基于SQL的電子資源數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)的開發(fā)與設計

張凱

（河北農(nóng)業(yè)大學圖書館，河北保定071001）

在電子資源數(shù)據(jù)庫建設過程中，包含2方面的工作，即數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)庫的制作.首先，數(shù)據(jù)的安全存儲是關鍵.服務器與存儲系統(tǒng)的合理配置和存儲模式的選擇關系到數(shù)據(jù)的穩(wěn)定運行和長期保存.圖書館可以采用SAN（storage area network）即存儲區(qū)域網(wǎng)絡模式.這種模式采用光纖通道FC（Fibre Channel）技術，能夠提供4Gbit／s以上的數(shù)據(jù)傳輸速率，通過光纖通道交換機連接存儲陣列和一群服務器，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡，是一種新興的存儲模式.文獻［1］研究了SAN存儲網(wǎng)絡的靈活性、可管理性和可擴展性.文獻［2］總結了SAN網(wǎng)絡的特點：存儲性能高，可用性能高，光纖通道可提供4Gbit／s帶寬的高速存儲，但對于該模式下數(shù)據(jù)的存儲原理沒有做論述.在本文中系統(tǒng)通過SAN模式來存儲數(shù)據(jù)資源，實際運用中發(fā)現(xiàn)許多大的存儲文件不但存儲在單一的節(jié)點中，而且還要對這些文件進行并行處理，因此采用了分塊的方式存儲數(shù)據(jù).設計了以64M為分塊單位的算法，其次，在數(shù)據(jù)庫制作中，元數(shù)據(jù)的設計和開發(fā)是重點.本文采用了方正apabi的建庫平臺來建立數(shù)據(jù)庫，該平臺從數(shù)據(jù)制作到發(fā)布提供了一整套成功的方案.文獻［3－4］對方正apabi平臺的使用做了具體介紹.通過該平臺可以新建數(shù)據(jù)庫、加工資源、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)發(fā)布，但是對于元數(shù)據(jù)的修改沒有做論述.實際使用中，筆者發(fā)現(xiàn)在apabi平臺中修改元數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)一些問題，因此在這方面做了如下的具體工作：由于平臺是通過底層的SQL Server數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)的，通過對SQL“表”的研究發(fā)現(xiàn)了修改元數(shù)據(jù)的方法.在元數(shù)據(jù)的設計中，采用XML語言來描述其結構，將數(shù)據(jù)文件的結構、內(nèi)容和表現(xiàn)形式分離，具有良好的操作性、靈活性和規(guī)范性，成為元數(shù)據(jù)編碼的主流技術.本文以農(nóng)業(yè)學科書評數(shù)據(jù)庫為例用XML語言編制了元數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括了該庫的描述、字段信息、唯一標識等.字段信息定義為：被評圖書題名、被評圖書作者和被評圖書出版社3個公有字段.

1 數(shù)據(jù)存儲技術

1.1 存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN

目前從存儲系統(tǒng)的模式來看，存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN是一種更加安全穩(wěn)定的模式，采用光纖通道交換機和光纖線纜把存儲設備和服務器機群連接，提供速率高達2Gbit／s的數(shù)據(jù)傳輸，是真正的高速共享存儲.其優(yōu)點很多，如：具有自己獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)路，不占用外網(wǎng)的資源；光纖接口提供連接長度達10km；獨立的存儲管理系統(tǒng)對存儲設備進行集中管理和監(jiān)測［5－6］.

1.2 存儲系統(tǒng)結構框架

本文采用SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡來組建存儲系統(tǒng).考慮到圖書館所提供的多方面服務，系統(tǒng)包括了圖書館主頁、借閱管理、各種數(shù)據(jù)庫、陣列管理服務器和存儲設備以及相連接的光纖交換機.各個服務器通過自帶的HBA卡與光纖交換機相連，磁盤陣列和磁帶庫也通過光纖接口和光纖交換機連接.通過獨立的陣列備份服務器，可以把數(shù)據(jù)定時備份到磁帶庫而不占用外網(wǎng)資源，這樣磁盤陣列作為獨立的網(wǎng)絡節(jié)點而不再是服務器的附屬，組成了高速傳輸、運行穩(wěn)定的SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡，系統(tǒng)框架如圖1所示.

1.3 分塊算法的結構設計

SAN存儲系統(tǒng)通常采用的是分布式文件系統(tǒng)，在本文設計的存儲系統(tǒng)中，許多大的存儲文件不但不能存儲在單一的節(jié)點中，而且還要對這些文件進行并行處理，因此采用分塊的方式，也就是存儲的文件分成若干個block塊文件存儲在不同節(jié)點上，這樣可以提升處理速度，與此同時把存儲的文件都分成64MB的block文件，經(jīng)檢驗這種分法比較合適.很多的應用文件一般不超過64MB，但不是所有的文件都分塊，對于很小的文件規(guī)定當?shù)陀谀硞€值時是不用分塊的，也就是只有1個block［7］.分塊算法的結構如下：

在本算法中，首先定義block的集合為A0到An.An最大取64.當存儲文件小于A0時，不用分塊.如果文件大于最大的An時，需要分塊.最后調(diào)用分塊算法的子模塊blocking（size）procedure，對存儲的文件分割存儲.

圖1 存儲系統(tǒng)框架Fig.1 Storage system structure

2 數(shù)據(jù)庫制作中的關鍵問題

基于SAN模式的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)搭建好以后，接下來就要考慮軟件的實現(xiàn)了，也就是數(shù)據(jù)庫的建設問題.筆者利用方正的Apabi數(shù)字資源平臺來創(chuàng)建.該平臺可以為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)字資源發(fā)布頁面，統(tǒng)一的用戶管理認證，統(tǒng)一的檢索入口，同時針對不同資源又有豐富的資源展示方式、導航方式和檢索方式，能夠在內(nèi)容層面關聯(lián)不同類型的資源［8］.結合專業(yè)優(yōu)勢和研究成果，本校圖書館設計建立了農(nóng)業(yè)學科書評庫和棗文獻數(shù)據(jù)庫.棗文獻數(shù)據(jù)庫又包含棗圖書、棗專利、棗會議文獻3個種類.在建庫過程中，有2個關鍵的技術，決定著數(shù)據(jù)庫的性能，對此本文做了具體的研究，既深入研究了SQL Server的表與元數(shù)據(jù)的關系以及利用XML語言對元數(shù)據(jù)進行設計.

2.1 元數(shù)據(jù)與SQL表的關系及其修改

利用Apabi數(shù)字資源平臺建立棗資源數(shù)據(jù)庫，前臺界面清晰直觀，數(shù)據(jù)的制作也很方便，是一種高效快速的建庫方法.但是值得注意的是，在建庫的最初階段，數(shù)據(jù)庫的組織結構框架一定要慎重設計.一旦元數(shù)據(jù)和對應的資源庫建立好，并且制作完成需要發(fā)布的數(shù)據(jù)，再想對顯示的組織結構圖進行更改會很麻煩，筆者就遇到過由于資源庫歸類不合適而需要改變元數(shù)據(jù)，在刪除該資源庫重新建立的時候遇到一系列問題.首先apabi數(shù)字資源平臺里不能直接刪除該資源庫，提示因為庫里還有資源沒有刪除，要先刪除已經(jīng)發(fā)布的資源，顯然資源已經(jīng)發(fā)布就不能被刪除了.其次如果停用該資源庫，然后新建同名的資源庫，這時又會提式發(fā)布失敗，或者顯示發(fā)布成功但在前臺看不到新發(fā)布的資源，很明顯新發(fā)布的資源沒有上傳到統(tǒng)一平臺里.根據(jù)以上2方面問題，深入研究了服務器上安裝的SQL Server里與Apabi數(shù)據(jù)庫相關聯(lián)的表.因為SQL Server是Apabi數(shù)字資源平臺的底層開發(fā)工具，而SQL Server里表的標識就是Apabi平臺中元數(shù)據(jù)的唯一標識.

在SQL Server數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)里，一個表就對應了Apabi資源平臺里的元數(shù)據(jù).在SQL Server里面的ApaDLibrary＿370＿11數(shù)據(jù)庫里點擊“表”，列出了Apabi資源平臺里所有的資源庫的元數(shù)據(jù)信息.但是，具體哪個表是要找的元數(shù)據(jù)的信息呢？回到Apabi資源平臺，在元數(shù)據(jù)管理界面，鼠標指向之前建好的元數(shù)據(jù)棗文獻數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)頁最下面會顯示出一串IP信息，注意其中的“MetaTypeID＝18”就是棗文獻數(shù)據(jù)庫這一元數(shù)據(jù)在SQL表里的位置.打開表“CMF＿META＿0018”，如圖2所示，里面就包含了制作的關于棗文獻數(shù)據(jù)庫的具體信息.

在上面提到的在刪除資源庫和重新建立元數(shù)據(jù)和資源庫的時候，系統(tǒng)提示錯誤信息，就是因為雖然在數(shù)字資源平臺里刪除或者停用這個元數(shù)據(jù)和資源庫并重新建立，但是在SQL里對應的這個表并沒有徹底刪除.嘗試刪除這個表，又會提示不能刪除，某一列被另外的表占用.根據(jù)提示找到被占用的另一個表，考慮可能該表使用了表“CMF＿META＿0018”的數(shù)據(jù)，先把它刪除才能刪除表“CMF＿META＿0018”，但是又會提示該表數(shù)據(jù)被第3個表占用.按照類似的方法，筆者找到許多關聯(lián)的表.顯然，要想徹底刪除表“CMF＿META＿0018”需要把這些相關聯(lián)的表全部找出來刪除，操作非常繁瑣.

2.2 元數(shù)據(jù)的結構設計

在建庫過程中，標準的建立即元數(shù)據(jù)的設計是關鍵.如何定義和組織數(shù)據(jù)并且使讀者能夠快速檢索到需要的內(nèi)容，是建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫時需要慎重考慮的.

元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫設計中的核心部分.這里的元數(shù)據(jù)是指具有相同屬性、可以用相同方式描述其信息的一類資源，是數(shù)據(jù)庫性質(zhì)和屬性的描述，定義了數(shù)據(jù)庫的組織結構形式.以農(nóng)業(yè)學科書評數(shù)據(jù)庫為例，元數(shù)據(jù)里包括了庫的描述、字段信息、唯一標識等，其中字段信息可以定義為：被評圖書題名、被評圖書作者和被評圖書出版社這3個公有字段.為了檢索的方便也可以添加其他的自定義字段，字段確定后就可以用程序語言具體地描述出來，通常采用的是XML格式既可擴展標記語言來編寫.

XML標記語言把數(shù)據(jù)的結構和顯示方式分離，是編寫元數(shù)據(jù)的主要語言［9－10］.以XML格式編寫的農(nóng)業(yè)學科書評數(shù)據(jù)庫的結構如下：

圖2 SQL里棗文獻數(shù)據(jù)庫的表Fig.2 Table of jujube database in SQL

＜Field Name＝"ClassCode"Type＝"String"Length＝"50"DisplayName＝"中圖法分類號"CategoryID＝"CAT＿ZTF"／＞

＜Field Name＝"Title"Type＝"String"Length＝"256"Mandatory＝"TRUE"DisplayName＝"被評圖書題名"／＞

＜Field Name＝"Creator"Type＝"String"Length＝"256"Mandatory＝"TRUE"DisplayName＝"被評圖書作者"／＞

＜Field Name＝"Publisher"Type＝"String"Length＝"256"DisplayName＝"被評圖書出版社"／＞

＜Field Name＝"PTitle"Type＝"String"Length＝"250"Mandatory＝"TRUE"DisplayName＝"書評提名"／＞

＜Field Name＝"PCreator"Type＝"String"Length＝"256"DisplayName＝"述評作者"／＞

＜Field Name＝"PPlace"Type＝"String"Length＝"256"Mandatory＝"TRUE"DisplayName＝"書評來源"／＞

＜Field Name＝"Catalog"Type＝"Xmldata"DisplayName＝"目錄"Description＝"目錄"／＞

＜／MetaField＞

＜／MetaSchema＞首先，描述XML的版本為1.0.從MetaSchema元素開始，到＜／MetaSchema＞結束，是該數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容.其中，＜Identity＞部分描述數(shù)據(jù)庫的唯一標識.＜DisplayName＞定義數(shù)據(jù)庫的名稱，還有庫創(chuàng)建的時間和功能等信息［11－12］.

中間的＜MetaField＞到結尾＜／MetaField＞之間，是定義農(nóng)業(yè)學科書評庫的字段信息，由公有字段和自定義字段組成.每條“Field Name”定義了一個字段.例如字段“ClassCode”，它的類型定義為“String”也就是字符串類型.長度Length是50字節(jié).顯示名稱為“中圖法分類號”.

3 結論

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫資源的保存與建設是農(nóng)業(yè)高校發(fā)展的關鍵部分.以SAN結構組建的存儲平臺，具有高的冗余性和運行穩(wěn)定性能，為數(shù)據(jù)資源的長期保存提供了可靠保障.在分塊算法的結構設計中，把存儲的文件分成64MB的block文件，經(jīng)檢驗這種分法是比較合適的.同時深入探索元數(shù)據(jù)與SQL Server表的關系可以更好地對表進行開發(fā)和維護.以XML格式編寫的數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)，結構清晰，編寫簡便，可以很好地與各種數(shù)據(jù)庫建庫工具銜接，具有良好的兼容性.

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