XML技術(shù)在高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的應(yīng)用

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月09日

    摘要：隨著高校一卡通的逐步實(shí)施,高校校園網(wǎng)絡(luò)中存在大量的異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù),信息系統(tǒng)需要訪問這些異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。因此需要一種新的系統(tǒng)架構(gòu)來解決多個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息共享問題,本文著重介紹XML技術(shù)在高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的應(yīng)用。 
    關(guān)鍵字：一卡通; 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù); XML; 中間件

    一、引言

    二十一世紀(jì)是信息化的時(shí)代，以計(jì)算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和迅速普及，給人類的生產(chǎn)方式、工作方式和生活方式帶來了巨大的影響，一股信息化的浪潮正在沖擊著人類社會(huì)的方方面面。信息化已經(jīng)成為現(xiàn)代化建設(shè)最為鮮明的時(shí)代特征。現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展也為教育信息化提供了新的工具和手段，在推進(jìn)素質(zhì)教育、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)造性人才等方面有著極為重要的作用。正是在這樣的國(guó)際與國(guó)內(nèi)形式下，國(guó)內(nèi)高校為順應(yīng)時(shí)代的要求，紛紛積極構(gòu)建并逐步實(shí)施自己的“校園一卡通”工程，同時(shí)也是目前高校多校區(qū)發(fā)展的需求。

    二、高校一卡通中異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)問題

    隨著計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用和發(fā)展，國(guó)內(nèi)高校為順應(yīng)時(shí)代的要求，紛紛積極構(gòu)建并逐步實(shí)施自己的“校園一卡通”工程，同時(shí)也是目前高校多校區(qū)發(fā)展的需求。校園一卡通工程是在學(xué)校一個(gè)相對(duì)的組織范圍內(nèi)，以一張卡將組織內(nèi)的多元化管理功能整合起來的信息管理系統(tǒng)。在“數(shù)字化校園”中，校園一卡通系統(tǒng)因涉及到校園生活的方方面面，而成為校園信息化建設(shè)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。但是一卡通的實(shí)施幾年下來存在著許多問題：1、管理復(fù)雜：校內(nèi)二級(jí)部門隨著數(shù)字化校園的建設(shè)逐步建立起自己的管理應(yīng)用系統(tǒng)，造成資源的重復(fù)浪費(fèi)、每個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)容易造成信息孤島，信息不能夠有效地共享，形成多部門上報(bào)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的重復(fù)及數(shù)據(jù)的多樣性。2、校內(nèi)各單位逐步建立起自己的卡應(yīng)用系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和類型又各不相同，造成了各種卡應(yīng)用系統(tǒng)無法兼容，資源不能合理配置和共享，造成使用不便3、存在安全隱患。各自獨(dú)立的系統(tǒng)需要多個(gè)熟悉不同系統(tǒng)的管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，增加了數(shù)據(jù)的維護(hù)量；并且由于投資能力有限，各方無法獨(dú)自承擔(dān)備份冗余數(shù)據(jù)的安全策略，這給信息系統(tǒng)的運(yùn)行帶來高危隱患。在高校內(nèi)部存在著各種形式的信息系統(tǒng)，形成了一個(gè)個(gè)分散的“信息孤島”，數(shù)據(jù)不同難以集中統(tǒng)一共享，學(xué)校無法統(tǒng)一管理。如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成中的關(guān)聯(lián)查詢與共享問題，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)資源整合，提高信息利用率具有十分重要的意義。

    三、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成解決方案[1] [2]

    1、給各種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)都建立用戶交互接口,不進(jìn)行任何模式的集成。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但用戶不能透明訪問數(shù)據(jù),而且增加新的異構(gòu)型數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),必須增加新的接口不利于系統(tǒng)的擴(kuò)充。
    2、采用聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由一組互相協(xié)作的但保持各自自治性的成員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成,這些成員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以不同的程度集成。在維持局部成員數(shù)據(jù)庫(kù)自治的前提下,對(duì)異構(gòu)的成員數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行部分集成,提供數(shù)據(jù)的共享和透明的訪問。它代表沒有集成和完全集成的折中方案,這種方法比較復(fù)雜,不適合普通應(yīng)用系統(tǒng)的使用。
    3、使用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。它是把來自于多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)副本都存儲(chǔ)在單一的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在這種結(jié)構(gòu)中,所有數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)都被抽取出來,合成一個(gè)全局模式,并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中,用戶可以通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口對(duì)歷史數(shù)據(jù)訪問。但缺點(diǎn)是需要定期更新,無法實(shí)時(shí)反映各個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)變化。
    4、利用中間件集成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。中間件位于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)層和應(yīng)用程序應(yīng)用層之間,向下協(xié)調(diào)各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),向上為訪問集成數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式，該方法不需要改變?cè)紨?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式。

    四、 XML 技術(shù)

    XML[3] [4]（Extensible Markup Language）是W3C 組織于1982 年2 月發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。它已經(jīng)成為基于Internet 應(yīng)用的事實(shí)上的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。XML 是一種跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，已經(jīng)成為被廣泛接受的數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)。XML 最重要的特征是：被標(biāo)記的各個(gè)數(shù)據(jù)是保持其含義的，因此系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)的可能性極大地提高。 XML 最基本的概念是：結(jié)構(gòu)化標(biāo)記數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了‘文檔結(jié)構(gòu)化“的語(yǔ)言規(guī)范，即采用DTD(Document Type Definition)文檔內(nèi)型定義的語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。XML 文檔不是傳統(tǒng)意義上的文檔，而是一種數(shù)據(jù)庫(kù)化的文檔。面向內(nèi)容的標(biāo)記，使計(jì)算機(jī)很容易理解數(shù)據(jù)的含義。這一特性使它可以應(yīng)用于 Web 數(shù)據(jù)和電子數(shù)據(jù)交換(EDI)中。 XML 文檔是自描述的，結(jié)構(gòu)和內(nèi)容共存。XML 以其靈活、可擴(kuò)展、有良好的結(jié)構(gòu)和約束等特點(diǎn)在分布式多層Web 應(yīng)用程序中得到了廣泛的應(yīng)用。

    XML 具有以下優(yōu)越性：[5]

    （1）半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，實(shí)體及實(shí)體之間關(guān)系用二維表來表示，實(shí)體間多對(duì)多的關(guān)系要引進(jìn)中間表來表示，這種表示方法有大量的數(shù)據(jù)冗余；而XML 是一種半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，它的自我描述性質(zhì)能夠很好地表現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了。
    （2）數(shù)據(jù)與格式無關(guān)性 XML 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不受顯示格式的制約。一般來說，一篇文檔包括三個(gè)要素：數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)以及顯示方式。XML 把文檔的三要素獨(dú)立開來，分別處理。首先把顯示格式從數(shù)據(jù)內(nèi)容中獨(dú)立出來，保存在樣式單文件（StyleSheet）中，這樣如果需要改變文檔的顯示方式，只要修改樣式單文件就行了。
    （3）便于數(shù)據(jù)查詢 XML 的文檔描述的語(yǔ)義非常清楚，而且很容易就可以將它和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性一一對(duì)應(yīng)起來，所以不論上一數(shù)據(jù)庫(kù)查詢還是基于 Web 上的內(nèi)容查詢都能夠支持實(shí)施十分精確的查詢。

    五、基于 XML 的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成中間件設(shè)計(jì)[6]

    基于 XML 的上述特性，它能夠?yàn)楫悩?gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)提供一種全局?jǐn)?shù)據(jù)模式來統(tǒng)一異構(gòu)的源數(shù)據(jù)模式。XML 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件主要由包裝器（Wrapper）和中介器（Mediator）兩部分組成，它們完成本中間系統(tǒng)的主要功能。包裝器負(fù)責(zé)與一卡通所有異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，包括數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)操作的一致性、數(shù)據(jù)訪問的透明性和位置透明性；并將其包裝成統(tǒng)一的XML 模式進(jìn)行存儲(chǔ)。中介器由集成調(diào)度單元、服務(wù)單元和查詢處理器組成。集成調(diào)度單元根據(jù)系統(tǒng)傳遞的不同消息調(diào)用服務(wù)層所提供的服務(wù)，生成對(duì)應(yīng)的異步中間件全局模式和查詢條件，這樣查詢處理器就根據(jù)查詢條件通過包裝器提取異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，嵌入到相應(yīng)的全局模式中，將數(shù)據(jù)結(jié)果返回給客戶端。

    XML 異構(gòu)集成中間件的核心是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成，為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，系統(tǒng)采用XML 模式作為中間件的全局模式，并分兩步完成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)模式到全局模式的轉(zhuǎn)換和集成。包裝器負(fù)責(zé)異構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模式（關(guān)系模式）到XML 模式的初步轉(zhuǎn)換，中介器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的模式集成，最終實(shí)現(xiàn)到中間件全局模式映射。如圖1 所示：

圖1 基于XML 中間件高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成圖

    中間件全局模式，由于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)可能存在差別，采用XML Schema 定義了異構(gòu)模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則及與數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)應(yīng)的XML 元素。

    六、結(jié)束語(yǔ)

    在高校一卡通中涉及多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，如學(xué)生管理系統(tǒng)、數(shù)字圖書管理系統(tǒng)、OA 系統(tǒng)、后勤管理系統(tǒng)等，每個(gè)系統(tǒng)都可能有不同的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。基于XML 的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成中間件的設(shè)計(jì)理念，屏蔽了數(shù)據(jù)交換中復(fù)雜的內(nèi)部過程，實(shí)現(xiàn)了高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的透明訪問和共享以及互通互連。

    本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：基于XML 技術(shù)，本文提出了將XML 技術(shù)應(yīng)用于高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的透明訪問和共享。

    參考文獻(xiàn)：
    [1] 張瑛，夏克儉，張法明，蔣晨曉.分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2007，（10）：1803-1806
    [2] 陳勇，蔣澤軍.異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成中間件的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2007，7(8)：1755-1758
    [3]曾小寧，黎明.基于XML 的數(shù)據(jù)交換中間件的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007，28（12）：2999-3002
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    [5] 周敏. 基于Agent 的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成研究和應(yīng)用[D].廣東：廣東工業(yè)大學(xué)，2007
    [6] 楊曉強(qiáng)，陳冰.用基于XML 的中間件訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004，（6）：205-206

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    本文章參考文獻(xiàn)被引用格式：[1]姚敏等．XML技術(shù)在高校一卡通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的應(yīng)用［J］．微計(jì)算機(jī)信息．2009，4-3：p205-206

    作者簡(jiǎn)介：姚敏，女，(1975-)，漢，江蘇南京人，碩士，南京工業(yè)大學(xué)信息中心，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與應(yīng)用。