XML技術在高校一卡通異構數據庫中間件的應用
文章出處：http://hz-huyue.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年09月09日
摘要：隨著高校一卡通的逐步實施,高校校園網絡中存在大量的異構的數據庫,信息系統需要訪問這些異構數據庫中的數據。因此需要一種新的系統架構來解決多個異構數據庫的信息共享問題,本文著重介紹XML技術在高校一卡通異構數據庫中間件的應用。
關鍵字：一卡通; 異構數據庫; XML; 中間件
一、引言
二十一世紀是信息化的時代，以計算機多媒體和網絡技術為代表的現代信息技術的快速發展和迅速普及，給人類的生產方式、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的方方面面。信息化已經成為現代化建設最為鮮明的時代特征。現代信息技術的發展也為教育信息化提供了新的工具和手段，在推進素質教育、提高教學質量、培養創造性人才等方面有著極為重要的作用。正是在這樣的國際與國內形式下，國內高校為順應時代的要求，紛紛積極構建并逐步實施自己的“校園一卡通”工程，同時也是目前高校多校區發展的需求。
二、高校一卡通中異構數據庫問題
隨著計算機的普遍應用和發展，國內高校為順應時代的要求，紛紛積極構建并逐步實施自己的“校園一卡通”工程，同時也是目前高校多校區發展的需求。校園一卡通工程是在學校一個相對的組織范圍內，以一張卡將組織內的多元化管理功能整合起來的信息管理系統。在“數字化校園”中，校園一卡通系統因涉及到校園生活的方方面面，而成為校園信息化建設的基礎和重點。但是一卡通的實施幾年下來存在著許多問題：1、管理復雜：校內二級部門隨著數字化校園的建設逐步建立起自己的管理應用系統，造成資源的重復浪費、每個單獨的系統容易造成信息孤島，信息不能夠有效地共享，形成多部門上報數據中數據的重復及數據的多樣性。2、校內各單位逐步建立起自己的卡應用系統，而這些系統采用的數據庫結構和類型又各不相同，造成了各種卡應用系統無法兼容，資源不能合理配置和共享，造成使用不便3、存在安全隱患。各自獨立的系統需要多個熟悉不同系統的管理員進行數據維護，增加了數據的維護量；并且由于投資能力有限，各方無法獨自承擔備份冗余數據的安全策略，這給信息系統的運行帶來高危隱患。在高校內部存在著各種形式的信息系統，形成了一個個分散的“信息孤島”，數據不同難以集中統一共享，學校無法統一管理。如何實現異構數據庫集成中的關聯查詢與共享問題，實現校內資源整合，提高信息利用率具有十分重要的意義。
三、異構數據庫集成解決方案[1] [2]
1、給各種異構數據庫都建立用戶交互接口,不進行任何模式的集成。這種方法實現簡單,但用戶不能透明訪問數據,而且增加新的異構型數據庫時,必須增加新的接口不利于系統的擴充。
2、采用聯邦數據庫系統結構。聯邦數據庫系統是由一組互相協作的但保持各自自治性的成員數據庫系統組成,這些成員數據庫系統可以不同的程度集成。在維持局部成員數據庫自治的前提下,對異構的成員數據庫進行部分集成,提供數據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,這種方法比較復雜,不適合普通應用系統的使用。
3、使用數據倉庫。它是把來自于多個數據庫的數據副本都存儲在單一的數據庫中。在這種結構中,所有數據庫的數據都被抽取出來,合成一個全局模式,并存儲在數據倉庫中,用戶可以通過統一的數據接口對歷史數據訪問。但缺點是需要定期更新,無法實時反映各個數據源的數據變化。
4、利用中間件集成異構數據庫。中間件位于異構數據庫系統數據層和應用程序應用層之間,向下協調各數據庫系統,向上為訪問集成數據的應用提供統一數據模式，該方法不需要改變原始數據的存儲和管理方式。
四、 XML 技術
XML[3] [4]（Extensible Markup Language）是W3C 組織于1982 年2 月發布的標準。它已經成為基于Internet 應用的事實上的數據格式標準。XML 是一種跨平臺的數據交換規范，已經成為被廣泛接受的數據編碼和數據處理標準。XML 最重要的特征是：被標記的各個數據是保持其含義的，因此系統間交換數據的可能性極大地提高。 XML 最基本的概念是：結構化標記數據，實現了‘文檔結構化“的語言規范，即采用DTD(Document Type Definition)文檔內型定義的語言標準。XML 文檔不是傳統意義上的文檔，而是一種數據庫化的文檔。面向內容的標記，使計算機很容易理解數據的含義。這一特性使它可以應用于 Web 數據和電子數據交換(EDI)中。 XML 文檔是自描述的，結構和內容共存。XML 以其靈活、可擴展、有良好的結構和約束等特點在分布式多層Web 應用程序中得到了廣泛的應用。
XML 具有以下優越性：[5]
（1）半結構化的數據模型傳統數據庫中的數據是結構化的，實體及實體之間關系用二維表來表示，實體間多對多的關系要引進中間表來表示，這種表示方法有大量的數據冗余；而XML 是一種半結構化的數據模型，它的自我描述性質能夠很好地表現許多復雜的數據關系，結構簡單明了。
（2）數據與格式無關性 XML 的數據存儲格式不受顯示格式的制約。一般來說，一篇文檔包括三個要素：數據、結構以及顯示方式。XML 把文檔的三要素獨立開來，分別處理。首先把顯示格式從數據內容中獨立出來，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）便于數據查詢 XML 的文檔描述的語義非常清楚，而且很容易就可以將它和關系數據庫中的屬性一一對應起來，所以不論上一數據庫查詢還是基于 Web 上的內容查詢都能夠支持實施十分精確的查詢。
五、基于 XML 的異構數據庫集成中間件設計[6]
基于 XML 的上述特性，它能夠為異構數據庫提供一種全局數據模式來統一異構的源數據模式。XML 異構數據庫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的主要功能。包裝器負責與一卡通所有異構數據庫的交互，包括數據源，實現操作的一致性、數據訪問的透明性和位置透明性；并將其包裝成統一的XML 模式進行存儲。中介器由集成調度單元、服務單元和查詢處理器組成。集成調度單元根據系統傳遞的不同消息調用服務層所提供的服務，生成對應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查詢條件通過包裝器提取異構數據源的數據，嵌入到相應的全局模式中，將數據結果返回給客戶端。
XML 異構集成中間件的核心是數據轉換和集成，為了更好地實現數據的集成，系統采用XML 模式作為中間件的全局模式，并分兩步完成異構數據庫模式到全局模式的轉換和集成。包裝器負責異構數據源數據模式（關系模式）到XML 模式的初步轉換，中介器負責轉換結果進行進一步的模式集成，最終實現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數據庫集成圖
中間件全局模式，由于異構數據庫的數據可能存在差別，采用XML Schema 定義了異構模式的轉換規則及與數據庫相對應的XML 元素。
六、結束語
在高校一卡通中涉及多個業務子系統，如學生管理系統、數字圖書管理系統、OA 系統、后勤管理系統等，每個系統都可能有不同的后臺數據庫。基于XML 的異構數據庫集成中間件的設計理念，屏蔽了數據交換中復雜的內部過程，實現了高校一卡通異構數據庫的透明訪問和共享以及互通互連。
本文作者創新點：基于XML 技術，本文提出了將XML 技術應用于高校一卡通異構數據庫中間件的設計理念，實現了高校一卡通異構數據庫的透明訪問和共享。
參考文獻：
[1] 張瑛，夏克儉，張法明，蔣晨曉.分布式異構數據庫數據同步系統的研究與實現[J].小型微型計算機系統，2007，（10）：1803-1806
[2] 陳勇，蔣澤軍.異構數據庫集成中間件的設計[J].科學技術與工程,2007，7(8)：1755-1758
[3]曾小寧，黎明.基于XML 的數據交換中間件的研究與實現[J].計算機工程與設計，2007，28（12）：2999-3002
[4]凌云，基于XML 技術實現C/S 異構數據庫的集成[J].微計算機信息，2007，8-3：166-167
[5] 周敏. 基于Agent 的異構數據庫集成研究和應用[D].廣東：廣東工業大學，2007
[6] 楊曉強，陳冰.用基于XML 的中間件訪問異構數據庫[J].計算機應用研究，2004，（6）：205-206
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本文章參考文獻被引用格式：[1]姚敏等．XML技術在高校一卡通異構數據庫中間件的應用［J］．微計算機信息．2009，4-3：p205-206
作者簡介：姚敏，女，(1975-)，漢，江蘇南京人，碩士，南京工業大學信息中心，研究方向：計算機網絡建設與應用。
