數(shù)字化校園中數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)的研究

摘要：以原有網(wǎng)絡為基礎，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)等先進的信息化手段和工具，將原有教學資源通過數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)進行整合。實現(xiàn)從環(huán)境到活動到資源的全部數(shù)字化，在傳統(tǒng)校園的基礎上，構(gòu)建一個數(shù)字化校園，拓展現(xiàn)實校園的時間和空間維度。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園

數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫集成

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP311.13

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2422(2010)03-0078-02

1校園數(shù)字化過程中存在的問題及原因

現(xiàn)在的數(shù)字化校園，因為信息化水平的差異，有些部門的數(shù)據(jù)是自己通過服務器加硬盤方式進行管理，形成了數(shù)據(jù)孤島。有些數(shù)據(jù)雖然存放在存儲器上，但是因為各自維護，重復投資，管理壓力也比較大。所以有必要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，整合服務器和存儲資源，建立有效的訪問和管理機制，提高整個學校的信息化水平。

究其根本原因是缺乏一個描述資源元數(shù)據(jù)及其內(nèi)容結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一標準和有效手段。要對這些資源進行統(tǒng)一高效的利用就需要進行資源的標準化，用統(tǒng)一的標準來描述和管理這些資源。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成問題便成為解決這是相關(guān)的多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集合，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和透明訪問，每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在加入異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之前本身就已經(jīng)存在，擁有自己的DBMS。

2解決辦法

2，1異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成中，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的各個組成部分具有自身的自治性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時，各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仍保有自己的應用特性、完整性控制和安全性控制。隨著異構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換集成技術(shù)及其應用的不斷發(fā)展，分布式環(huán)境中異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問和集成已經(jīng)成為研究的重要組成部分。分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫交換集成技術(shù)的根本目標是協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)資源的共享。在分布式異構(gòu)環(huán)境中存在眾多資源，這些資源的特性及資源所處的環(huán)境各不相同。交換集成技術(shù)的根本任務之一就是任務調(diào)度：根據(jù)各資源節(jié)點的狀態(tài)、網(wǎng)絡通信性能等參數(shù)，把不同的任務以合理的方式分配到相應的資源結(jié)點去完成。任務調(diào)度在操作系統(tǒng)等領(lǐng)域進行過很多研究，但由于分布式環(huán)境中資源的多樣性、自治性和動態(tài)性，使得分布式異構(gòu)環(huán)境下的任務調(diào)度比傳統(tǒng)環(huán)境下的調(diào)度要復雜得多。雖然隨著分布式數(shù)據(jù)交換集成技術(shù)的發(fā)展以及資源服務化，在某種程度上統(tǒng)一了資源的呈現(xiàn)方式，簡化了任務調(diào)度的接口，但分布式異構(gòu)環(huán)境中資源的自治性和動態(tài)性依然存在。而且，由于服務所依賴的協(xié)議層次較多，這反而增加了任務的響應時間，就使得在高延遲、高動態(tài)、高自治的分布式異構(gòu)環(huán)境下進行調(diào)度、提高分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的吞吐率成為一個困難問題。

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，通俗的說是物理上分散而邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫，屬于分布式數(shù)據(jù)庫的一種。從數(shù)據(jù)管理的角度出發(fā)有兩種異構(gòu)形式，即平臺異構(gòu)和語義異構(gòu)。平臺異構(gòu)包括操作系統(tǒng)、DBMS、網(wǎng)絡等方面。語義異構(gòu)包括數(shù)據(jù)邏輯表示和數(shù)據(jù)庫互作兩方面，其中數(shù)據(jù)邏輯表示涉及到所使用的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)模式、數(shù)據(jù)表結(jié)以及數(shù)據(jù)類型，按照節(jié)點數(shù)據(jù)庫采用的數(shù)據(jù)模型分類可以分為勻質(zhì)的和非勻質(zhì)的。如果各節(jié)點數(shù)據(jù)庫采用相同的數(shù)據(jù)模型，則稱該分布式數(shù)據(jù)庫是勻質(zhì)的，否則稱為非勻稱的。在勻質(zhì)系統(tǒng)中，如果各節(jié)點又采用相同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，則稱為同構(gòu)的系統(tǒng)，否則就稱為異構(gòu)式系統(tǒng)。本文所研究的異地異構(gòu)數(shù)據(jù)庫是基于DBMS分別是Oracle和SQLserver，所以更準確的來說應該稱之為勻質(zhì)的異地異構(gòu)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

2，2數(shù)據(jù)同步

數(shù)據(jù)同步是將當前狀態(tài)的最終結(jié)果數(shù)據(jù)回傳至相關(guān)節(jié)點，并更新對應的數(shù)據(jù)以維護數(shù)據(jù)的一致性，忽略事務的執(zhí)行過程細節(jié)。同步的特征為：高級別的本地自治、數(shù)據(jù)的松散一致性、不保存事務的狀態(tài)、需沖突檢測和解決機制、支持異構(gòu)環(huán)境。

2，3異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)

同時異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)也是一個問題。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)并不簡單，有許多因素都可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的差異性，如計算機硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信和協(xié)議、DBMS及數(shù)據(jù)模型等。其中，源自數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身的差異可以分為兩大類，即DBMS的差異和數(shù)據(jù)語義的差異。

(1)DBMS的差異

數(shù)據(jù)模型的不同是DBMS差異的一個重要方面。關(guān)系數(shù)據(jù)庫、層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，以及新出現(xiàn)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，所采用的數(shù)據(jù)模型各不相同，由此而導致數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、約束和數(shù)據(jù)語言等差異。

(2)數(shù)據(jù)語義的差異

數(shù)據(jù)語義的差異主要源于不同數(shù)據(jù)庫對相同或相關(guān)數(shù)據(jù)的理解、解釋及使用的不一致性。譬如，在兩個數(shù)據(jù)庫中，對同一個屬性名的具體含義、定義不同或?qū)ν粚傩缘臄?shù)據(jù)值在兩個數(shù)據(jù)庫中的精度定義不同，都可能引起語義差異。

鑒于此方面的問題，需要用到ODBC技術(shù)，ODBC即開放數(shù)據(jù)互聯(lián)(Open Database Connectivity)。目前所面對的是一個多廠商異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的環(huán)境。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間互聯(lián)，允許用戶任意使用第三方數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品已經(jīng)成為越來越迫切的需求。ODBC是一種用來在相關(guān)或不相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中存取數(shù)據(jù)的標準應用程序接口，ODBC為應用程序提供了一套高層調(diào)用接口規(guī)范和基于動態(tài)鏈22的運行支持環(huán)境。

2，4 XML語言在數(shù)據(jù)庫集成方面的應用

為了較好地解決校園應用系統(tǒng)間系統(tǒng)資源集成分布和異構(gòu)等問題，使得數(shù)據(jù)信息的交互變得更為透明，在數(shù)據(jù)庫集成方面還會用到XML，由于XML良好的可靠性與互操作性，確保了網(wǎng)絡中信息的傳輸與交互，加上XML是基于WEB工作設計的，更適于網(wǎng)絡化環(huán)境。因其標記可根據(jù)需求由企業(yè)自由定制，有極大的靈活性，可形成針對各行業(yè)特點的不同標記集。XML的結(jié)構(gòu)性、可擴展性、自描述性、簡單性等多種特性，使之表示數(shù)據(jù)的方式真正做到了獨立于應用系統(tǒng)，不受任何特殊的軟件或者硬件平臺限制，并且這些數(shù)據(jù)能重復使用，簡單易懂，成為交換各種結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化信息的良好方式。此外，XML本身突出表現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和語義的特點，使其自然地與數(shù)據(jù)庫結(jié)合在一起。一旦將XML數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫關(guān)系關(guān)聯(lián)起來，不但可以保留關(guān)系數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)信息，還可以利用XML文檔的優(yōu)勢在網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)庫間交換數(shù)據(jù)，并解決不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)關(guān)系、語義定義等數(shù)據(jù)表達方面的差異，如對應關(guān)系表中字段內(nèi)容不同、字段命名不同、數(shù)據(jù)類型不同等。

在數(shù)字化校園中有大量數(shù)據(jù)需要處理分析，把這些數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)庫中。并將XML數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系。日前許多數(shù)據(jù)庫技術(shù)。都支持事務，并發(fā)控制，查詢語言。安全機制，二次開發(fā)接口等，且內(nèi)部存儲模型是基于XML文檔樹形結(jié)構(gòu)，而非關(guān)系模型。

在XML中間件解決方案中，無論是內(nèi)部的還是外界的數(shù)據(jù)交互請求均以XML形式遞交給中間件(分布式系統(tǒng)服務)，由中間件實現(xiàn)與具體數(shù)據(jù)庫的交互，中間件對數(shù)據(jù)庫操作的結(jié)果仍然通過XML的形式反饋給請求者，而這一過程中的所有處理細節(jié)都被屏蔽了。

數(shù)據(jù)庫到XML的映射技術(shù)通過關(guān)系模式映射為XML模式、關(guān)系模式的提取和重構(gòu)、映射結(jié)構(gòu)、模式映射、數(shù)據(jù)嵌入、數(shù)據(jù)分割等技術(shù)來實現(xiàn)。

XML模式到關(guān)系模式的映射技術(shù)亦為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟，第一步是建立元素樹。第二步是映射轉(zhuǎn)化。映射轉(zhuǎn)化分首先，確定元素有向樹中哪些節(jié)點映射為表，哪些映射為表的列，根元素是數(shù)據(jù)庫的名稱，而其屬性是有關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一些描述。其次，將XML Schema中的簡單元素定義和屬性定義映射為列約束，包括數(shù)據(jù)類型映射和域值約束映射。最后，主關(guān)鍵字約束、引用關(guān)鍵字約束、唯一鍵約束的映射。主關(guān)鍵字約束、唯一鍵約束對應關(guān)系模式中的主鍵，引用關(guān)鍵字約束對應關(guān)系模式中的外鍵。第三步是生成sOL語句。第四步為XML文檔數(shù)據(jù)的錄入。解析XML數(shù)據(jù)文檔，根據(jù)Schema的映射結(jié)果，將數(shù)據(jù)合成SOL中的INSERT語句插入到數(shù)據(jù)庫中。至此XML模式已經(jīng)完整的轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式，包括模式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)入庫兩部分。

3使用模型實現(xiàn)

如何在應用異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)同步，是數(shù)字化校園中必須解決的關(guān)鍵問題。針對數(shù)據(jù)同步過程中存在的兩個主要問題：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸問題。在模型的實現(xiàn)過程中要解決了以下的幾個問題：

(1)格式映射規(guī)則的定義。(2)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的支持。(3)數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性。(4)數(shù)據(jù)請求的自動響應。

4結(jié)束語

數(shù)字化校園中異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成的首要任務就是為集成系統(tǒng)設計一個通用模型，對來自不同數(shù)據(jù)源的各種數(shù)據(jù)進行表示，從而便于進行統(tǒng)一處理；其次則應考慮數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換問題，將來自不同數(shù)據(jù)源的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成集成系統(tǒng)能進一步處理的統(tǒng)一格式；另外還必須定義通用模型上的基本運算，完成數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接收以及如何控制管理幾個具體過程。