Web服务与数字图书馆的开放模式建设

(湖北师范学院图书馆，湖北 黄石 435002)
摘 要：文章通过阐述Web服务的技术特点，进一步指出它为数字图书馆的开放建设与管理模式提供了一个理想的架构和平台。
关键词：数字图书馆；开放模式；Web服务
中图分类号：G250.76  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)12—0098—02

因特网的出现极大地促进了信息资源的增长及全球信息的交流与传播，并深刻地影响和改变了人们获取信息的方式。但因特网的分布和开放特性，使得从整体上看，网上的信息资源处于一种无序状态，因此如何将庞杂的网络资源变成一个可控的信息资源体系成为社会关注的问题。自20世纪90年代以来，随着计算机技术、通信技术、数据存储技术、网络技术、多媒体技术及其他信息相关技术的飞速发展，数字图书馆成为Internet上知识和信息存储、组织和利用的理想模式。
1 数字图书馆建设的开放性

数字图书馆是一个集成各种资源和服务的大规模信息系统。由于社会、技术等环境处于不断发展之中，以及人们的需求内容和获取方式也在不断发生变化，再加上信息资源和服务系统的分布、异构和自治的特性，都要求数字图书馆在建设和管理过程中应秉持一种开放的理念。开放的反义词就是封闭，如果所有数字图书馆都采取封闭模式进行管理，则意味着它们只将目光投向馆内，很少与其他的数字图书馆或机构进行交互，这样就容易形成一个个所谓的“信息孤岛”，不利于信息资源的整合，并造成一些不必要的重复建设。而开放模式则将原属于一个封闭系统中的各个子系统分解出来，成为一个个开放、独立的模块，通过模块间的
动态交互和集成来满足各种用户群或业务流程的需要。

可以说，开放模式更符合数字图书馆未来发展的要求，该模式的设计原则可概括为：
1.1 模块化和标准化

即数字图书馆体系中的任何一个资源或服务系统都只作为整个体系中的一个模块，且各个模块和各个层次应遵循关于资源描述和组织、资源系统管理、资源检索与服务等方面的标准。
1.2 开放集成和开放服务

任何模块在集成资源与服务时，都要将这些被集成的资源或服
务看成逻辑上独立的第三方模块，集成或链接的方式都通过标准和开放的调用、转换和表现机制来实现，而与具体的位置和系统平台无关，从而可以支持对分布资源与服务的开放和动态集成。
1.3 可伸缩与可扩展

指数字图书馆体系在技术方法和系统构建上，争取在统一核心机制和标准扩展方法的基础上，能够通过逐渐叠加，集成或扩展不同的技术方法、系统模块或数据内容，健康地适应从简单系统到复杂机制的不断发展。
2 适合数字图书馆开放模式建设的集成技术——Web服务

Web服务是伴随着Internet的不断成熟和电子商务的不断发展而涌现出来的技术。作为面向Internet的应用集成框架，Web服务的主要目标就是要在现有的各种异构平台的基础上构筑一个通用的与平台无关、语言无关的技术层，各种不同平台上的应用依靠这个技术层来实现彼此之间的连接和交互。Web服务结合了分布式对象技术和Web技术的优势，采用面向服务的体系结构，利用HTTP协议和XML数据格式进行通信，使用基于XML的标准方法进行服务描述、服务发布和服务发现，具有良好的普适性和灵活性。
2.1 Web服务核心技术

Web服务的体系结构是基于服务提供者、服务注册中心和服务请求者这三种角色之间的交互，交互涉及发布、查找和绑定操作，这些角色和操作一起作用于Web服务构件。在Web服务架构中，为了支持各种特性，已开发出一系列的标准协议，如SOAP、WSDL、UDDI等。
2.1.1 SOAP，简单对象访问协议。它是通过HTTP访问Web服务的最常用的通信技术，是一个基于XML的、用于在分散或分布环境中交换结构化的类型信息的轻量级协议。SOAP规范包括SOAP 信封、SOAP编码规则、SOAP RPC表示、SOAP绑定四个部分。

SOAP消息是一个XML文档，它包括一个必需的SOAP封装，一个可选的SOAP头和一个必需的SOAP体。SOAP消息采用所谓“消息路径(Message Path)”发送，消息路径机制使得在到达最终目的地之前可以在一个或多个中间节点上处理消息。为了正确处理一条消息或者消息的一部分，SOAP处理器需要理解：所用的交换方式 (包括单向，请求/响应，广播等)、这种方式中消息接受者的角色、消息中数据的编码或表示方式以及对于正确处理所必须了解的其他语义。
2.1.2 WSDL，Web服务描述语言。它是用来描述Web服务的一种XML语言，它将Web 服务描述为能够进行消息交换的一组服务访问点或者端口的集合。WSDL由两部分组成，即抽象定义和具体表述。在WSDL中，由于服务访问点和消息的抽象定义已从具体的服务部署或数据格式绑定中分离出来，因此可以对抽象定义进行再次使用。

WSDL文档由XML编写，它使用的根元素是<definitions>，该元素构成了WSDL文档的基本结构。<definitions>中又包含了以下几种元素：①<Type>元素：该元素定义了在数据传输中使用的数据类型。②<Message>元素：该元素是通信消息的数据结构的抽象类型化定义，使用Type定义的类型来定义整个消息的数据结构。③<PortType>元素：该元素是对于某个访问入口点类型所支持的操作的抽象集合，它将消息与所使用的操作相关联。④<Binding>元素：针对一个特定端口类型的具体协议规范和数据格式规范。Binding结构定义了某个PortType与某一种具体的网络传输协议或消息传输协议相绑定。⑤<Service>元素：该元素是一组相关的端口的集合，即一个<Service>元素包含一个或若干个端口<Port>元素，一个单独的端口(服务访问点)由一个绑定和一个具体Web访问地址(URL)组合在一起定义。
2.1.3 UDDI，统一描述、发现和集成规范。它是一套基于Web的分布式的、面向Web服务的信息注册中心的实现标准和规范，提供了一种发布和查找服务描述的方法。UDDI的核心组件是UDDI商业注册中心，它是一个全球性的公共在线目录，采用XML文档来描述服务提供者的Web服务。

UDDI注册中心使用的核心信息模型是由XML Schema定义的，使用XML是因为它提供了平台无关的数据描述并很自然地描述了数据的层次关系，而选择XML Schema是因为它支持丰富的数据类型、便捷的描述方式及其按信息模型对数据进行验证的能力。UDDI包括四种主要的数据结构：<businessEntity>元素、<businessService>元素、<bindingTemplate>元素、<tModel>元素，具体的数据就是由以上这些数据结构来表示的，它们是用户应用和使用特定Web服务时必须了解的技术信息。
2.2 Web服务的特性

总的来说，Web Service具有如下主要特点：
2.2.1 良好的封装性。Web服务是一种部署在Web上的对象，与其他对象技术一样，具备良好的封装性能。对于使用者而言，仅能看到该Web服务提供的功能列表，而不能了解也无需考虑这些功能是如何实现的。
2.2.2 松散耦合。即意味着各种各样异构的服务都能够透明地彼此发现、绑定、调用。此特征一方面来源于对象组件的技术，只要Web服务的调用接口不变，其具体实现发生任何变更，甚至迁移到其他平台上对于调用者来说都是透明的；另一方面Web 服务采用了一种适合 Internet 环境的消息交换协议XML/SOAP，调用者无需在开发应用程序时要预先知道被调用的对象组件的实例和与它交换信息的通信协议。
2.2.3 使用标准协议规范。所有Web服务的公共协议完全使用开放的标准协议进行描述、传输和交换。Web服务使用标准描述语言描述的规范协议不仅用于服务界面的定义方面，还被延伸到其他方面，例如跨Web服务的工作流、服务质量(QoS)、服务安全机制和服务管理机制等。
2.2.4 高度可集成能力。Web服务的最大优势是提供了异构平台无缝衔接的技术手段，由于Web服务采取简单的、易理解的开放标准XML作为服务接口描述和协议描述规范，完全屏蔽了不同软件系统平台的差异，因此无论什么样的程序都可以通过这种标准的协议进行互操作，达到最高的可集成性能。

可以说，Web服务的技术特点为以广域网为平台的数字图书馆提供了一种在开放环境中发现和调用所需资源或服务的公共机制。通过这个机制，可以满足不同地域、不同领域的数字图书馆之间在Internet环境下的业务协作需求，实现服务的动态集成。
3 Fedora仓储系统

Mellon Fedora是由Andrew W.Mellon基金资助，Virginia大学和Cornell联合开发的仓储系统，它是构建于数字对象和仓储体系结构Fedora(Flexible Extensible Digital Object and Repository Architecture)的基础之上。Fedora系统的设计目标是要建立一个基于Web的可互操作的数字图书馆系统，成为新一代的分布式Web应用的范本。
3.1 Fedora仓储系统包括两个核心元素
3.1.1 数字对象(Digital Object)：是用来封装、描述数字资源，并且提供访问数字资源机制的网络实体。每一个数字对象由四个部分组成：  永久惟一标识符PID(Persistent Identifier)、数据流(Datastreams)、数据发布器(Disseminator)、系统元数据(System Metadata)，其中数据流代表了内容，数据发布器代表了服务。
3.1.2 仓储(Repository)：作为一个容器来容纳数字对象，并提供了管理和访问接口。
3.2 Fedora仓储系统的主要特性
3.2.1 开放源代码：Fedora仓储系统是遵循Mozilla协议的开放源代码软件，目前Fedora的开放源代码已提供给8所美国和英国的大学进行测试。
3.2.2 数字对象。Fedora仓储系统实现了数字对象框架，能够统一地存储管理各种属性不同的数字资源。数字对象中的数据流(包括数据内容和元数据内容)可以是保存在仓储中的信息，也可以是另一个数据库的组成部分。
3.2.3 基于XML的发布和存储。Fedora仓储系统的数字对象采用METS(Metadata Encoding and Transmission Standard)编码成XML格式，来进行发布和存储。
3.2.4 提供Web服务。Fedora仓储系统向外界提供了两个Web服务：Fedora管理服务(Fedora Management Service)和Fedora访问服务(Fedora Access Service)，这两个服务的接口都采用WSDL语言来定义。①管理服务定义了一个开放的管理仓储的接口(Management API，简称API-M)，它包括客户创建和维护数字对象及它们的内容的操作需求，API-M由基于SOAP的Web Service实现。②访问服务定义了一个开放的访问存储在仓储中的数字对象的接口(Access API，简称API-A)，它包括客户执行仓储中的对象发布和发现对象的有关信息的操作需求，API-A由基于SOAP的Web Service实现。
［参考文献］
［1］ 张晓林.分布式数字图书馆机制［J］.情报学报，2002,(2)：63.
［2］ 邢春晓等. 我国数字图书馆标准规范建设：WEB服务标准和协议应用指南［DB/OL］. http://cdls.nstl.gov.cn/
［3］ 廖军. 新一代开放分布式处理技术——Web Services［J］. 计算机应用，2004,(8)：5～9.
［4］ 刘鲁红. 走向互联的数字图书馆［J］. 情报学报，2006,(6)：346～351.
［5］ Booth D，Haas H，Mccabe F，et al. Web Service Architecture. http://www.w3.org/TR/2004/NOTE-ws-arch
［6］ Sandra Payette，Thornton Staples. The Mellon Fedora Project Digital Library Architecture Meets XML and Web Services. http://www.fedora.info/documents/ecdl2002find.pdf