基于XML的異構數據交換引擎的設計

韋樂

杭州電子科技大學信息與控制研究所 浙江 310018

0 引言

隨著計算機技術和互聯網技術的快速發展，許多行業和機構都進行了信息化建設。行業之間和行業內部都要進行數據共享和交換。由于各行業、各部門信息化建設水平存在著不同程度的差異，各自的業務應用系統在設計中沒有統一的規范，數據存儲在不同的數據庫操作系統中(如 sql server,Oracle)，使得各部門在數據共享和交換中存在困難，形成一個個的“信息孤島”，嚴重影響了各部門間的信息交互。數據的高效共享和交換已成為信息化建設水平的一個重要標志，所以通過設計數據交換引擎來實現各部門之間的數據共享交換就顯得十分迫切。

1 XML簡介

XML(可擴展標記語言)是由互聯網聯合組織發布的一種標準，是從SGML派生言，XML是結構化標記數據，實現了文檔結構化的語言規范，采用 DTD文檔類型定義的語言標準。XML語法規則非常簡單，沒有復雜的數據定義。它提供統一的方法定義數據結構，這種結構的描述獨立于應用程序，描述的是一種能夠通過常用編輯器讀取的文檔。

由于XML的跨平臺、易表義和獨立性的良好特點，使得 XML在數據交換中擁有巨大的優勢。雖然數據源的異構性和應用操作平臺的差別，使得數據交換受到了嚴重限制，但是隨著XML技術的深入研究和高速發展，XML已成為數據交換的標準和公共語言，XML將在異構數據交換和應用系統數據交換中發揮更大的作用。

2 數據交換引擎設計

異構數據交換引擎應具有與操作平臺獨立性、不受數據格式限制和傳輸安全性的要求，基于數據格式存在著格式眾多，標準繁雜的特性，數據交換引擎的設計需要實現以下功能：

(1) 數據信息展現：充分展現數據庫中的表、數據類型和約束等信息。

(2) 數據格式統一：對各種數據進行格式統一。

(3) 信息展現服務：交換節點和規則等信息的查詢和展現。

(4) 權限控制：對各個用戶進行權限限制，在數據交換時，用戶只能在自己的權限范圍內操作。

根據功能要求，通過數據交換引擎來實現不同業務系統的數據交換，基于XML中間件的數據交換原理如圖1所示。

圖1 數據交換原理圖

2.1 數據交換引擎邏輯結構

根據數據交換高效性、準確性的要求，交換引擎邏輯結構有數據連接層、數據處理層和業務邏輯層。數據交換引擎的邏輯結構圖如圖2所示。

圖2 數據交換引擎邏輯結構

2.1.1 數據連接層

數據連接層是實現底層數據庫和數據處理層間的連接，它通過數據適配器的建立，提供統一的數據訪問接口來連接數據庫獲取信息。數據連接層主要包括數據的讀取和存儲。

2.1.2 數據處理層

數據處理層接收數據連接層傳輸過來的數據，根據業務邏輯層中定義好的映射模式和交換規則，運用DOM模型對數據進行解析，并按XSLT語言對XML文件規定的樣式轉換，最終生成符合交換規則的XML文件。

2.1.3 業務邏輯層

業務邏輯層由交換規則庫組成，主要是規定數據交換的規則。通過與數據處理層的交互，確定數據處理層在數據轉換時的轉換標準和要求，確保數據轉換格式的統一性和正確性。

2.2 數據交換引擎體系架構

數據交換流程如下：首先通過數據連接層中的數據適配器進行數據提取和統一數據格式，再由數據處理層中的XML處理組件通過業務邏輯層中的數據交換規則來對數據進行處理，生成符合數據交換的XML中間件，最后由數據解析器解析，導入目標數據庫中。整個數據交換引擎的體系架構如圖3所示。數據交換的主要組件是數據適配器、XML處理組件、規則定義庫和管理工具。現在就其具體功能進行介紹。

圖3 數據交換引擎體系架構

2.2.1 數據適配器

通過建立數據適配器組件，提供統一的數據庫訪問接口來獲取異構數據庫中的數據，并且監視數據庫中的數據變化。原始數據從數據庫提取之后，通過適配器中的操作對象，把原始數據生成XML文檔，為下步數據處理轉換提供數據。數據適配器的開發采用 ADO.NET技術，使用其中的DataAdapte和DataSet對象進行操作，獲取和存儲XML文檔。由于數據源的異構性，要為不同類型的數據源提供相應的適配器。以關系數據庫中的sql server數據庫為例，介紹數據適配器的開發。現有一個名稱為 MyDatabase的數據庫，其中一張表為student。主要代碼如下：

2.2.2 XML處理組件

XML處理組件是交換引擎的核心部件。它包括XML轉換器、XML封裝器、XML解析器。各組件具體功能如下：

(1) XML轉換器：XML轉換器先接收從數據連接層傳送過來的XML文檔，對其文件的格式進行檢驗，再提取規則交換庫中數據交換的定義和標準，并根據XSLT樣式表設定XML數據轉換，使XML轉換成標準的格式。

(2) XML封裝器：把格式轉換后的XML文件根據SOAP協議進行封裝，并在封裝過程中加入相關屬性，例如源數據庫名稱，發送的數據類型等。

(3) XML解析器：使用DOM樹對XML文件進行解析，讀取XML的數據信息，然后根據交換規則庫中的映射規則，把數據存儲到相應的數據庫表中。

2.2.3 數據交換規則庫

交換規則庫是對數據交換規則的管理和存儲，主要包括數據導入導出的規則。首先對源數據庫和目標數據庫的表、數據項和數據類型進行分析，利用XML Schema標準規定兩個數據庫的雙向映射，包括數據庫導出形成 XML文件和XML導入到數據庫的雙向映射規則。源數據庫和目標數據庫的映射關系是數據交換的基礎。

2.2.4 管理工具

管理工具主要功能是維護、修改交換規則庫規則和對數據交換的相關信息進行處理。可通過管理工具對 Schema文件進行增加、刪除和修改，從而可對交換規則進行修改。數據交換中的源和目標數據庫的名稱、類型和地址等相關信息也是由管理工具進行統一管理。

3 結束語

XML文檔作為各異構系統數據交換的中間件，擁有極高的效率和靈活性。本文所設計的數據交換引擎以XML技術為基礎，采用三層結構，能高效地完成數據的提取、轉換和交換。此數據交換引擎具有良好的擴展性和通用性，為異構數據交換提供了一種解決方案，為今后設計功能更為齊全、服務更為優秀的數據共享交換平臺奠定了基礎。

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