林蒙安

科普信息資源共享平臺(tái)的研建探討

林蒙安

福建省測(cè)繪學(xué)會(huì)

科普信息網(wǎng)絡(luò)資源的發(fā)展形成了信息“孤島”，使科普信息資源共享及互操作難以完成，網(wǎng)格技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效手段之一。該文探討了基于開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和Globus工具包，建立科普信息網(wǎng)絡(luò)資源共享網(wǎng)格平臺(tái)的方法，并提出了設(shè)計(jì)思想。

網(wǎng)格技術(shù) 科普信息 網(wǎng)絡(luò)資源共享

網(wǎng)格是一種能帶來(lái)巨大處理、存儲(chǔ)能力和其他IT資源的新型網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)格計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享將不同地點(diǎn)、不同節(jié)點(diǎn)的大量計(jì)算機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專(zhuān)家資源等各種資源的全面性、綜合性共享[1]。網(wǎng)格計(jì)算的根本特征是資源共享而不是規(guī)模巨大，可以根據(jù)需要建造集團(tuán)內(nèi)部網(wǎng)格、局域網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格、家庭網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格甚至個(gè)人網(wǎng)格，網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用前景非常廣泛[2]。

近年來(lái)，各種科普信息資源包括文字、圖片、視頻、虛擬展館等呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，科技館、科技中心、科普基地等科普?qǐng)鲳^遍地開(kāi)花，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)科普成為我國(guó)提高公眾科學(xué)素質(zhì)的重要措施之一[3]。但是由于網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)的異構(gòu)性特點(diǎn)，各種科普信息資源都是零零散散分布在各個(gè)科普網(wǎng)站上，各種科普信息數(shù)據(jù)庫(kù)分布在不同的部門(mén)、不同的單位中，科普信息相對(duì)分散、相對(duì)獨(dú)立，形成了一個(gè)個(gè)的信息孤島，資源管理及互操作性也難以完成，科普信息難以以一種綜合性、整體性、全面性的方式展示給公眾和科普工作者，科普信息共享是當(dāng)前科普工作面臨的重要問(wèn)題之一。因此，利用網(wǎng)格技術(shù)，建立科普信息網(wǎng)絡(luò)資源共享平臺(tái)，對(duì)于提高公眾參與科普的積極性，推動(dòng)科普信息化的建設(shè)，具有重要意義。

1 網(wǎng)格的概念、特點(diǎn)及其應(yīng)用

網(wǎng)格是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境。1998年Ian Foster和Carl Kesselman首次定義網(wǎng)格“是一種由硬件和軟件構(gòu)成的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，它能提供可靠的、可協(xié)調(diào)的、可擴(kuò)展的和廉價(jià)的高端計(jì)算能力的訪問(wèn)”[4]?；ヂ?lián)網(wǎng)主要提供包括電子郵件傳輸、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、信息傳輸?shù)母鞣N通信功能，而網(wǎng)格的功能更多更強(qiáng)，它還能讓人們透明地使用計(jì)算、存儲(chǔ)等其他資源。網(wǎng)格能夠充分將各種網(wǎng)絡(luò)上分布的計(jì)算資源轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的、可靠的同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)的計(jì)算能力，計(jì)算資源還包括網(wǎng)絡(luò)通信、各種數(shù)據(jù)資源、各種儀器設(shè)備等相關(guān)的資源。網(wǎng)格給最終的使用者提供的是與地理位置和具體的計(jì)算設(shè)施無(wú)關(guān)的通用的計(jì)算能力[4]。網(wǎng)格的應(yīng)用可以分為商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用。網(wǎng)格在藥物分子設(shè)計(jì)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算材料、電子學(xué)、生物學(xué)、核物理反應(yīng)、航空航天等眾多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

網(wǎng)格的基本特征是資源共享、開(kāi)放性及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，而不是它的規(guī)模。因此，只要有應(yīng)用需求，都可以利用網(wǎng)格技術(shù)解決。本文討論的網(wǎng)格環(huán)境下的科普信息資源共享平臺(tái)，正是基于此考慮的。

2 科普信息資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 科普信息資源共享面臨的問(wèn)題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，各個(gè)地區(qū)、各個(gè)部門(mén)的信息機(jī)構(gòu)相繼建設(shè)和發(fā)展自己的科普信息系統(tǒng)和平臺(tái)，搜集和建設(shè)了一批批科普信息資源，面向社會(huì)公眾提供各種科普信息服務(wù)，為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、公民文化素質(zhì)提升發(fā)揮了積極的作用，取得了不少的成果。但這些科普信息網(wǎng)絡(luò)資源也面臨著許多問(wèn)題：（1）信息資源孤島問(wèn)題。近幾年來(lái)，科普信息資源呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，各種數(shù)字科技館、科普網(wǎng)站等科普信息資源往往且分布在各科普信息網(wǎng)中，離散的分布在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，較多地停留在低水平的自治共享上，眾多資源成為離散孤立的信息孤島，使得難以進(jìn)行大范圍、高效率的交換共享。（2）信息服務(wù)體系交互、協(xié)作和協(xié)同問(wèn)題。許多科普信息服務(wù)平臺(tái)分屬不同部門(mén)，這些系統(tǒng)不能互聯(lián)互通，沒(méi)有基于一體化的信息處理平臺(tái)接口，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)別數(shù)據(jù)交互、協(xié)作，更談不上為用戶(hù)提供統(tǒng)一的訪問(wèn)入口[6-8]。

網(wǎng)格技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上所有可以共享資源的應(yīng)用，顯然為解決上述問(wèn)題提供了有利條件，也正因如此，研究和建立科普網(wǎng)絡(luò)信息資源共享平臺(tái)具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。

2.2 設(shè)計(jì)思想

采用OGSA網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，在各種網(wǎng)絡(luò)科普信息資源的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GT3工具包，建立網(wǎng)格平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格內(nèi)科普信息資源管理、科普信息服務(wù)和科普數(shù)據(jù)管理功能。以新一代的信息基礎(chǔ)設(shè)施為平臺(tái)，把分布在不同地點(diǎn)的、不同單位的、不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)的各種形式的科普信息服務(wù)資源，整合為一個(gè)單一的（虛擬的）系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)采用面向服務(wù)的思想，以分散的科普信息數(shù)據(jù)庫(kù)為主要數(shù)據(jù)資源，基于P2P網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建一個(gè)面向多領(lǐng)域并支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集成的、科普資源開(kāi)發(fā)與共享的網(wǎng)格平臺(tái)，并應(yīng)用網(wǎng)格的高效處理能力，為分布、自治、異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)資源的有效管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集成和分析處理等提供一個(gè)良好的使用環(huán)境，透明地為用戶(hù)提供按需服務(wù)。

2.3 科普信息網(wǎng)格框架設(shè)計(jì)

基于OGSA網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)和GT3體系結(jié)構(gòu)，科普信息資源共享平臺(tái)采用三層體系架構(gòu)形式：資源服務(wù)器、網(wǎng)格服務(wù)容器及外部接口應(yīng)用系統(tǒng)，如下圖所示。

2.3.1資源服務(wù)器。資源服務(wù)器由硬件資源和數(shù)據(jù)資源構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)資源包括科普資源、場(chǎng)館資源、數(shù)據(jù)資源、用戶(hù)資源等各種數(shù)據(jù)庫(kù)、文本音頻視頻等。資源服務(wù)器是科普共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)層，以分布式資源的形式存在，并依照網(wǎng)格資源管理系統(tǒng)的要求按照一定的共享策略進(jìn)行組織和管理，并提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口，同時(shí)，根據(jù)不同的用戶(hù)類(lèi)別設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限控制來(lái)確保數(shù)據(jù)資源的安全。各種資源服務(wù)器要置于網(wǎng)格環(huán)境下，需要安裝運(yùn)行GT3的Apache AXIS，并用其作為Web服務(wù)引擎[9]。

2.3.2服務(wù)層。服務(wù)層是科普共享平臺(tái)的核心部分，該層提供構(gòu)建科普信息網(wǎng)格統(tǒng)一的共享基礎(chǔ)服務(wù)，可分為資源注冊(cè)池和網(wǎng)格服務(wù)容器。資源注冊(cè)池是所有科普信息資源進(jìn)入科普信息共享平臺(tái)的入口，包括資源表示、資源注冊(cè)、資源存儲(chǔ)、資源更新等。網(wǎng)格服務(wù)容器主要由各種Web服務(wù)構(gòu)成，包括服務(wù)描述、服務(wù)發(fā)布、服務(wù)資源接口、服務(wù)生命周期管理等。WEB服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式：基于Web 服務(wù)描述語(yǔ)言（WSDL）將各種科普信息資源的訪問(wèn)接口封裝成WEB服務(wù)的方式，并形成完整的服務(wù)包，并對(duì)外部署發(fā)布，當(dāng)服務(wù)部署完畢后，通過(guò)簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議（SOAP）實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與網(wǎng)格服務(wù)端之間的通信。WSDL和SOAP 都是基于XML語(yǔ)言，能夠使網(wǎng)格服務(wù)屏蔽了異構(gòu)平臺(tái)、資源之間的數(shù)據(jù)格式訪問(wèn)差異，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)對(duì)異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理[10]。

2.3.3應(yīng)用層。應(yīng)用層是基于資源層和服務(wù)層基礎(chǔ)之上，為用戶(hù)的實(shí)際需求提供應(yīng)用服務(wù)，主要包括科普信息服務(wù)資源檢索、數(shù)據(jù)分析、瀏覽查詢(xún)等方面的應(yīng)用?？破招畔①Y源共享平臺(tái)根據(jù)科普信息領(lǐng)域的特點(diǎn)和用戶(hù)的需求，為用戶(hù)提供多方位的科普信息服務(wù)?？蚣軋D中 GIS門(mén)戶(hù)系統(tǒng)作為進(jìn)入科普信息服務(wù)網(wǎng)格的公共入口，是用戶(hù)和網(wǎng)格服務(wù)應(yīng)用的交互界面。網(wǎng)格平臺(tái)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)科普信息資源共享的基本流程：不同角色的用戶(hù)登錄后依據(jù)自身權(quán)限向網(wǎng)格服務(wù)容器發(fā)出數(shù)據(jù)共享請(qǐng)求，網(wǎng)格服務(wù)調(diào)度接受請(qǐng)求，并按照請(qǐng)求的服務(wù)種類(lèi)、內(nèi)容調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)算法，處理完畢后將結(jié)果以WEB服務(wù)的方式傳遞給請(qǐng)求程序[8-10]。

3 結(jié)束語(yǔ)

作為新一代Internet的關(guān)鍵技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效消除信息孤島、知識(shí)孤島現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)各種信息資源、知識(shí)資源的共享，是解決資源共享問(wèn)題的系統(tǒng)性方案。本文在現(xiàn)有的各種科普信息資源網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，探討構(gòu)建基于網(wǎng)格的科普信息資源共享平臺(tái)，較好地實(shí)現(xiàn)了科普資源共享和系統(tǒng)之間的協(xié)同、交互工作，為用戶(hù)提供了統(tǒng)一的信息服務(wù)接口。網(wǎng)格技術(shù)作為一種新技術(shù)，也在不斷成熟中，它在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景，值得繼續(xù)研究。

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