(4)使系統(tǒng)開發(fā)過程的管理和維護更加簡單。(5)能夠自動生成開發(fā)過程中的各種文檔資料。系統(tǒng)開發(fā)階段1．可行性分析經(jīng)濟可行性技術(shù)可行性管理可行性系統(tǒng)開發(fā)階段2．系統(tǒng)分析系統(tǒng)需求分析采用一系列行之有效的技術(shù)、方法和工具來分析用戶需求，通過特定的形式系統(tǒng)地描述擬開發(fā)的信息系統(tǒng)的功能、性能，以及行為特征和相關(guān)約束，定義所有內(nèi)外部特征，最后形成既能指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計又能同用戶溝通的系統(tǒng)需求規(guī)格說明。步驟：問題定義→問題分解制定→需求規(guī)格說明→需求評審系統(tǒng)開發(fā)階段3．系統(tǒng)設(shè)計總體設(shè)計階段系統(tǒng)平臺設(shè)計劃分子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計處理流程圖設(shè)計數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫設(shè)計詳細設(shè)計階段代碼設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計用戶界面設(shè)計編寫程序模塊設(shè)計說明書編寫系統(tǒng)說明書應(yīng)記載上述各項設(shè)計的全部成果，全面描述出新系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，從總體上回答新系統(tǒng)該怎樣做的問題。系統(tǒng)開發(fā)階段4．系統(tǒng)實施指將系統(tǒng)設(shè)計階段的結(jié)果在計算機上實現(xiàn)，將原來紙面上的、類似于設(shè)計圖式的新系統(tǒng)方案轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的實際軟件系統(tǒng)。主要任務(wù)：①按總體設(shè)計方案購置和安裝物理系統(tǒng)；②建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；③程序設(shè)計；④系統(tǒng)測試；⑤整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；⑥人員培訓(xùn)；⑦系統(tǒng)切換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成元數(shù)據(jù)與對象庫調(diào)度系統(tǒng)查詢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準規(guī)范數(shù)字圖書館系統(tǒng)的功能構(gòu)成管理子系統(tǒng)內(nèi)部管理、用戶管理、評估分析資源建設(shè)子系統(tǒng)資源建設(shè)、資源組織服務(wù)子系統(tǒng)個人服務(wù)、共享服務(wù)數(shù)字資源整合管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)表示層應(yīng)用層協(xié)議層內(nèi)容層數(shù)字資源整合管理系統(tǒng)功能模塊集成檢索資源開放鏈接身份驗證數(shù)據(jù)統(tǒng)計個性化服務(wù)數(shù)字資源整合管理系統(tǒng)功能模塊 Z39.50(信息檢索應(yīng)用服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范，InformationRetrievalApplicationServiceDefinitionandProtocolSpecification),是由美國圖書館界創(chuàng)立的計算機數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通訊協(xié)議。Z39.50經(jīng)歷了3個版本，它們是:Z39.50-1988;Z39.50-1992;Z39.50-1995。Z39.50目前的版本3已于1996年被ISO正式確定為信息檢索的國際標準（ISO23950）。

Z39.50是開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI-RM)的應(yīng)用層協(xié)議,論及面向連接的、程序間的通訊問題,他使得用戶在一臺計算機(client)上檢索存儲在另一臺計算機(server)中的信息,而不必關(guān)心這些信息是如何存儲和組織的。目前它已經(jīng)被廣泛的被圖書館界作為一種訪問分布式數(shù)據(jù)庫的方法。

協(xié)議規(guī)范分為兩個部分--由客戶機(Z-client)實現(xiàn)的協(xié)議過程及由服務(wù)器(Z-server)實現(xiàn)的協(xié)議過程。源端(Origin)和目的端(Target)通過應(yīng)用聯(lián)動(A-association)中的Z39.50聯(lián)動(Z-association)進行通訊,實現(xiàn)信息交換,信息分別稱為請求和響應(yīng)。Z39.50主要包含11種機制： 1.初始(Initialization);

2.查找(Search);

3.檢索(Retrieval);

4.刪除結(jié)果集(Result-set-delete);

5.存取控制(AccessControl);

6.結(jié)算/資源控制(Accounting/ResourceControl);

7.分類排序（Sort）;

8.瀏覽（Browse）;

9.其他擴展服務(wù)(Extendedservices);

10.其他擴展服務(wù)(Extendedservices);

11.終止(Termination）數(shù)字圖書館開發(fā)平臺的選擇原則平臺提供的功能是否能夠滿足需求自身目前的條件平臺的擴展性與兼容性平臺的標準化程度性價比平臺服務(wù)的好壞數(shù)字圖書館開發(fā)平臺介紹IBM數(shù)字圖書館開發(fā)平臺清華同方TPI數(shù)字圖書館開發(fā)平臺iBASE數(shù)字圖書圖書館解決方案IBM數(shù)字圖書館開發(fā)平臺IBM數(shù)字圖書館是由美國IBM公司開發(fā)研制的,它集成了軟件和硬件的開發(fā)平臺。它的系統(tǒng)軟件是在DB2大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上運行,并提供了多種API接口和開發(fā)工具的底層開發(fā)平臺。軟件開發(fā)商們可以根據(jù)圖書館用戶的實際需求進行上位開發(fā),以滿足圖書館用戶的需要。清華同方TPI數(shù)字圖書館開發(fā)平臺由清華同方推出，具有更為強大的信息開發(fā)與管理功能，其中的“數(shù)字資源采集系統(tǒng)”可從網(wǎng)上信息中篩選出對本單位有用的資源，把分布在各處的虛擬資源收藏為本地資源，把不同格式的資源轉(zhuǎn)換成規(guī)范格式的資源。“數(shù)字資源加工系統(tǒng)”可把各種印刷型文獻和文檔資源加工成數(shù)字資源，并對數(shù)字資源進行標引、分類與組織?！皵?shù)據(jù)庫發(fā)布與檢索系統(tǒng)”實現(xiàn)了跨服務(wù)器、跨平臺的分布式檢索。此外，還開發(fā)了“數(shù)字資源管理系統(tǒng)”、“數(shù)字參考咨詢系統(tǒng)”、“網(wǎng)上用戶教育與培訓(xùn)系統(tǒng)”和“個人數(shù)字圖書館系統(tǒng)”。這些功能結(jié)合起來，將