基于SOA的水利水電數字圖書館架構研究

繆 綸 葉 茂 王志璋 段媛媛

（中國水利水電科學研究院 中水科信息技術有限公司，北京 100044）

1 引言

近年來，隨著信息技術的飛速發展，數據資源數字化日趨成熟，發展文獻資源的網絡數字化共享，實現現代圖書館向數字圖書館轉變已是必然趨勢。目前，水利行業文獻資源的數字化程度不高，水利水電藏書及文獻資源面臨著數字化建設的極大需求。中國水利水電科學研究院水利水電行業國家級綜合性研究中心，從2000年就開始從事數字圖書館平臺的研究建設，利用網絡以及數據庫技術開展圖書和文獻資料的數字化加工、存儲。并先后建成了一些文獻和圖書查詢和管理的數字化平臺系統。

然而，隨著信息技術不斷發展，特別是文獻資源的日益豐富和用戶需求的多樣化，使得圖書館業務格局發生了改變，更多的新業務不斷地涌現出來。面對這些變化，如何建立一種高效的數字化平臺實現對海量的異構數字化信息資源進行充分整合，有效應對不斷增加的新業務需求，是目前需要解決的關鍵問題.。當前國外主流的數字圖書館平臺已經開始采用面向服務的體系架構 （Service－Oriented Architecture，SOA），這一架構能有效賦予數字圖書館快速適應業務需求變化的能力。本文在分析中國水利水電科學研究院圖書館館藏資源及數字化現狀的基礎上，將SOA的理念引入到水利水電數字圖書館的建設中，意在通過加強文獻數字化建設的實踐經驗為業界提供借鑒。

2 面向服務的架構

面向服務的體系結構 （Service－Oriented Architecture，SOA）是一個組件模型，它將應用程序中的不同功能單元作為服務，并通過對這些服務之間定義良好的接口而將其聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言，這使得構建在各種各樣的系統中的服務可以以一種統一、通用的方式進行交互。目前，這樣的通用接口技術包括COBRA、Java RMI、COM、Web服務等，其中Web服務技術由于其通用性強、開發簡單、協議標準、支持豐富等一系列優點，成為實現SOA最廣泛的技術［1］。SOA是為了解決在Internet環境下業務集成的需要，通過連接能完成特定任務的獨立功能實體實現的一種軟件體系架構［2］。因此，SOA特別適合于整合不同的信息應用系統來形成統一的服務體系來供用戶使用。對于用戶而言，系統的服務是統一的接口，用戶并不需要了解SOA如何整合不同的系統來提供這些服務的［3～4］。

對于數字化資源和資源管理系統來說，采用SOA架構可以把不同的資源庫和管理作為服務節點，采用Web服務技術形成統一的服務接口，然后通過SOA提供統一的資源管理服務門戶，可以最大限度地提高資源使用效率和提供更好的資源服務。同時，統一的服務接口降低了系統之間的耦合度，可方便地實現資源庫的擴展和功能的擴充。

圖1是一個面向服務的SOA架構，從圖中可以看到，在用戶和業務層之間引入了一個 “服務”抽象層。用戶通過服務層訪問業務對象，而不是直接操作業務對象，業務對象作為類庫的實例而存在，通過服務加載到內存中。同時，服務層和業務層都處在同一流程中，對業務對象的操作就變得很簡單和容易了。可以把服務層中的 “服務”看成一個 “黑盒子”：它實際操作業務對象，然后得出結果，從而減少交互。

圖1 面向服務的架構

3 基于SOA的數字圖書館架構

3.1 資源體系

中國水科院圖書館館藏圖書以水利水電科技圖書、期刊等為主。截止到目前，中文藏書10萬余冊，外文藏書6萬余冊，中文期刊200余種，外文期刊60余種。此外，圖書館材料室收錄全院各種科研文獻 （包括科技報告、技術論文、技術譯文等）近百萬冊。如圖2所示，水利水電數字圖書館現有文獻資源主要包括中文圖書、中／外期刊、特色書庫和自產文獻等，引進資源主要包括有學位論文、會議論文以及需要擴增的期刊資源等［5］。

根據資源體系結構，平臺采用基于WEB技術、B／S結構的信息發布管理體系模式，自行開發了中文圖書、外文期刊、特殊書庫、自產文獻管理系統，引進萬方數字化期刊、學位論文和會議論文系統［5］。

圖2 資源體系［5］

當前水利水電數字圖書館已建和待建的數據庫一共有7個，分別部署在5臺服務器、2種數據庫平臺上，與之配套的檢索系統有7個，如表1所示。多個資源入口給讀者帶來困擾，也給檢索帶來不便，不同系統之間如何實現有效耦合，為用戶提供簡單、完整的檢索服務是當前水利水電數字圖書館急需解決的功能性課題。基于SOA整合圖書館數字資源改變了圖書館傳統工作流程模式，在圖書館數字資源整合的基礎上為用戶提供了完整性服務，其目標是將已經存在的檢索功能封裝成檢索服務，封裝的服務將部署在服務器上并向外提供服務聲明，供外部調用。

表1 數據庫及檢索系統

3.2 體系架構

采用良好的架構設計，能降低軟件開發成本、提高系統性能。架構設計應該完成的工作是：業務構件分析，應用架構設計，按照面向構件的思想，識別構件、確定構件接口和行為，決定服務構件需求，負責架構歸檔。“水利水電數字圖書館”基于SOA系統架構，并應用了數據挖掘、智能決策，將先進的技術、思想與實際的應用很好結合，可使分布各地的用戶在網上實現數據資源的查詢和下載。

“水利水電數字圖書館”的設計與制作以圖書館的基本業務活動為依據，并結合數字圖書館的特點，為讀者提供個性化服務，本系統由以下模塊構成。

主控模塊：作為平臺系統的主頁，其功能主要是簡要介紹各個子模塊的功能，鏈接各個子模塊。

資源檢索：為用戶提供多種途徑（模糊檢索、書名檢索、分類檢索及作者檢索）檢索數字文獻的目錄和原文。

全文服務：給有訪問權限的讀者提供全文瀏覽及下載功能。

編目錄入和維護服務：面向數據采編人員及維護人員，使其可以方便地維護數據庫。

以上模塊都按照高度抽象的法則封裝成SOA的服務，其體系架構如圖3所示。

圖3 基于SOA的體系架構［6］

4 數字圖書館的實現

如圖3所示，數字圖書館各應用系統和資源數據庫等按照面向服務的思想重新集中和整合，各模塊之間采用XML進行數據交換，以 WSDL（Web Services Definition Language）來描述服務，通過UDDI（Universa1 Description，Di8covery and Integration）倉庫進行注冊。

數據資源信息服務申請者可通過SOAP（Simp1e Object Access Protoc01）提出服務請求并獲得服務。

服務組件架構（Service component architecture，SCA）是一種簡化面向服務架構（SOA）中的應用程序開發和實現的新技術，借助于SCA能夠更容易創建新服務或者將現有的資源（原有的用傳統技術開發的管理系統等）轉化為可重用的服務，這些服務可以快速適應不斷變化的業務需求。

在數字圖書館架構基礎上引入SOA架構，構建基于SOA的三層數字圖書館體系架構。

最底層是數據集成層，該層集成了當前水利水電數字圖書館已建的數據庫，包括中／外期刊數據庫、中文圖書庫、論文庫、特種書庫以及代建的資產文獻庫。

中間層是面向服務的SOA業務邏輯層，它將數字圖書館的各應用系統，屏蔽底層數據的異構性，并內嵌到業務邏輯層中，提供統一的視圖和接口。

表示層，它能夠提供用戶查詢服務，并根據需要提供個性化服務，實現戶便捷、高效地用戶操作。

在這種三層架構中，各層的主要構成模塊如下所述。

（1）數據集成層。數據集成層由數字圖書館已建的數據庫庫組成，它將業務利邏輯從底層數據結構中抽象出來，維護底層數據的結構、位置、格式、同步模式和交叉引用關系。該層利用挖掘管理工具，對已有數據資源進行綜合分析，提取有用信息，提供數據集成服務，對數據進行可高的讀取和更新。并通過相應的管理手段保證其運行，提高生產率，降低了創建和維護的成本和復雜度。

（2）SOA業務邏輯層。應用集成是基于SOA數字圖書館體系架構的首要問題。在這一層中，各個應用程序的業務邏輯或某些單獨的功能被模塊化并作為服務呈獻給客戶端的用戶。這些服務采用接口提供獨立的功能。對應用開發人員或集成者來說，可以通過組合一個或多個服務來構建應用，而無需理解服務的底層實現。SOA服務通過統一描述，定義和集成 （UDDI，Universa1 Description，Definition，and Integration）登記服務，提供統一的服務列表，并使用 WSDL（Web Service Description Language）來描述具體的服務。而SOAP，作為傳輸層，用來在表示層和業務邏輯層之間傳送消息。表示層的用戶提交的查詢信息，通過UDDI注冊表查找服務，取得服務的WSDL描述，最終通過SOAP來調用服務。

（3）表示層。表示層主要負責與用戶之間的交互，包括期刊、圖書、論文的查詢以及編目維護；表示層與業務邏輯層平臺采用XML進行數據交換，并由表示層翻譯成客戶端瀏覽器可以識別的格式（如HTML格式）。在這一層，系統為用戶提供外觀以及查詢內容的定制，還可利用相應的工具編制個性化的內容。同時，通過對數據的分類和權限劃分，建立統一界面入口，并實現不同用戶的多級需求，建立統一訪問的界面接口和風格。

在基于SOA水利水電數字圖書館架構中，將數字圖書館已有的各應用系統整合在一起。

通過采用XML標準定義的服務接口，在不改變原有應用系統工作模式的基礎上，隨時增加業務功能模塊，可以用一個服務替換另一個服務而無須關心其底層的實現技術，使系統更加具備可擴展性。

這種架構可以結合歷史數據和理論模型及專家經驗，實現數據和管理的集成，同時也為用戶提供統一的查詢平臺，同時采用SOA架構實現的應用程序可使水利水電數字圖書館擁有更大的靈活性，應用程序更加簡潔和高效。

5 結 語

數字圖書館是現代化圖書館發展的趨勢，建設水利數字圖書館是水利信息化建設中的重要課題。本文在研究SOA體系架構及其理論的基礎上，探討了基于SOA的水利水電數字圖書館架構，同時，提出建立統一的數據資源服務體系，整合不同數據庫資源，建立統一的信息資源訪問接口。本文針對水利信息化對數據資源建設、資源共享的要求，建設性的提出了采用SOA的體系架構實現數字圖書館的構建的思想，具有一定的參考價值，必將推進我國水利水電數字圖書館建設的進程。

［1］柴曉路.Web服務架構與開放互操作技術［M］.北京：清華大學出版社，2002

［2］Warawarans S.Web Services p1atform architechcture SOAP，WSDL，WS－Po1icy，WS－Addressing，WSBPEL，WS－Re1iab1emessaging andmore［M］.New Jercy：Prentice Ha11，2005：101－120

［3］OASIS.Web Services architecture［EB／OL］.［2008－03－26］.http：／／www.w3.org／TR／ws－arch／

［4］G1obus.Open grid services architecture［EB／OL］.［2008－03－26］.http：／／www.g1obus.org／ogsa／

［5］王冠華，白靜怡，陳煜，朱星明 .數字圖書館體系構架研究及實踐（J）.中國水利水電科學研究院學報，2005（4）：282－286

［6］楊彥輝 .基于SOA的圖書館信息綜合服務系統.圖書館學刊（J）.2007（2）：134－135