XML技术在高校一卡通异构数据库中间件的应用
文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2011年09月09日
摘要：随着高校一卡通的逐步实施,高校校园网络中存在大量的异构的数据库,信息系统需要访问这些异构数据库中的数据。因此需要一种新的系统架构来解决多个异构数据库的信息共享问题,本文着重介绍XML技术在高校一卡通异构数据库中间件的应用。
关键字：一卡通; 异构数据库; XML; 中间件
一、引言
二十一世纪是信息化的时代，以计算机多媒体和网络技术为代表的现代信息技术的快速发展和迅速普及，给人类的生产方式、工作方式和生活方式带来了巨大的影响，一股信息化的浪潮正在冲击着人类社会的方方面面。信息化已经成为现代化建设最为鲜明的时代特征。现代信息技术的发展也为教育信息化提供了新的工具和手段，在推进素质教育、提高教学质量、培养创造性人才等方面有着极为重要的作用。正是在这样的国际与国内形式下，国内高校为顺应时代的要求，纷纷积极构建并逐步实施自己的“校园一卡通”工程，同时也是目前高校多校区发展的需求。
二、高校一卡通中异构数据库问题
随着计算机的普遍应用和发展，国内高校为顺应时代的要求，纷纷积极构建并逐步实施自己的“校园一卡通”工程，同时也是目前高校多校区发展的需求。校园一卡通工程是在学校一个相对的组织范围内，以一张卡将组织内的多元化管理功能整合起来的信息管理系统。在“数字化校园”中，校园一卡通系统因涉及到校园生活的方方面面，而成为校园信息化建设的基础和重点。但是一卡通的实施几年下来存在着许多问题：1、管理复杂：校内二级部门随着数字化校园的建设逐步建立起自己的管理应用系统，造成资源的重复浪费、每个单独的系统容易造成信息孤岛，信息不能够有效地共享，形成多部门上报数据中数据的重复及数据的多样性。2、校内各单位逐步建立起自己的卡应用系统，而这些系统采用的数据库结构和类型又各不相同，造成了各种卡应用系统无法兼容，资源不能合理配置和共享，造成使用不便3、存在安全隐患。各自独立的系统需要多个熟悉不同系统的管理员进行数据维护，增加了数据的维护量；并且由于投资能力有限，各方无法独自承担备份冗余数据的安全策略，这给信息系统的运行带来高危隐患。在高校内部存在着各种形式的信息系统，形成了一个个分散的“信息孤岛”，数据不同难以集中统一共享，学校无法统一管理。如何实现异构数据库集成中的关联查询与共享问题，实现校内资源整合，提高信息利用率具有十分重要的意义。
三、异构数据库集成解决方案[1] [2]
1、给各种异构数据库都建立用户交互接口,不进行任何模式的集成。这种方法实现简单,但用户不能透明访问数据,而且增加新的异构型数据库时,必须增加新的接口不利于系统的扩充。
2、采用联邦数据库系统结构。联邦数据库系统是由一组互相协作的但保持各自自治性的成员数据库系统组成,这些成员数据库系统可以不同的程度集成。在维持局部成员数据库自治的前提下,对异构的成员数据库进行部分集成,提供数据的共享和透明的访问。它代表没有集成和完全集成的折中方案,这种方法比较复杂,不适合普通应用系统的使用。
3、使用数据仓库。它是把来自于多个数据库的数据副本都存储在单一的数据库中。在这种结构中,所有数据库的数据都被抽取出来,合成一个全局模式,并存储在数据仓库中,用户可以通过统一的数据接口对历史数据访问。但缺点是需要定期更新,无法实时反映各个数据源的数据变化。
4、利用中间件集成异构数据库。中间件位于异构数据库系统数据层和应用程序应用层之间,向下协调各数据库系统,向上为访问集成数据的应用提供统一数据模式，该方法不需要改变原始数据的存储和管理方式。
四、 XML 技术
XML[3] [4]（Extensible Markup Language）是W3C 组织于1982 年2 月发布的标准。它已经成为基于Internet 应用的事实上的数据格式标准。XML 是一种跨平台的数据交换规范，已经成为被广泛接受的数据编码和数据处理标准。XML 最重要的特征是：被标记的各个数据是保持其含义的，因此系统间交换数据的可能性极大地提高。 XML 最基本的概念是：结构化标记数据，实现了‘文档结构化“的语言规范，即采用DTD(Document Type Definition)文档内型定义的语言标准。XML 文档不是传统意义上的文档，而是一种数据库化的文档。面向内容的标记，使计算机很容易理解数据的含义。这一特性使它可以应用于 Web 数据和电子数据交换(EDI)中。 XML 文档是自描述的，结构和内容共存。XML 以其灵活、可扩展、有良好的结构和约束等特点在分布式多层Web 应用程序中得到了广泛的应用。
XML 具有以下优越性：[5]
（1）半结构化的数据模型传统数据库中的数据是结构化的，实体及实体之间关系用二维表来表示，实体间多对多的关系要引进中间表来表示，这种表示方法有大量的数据冗余；而XML 是一种半结构化的数据模型，它的自我描述性质能够很好地表现许多复杂的数据关系，结构简单明了。
（2）数据与格式无关性 XML 的数据存储格式不受显示格式的制约。一般来说，一篇文档包括三个要素：数据、结构以及显示方式。XML 把文档的三要素独立开来，分别处理。首先把显示格式从数据内容中独立出来，保存在样式单文件（StyleSheet）中，这样如果需要改变文档的显示方式，只要修改样式单文件就行了。
（3）便于数据查询 XML 的文档描述的语义非常清楚，而且很容易就可以将它和关系数据库中的属性一一对应起来，所以不论上一数据库查询还是基于 Web 上的内容查询都能够支持实施十分精确的查询。
五、基于 XML 的异构数据库集成中间件设计[6]
基于 XML 的上述特性，它能够为异构数据库提供一种全局数据模式来统一异构的源数据模式。XML 异构数据库中间件主要由包装器（Wrapper）和中介器（Mediator）两部分组成，它们完成本中间系统的主要功能。包装器负责与一卡通所有异构数据库的交互，包括数据源，实现操作的一致性、数据访问的透明性和位置透明性；并将其包装成统一的XML 模式进行存储。中介器由集成调度单元、服务单元和查询处理器组成。集成调度单元根据系统传递的不同消息调用服务层所提供的服务，生成对应的异步中间件全局模式和查询条件，这样查询处理器就根据查询条件通过包装器提取异构数据源的数据，嵌入到相应的全局模式中，将数据结果返回给客户端。
XML 异构集成中间件的核心是数据转换和集成，为了更好地实现数据的集成，系统采用XML 模式作为中间件的全局模式，并分两步完成异构数据库模式到全局模式的转换和集成。包装器负责异构数据源数据模式（关系模式）到XML 模式的初步转换，中介器负责转换结果进行进一步的模式集成，最终实现到中间件全局模式映射。如图1 所示：
图1 基于XML 中间件高校一卡通异构数据库集成图
中间件全局模式，由于异构数据库的数据可能存在差别，采用XML Schema 定义了异构模式的转换规则及与数据库相对应的XML 元素。
六、结束语
在高校一卡通中涉及多个业务子系统，如学生管理系统、数字图书管理系统、OA 系统、后勤管理系统等，每个系统都可能有不同的后台数据库。基于XML 的异构数据库集成中间件的设计理念，屏蔽了数据交换中复杂的内部过程，实现了高校一卡通异构数据库的透明访问和共享以及互通互连。
本文作者创新点：基于XML 技术，本文提出了将XML 技术应用于高校一卡通异构数据库中间件的设计理念，实现了高校一卡通异构数据库的透明访问和共享。
参考文献：
[1] 张瑛，夏克俭，张法明，蒋晨晓.分布式异构数据库数据同步系统的研究与实现[J].小型微型计算机系统，2007，（10）：1803-1806
[2] 陈勇，蒋泽军.异构数据库集成中间件的设计[J].科学技术与工程,2007，7(8)：1755-1758
[3]曾小宁，黎明.基于XML 的数据交换中间件的研究与实现[J].计算机工程与设计，2007，28（12）：2999-3002
[4]凌云，基于XML 技术实现C/S 异构数据库的集成[J].微计算机信息，2007，8-3：166-167
[5] 周敏. 基于Agent 的异构数据库集成研究和应用[D].广东：广东工业大学，2007
[6] 杨晓强，陈冰.用基于XML 的中间件访问异构数据库[J].计算机应用研究，2004，（6）：205-206
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本文章参考文献被引用格式：[1]姚敏等．XML技术在高校一卡通异构数据库中间件的应用［J］．微计算机信息．2009，4-3：p205-206
作者简介：姚敏，女，(1975-)，汉，江苏南京人，硕士，南京工业大学信息中心，研究方向：计算机网络建设与应用。
