數(shù)據(jù)互操作的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)互操作的實現(xiàn)

1．系統(tǒng)自治功能現(xiàn)在，無論從硬件還是軟件的角度，計算機的環(huán)境都是不同的。不同的硬件平臺，不同的操作系統(tǒng)，各種各樣的數(shù)據(jù)源分布在網絡的各個角落。數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展已導致了許多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一臺大型計算機上可能存在著多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在計算機網絡上也常有數(shù)以千計的數(shù)據(jù)庫可供訪問。多個數(shù)據(jù)庫同時并存，甚至文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并存，而且各成員系統(tǒng)均有一定的自治性。計算機技術的快速發(fā)展，使得各種各樣的軟件層出不窮，基于這些軟件的應用滲透到各個領域，它們在數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示等方面各具特色。隨著應用需求的不斷增加，越來越多的用戶希望能夠同時訪問和處理來自多個軟件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多個軟件系統(tǒng)與不同數(shù)據(jù)源之間的互操作。一個理想的互操作系統(tǒng)是這樣的，在分布異構環(huán)境中，不同的系統(tǒng)能彼此更安全地獲取和處理對方的信息；用戶能方便地搜索和查詢所需的信息，并能方便地使用各種不同類型和格式的數(shù)據(jù)；信息管理者能很好地管理信息，為用戶服務，并將資源充分地提供給用戶數(shù)據(jù)互操作是信息集成中需要解決的關鍵問題，它是指在分布異構環(huán)境中實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)結構的數(shù)據(jù)的共享與相互訪問，包括不同文件系統(tǒng)中的相互訪問、不同數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的訪問以及Web文檔的訪問等。聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是解決分布式異構環(huán)境中多個數(shù)據(jù)源的集成與互操作問題的兩種方法，但它們各有優(yōu)缺點2在不同的結構下，相互處理2.1全局模式的概念多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指對已經存在的多個異構數(shù)據(jù)庫，在不影響其局部自治性的基礎上，構造用戶所需要的某種透明性的分布式管理系統(tǒng)，以支持對物理上分布的多個數(shù)據(jù)庫的全局訪問和數(shù)據(jù)庫之間的互操作。一個多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（MDBS）是預先存在的、分布的、異構的、自治的多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)合多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一種從系統(tǒng)和規(guī)模上來解決異種數(shù)據(jù)庫集成與互操作的方法。它能夠接受和容納多個分布異構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對外呈現(xiàn)出一種集成結構和統(tǒng)一視圖，而對內又允許各個異構數(shù)據(jù)庫的“自治性”。多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有全局的統(tǒng)一管理，因此具有統(tǒng)一的全局模式。與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫不同的是，傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫（DDB）屬于全局邏輯集成方式，全局概念模式給出了整個數(shù)據(jù)庫的概念視圖；而多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)屬于松散集成方式，全局模式只表示每個局部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所共享的那部分數(shù)據(jù)的集合，各局部數(shù)據(jù)庫的“私有”部分不參與多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全局管理。2.2更新共享信息的邏輯方式聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（FDBS）提供了另外一種組織、訪問和更新共享信息的邏輯方式。和多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣，聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也是多個自治的成員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（CDBS）的集合，同時實現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)共享與互操作3多自治域的層次互操作模型從前面的討論中可以看出，多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在組成結構和實現(xiàn)方法上沒有本質意義上的不同，主要的差別在于聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)沒有全局模式和中央控制中心，各組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的耦合更加松散，真正實用的聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在實現(xiàn)上更加困難，保證全局的安全事務處理幾乎不可能。在某些情況下，如只包含查詢語句、實現(xiàn)領導決策輔助功能，進行這方面的研究是很有必要和有意義的。全部采用多數(shù)據(jù)庫的方式需要存在一個全局的系統(tǒng)管理層，各局部系統(tǒng)與全局交換信息，局部依附與全局，但同時又有很強的自治性，數(shù)據(jù)源之間不能直接交換信息，需要通過多數(shù)據(jù)庫全局系統(tǒng)層這個中間橋梁，但在實際情況下，數(shù)據(jù)源之間的關系較為松散，有時不可能構造這樣一個全局控制中心。因此，完全的集中不能保證局部的自由，全部的分散不能保證相互的共享和互操作。這里給出的一種分布異構環(huán)境下的多自治域層次互操作（MDHI）模型，既結合多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構架，在局部可控制的范圍內實施集中；又兼顧聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性質，在全局采用聯(lián)邦的方式進行數(shù)據(jù)互操作，是一種混合互操作模型。MDHI模型的相關定義如下。定義1自治域AD自治域中的局部代理、全局管理器、全局數(shù)據(jù)模型和事務提交協(xié)議等按多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的方式實現(xiàn)，完成在自治域范圍內的數(shù)據(jù)庫互操作。定義2互操作模型MDHI=(AD,FSA,FIEP,FAC），其中AD為所有自治域的集合；FSA為安全代理集合，是自治域間交換信息的橋梁；FIEP為聯(lián)邦信息安全交換協(xié)議，在多代理協(xié)商語言的基礎上定義自治域間交換信息的規(guī)則；FAC為聯(lián)邦安全訪問控制協(xié)議，定義聯(lián)邦系統(tǒng)的安全訪問控制機制，解決各自治域安全協(xié)議的不一致。MDHI模型的體系結構如圖3所示。其主要思想是將地理位置相近的成員系統(tǒng)（如同在一個單位或部門的多個系統(tǒng)）按多數(shù)據(jù)庫的方式集中管理，建立全局統(tǒng)一的身份認證和訪問控制機制；而將不能集中的成員系統(tǒng)按聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫的方式進行管理，沒有統(tǒng)一的全局模式，僅有公共的數(shù)據(jù)交換協(xié)議（如采用SOAP協(xié)議）。成員系統(tǒng)按域的方式進行組織。能集中管理的系統(tǒng)構成一個自治域，自治域內采用多數(shù)據(jù)庫的方式進行數(shù)據(jù)的存取和互操作。自治域間則進行松耦合的管理，跨域的互操作可能需要進行數(shù)據(jù)模型、查詢語言和安全機制等的轉換及相互映射。4基于soap和webearth的panrama系統(tǒng)互操作系統(tǒng)筆者自行研制的多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Panorama2003實現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)源（如ORACLE、SYBASE、DB2、文件數(shù)據(jù)源等）的集成，為用戶提供了一個透明訪問多個數(shù)據(jù)源的公共接口Panorama2003系統(tǒng)主要對局域范圍內的數(shù)據(jù)源實現(xiàn)集成，由于目前網絡安全問題并沒有得到很好的解決，Panorama2003系統(tǒng)對位于防火墻之后的廣域范圍的數(shù)據(jù)源和應用系統(tǒng)很難進行集成。而基于HTTP的簡單對象訪問協(xié)議SOAP則能很容易地透過局域網的防火墻，實現(xiàn)廣域范圍內的對象互操作。同時，WebService能對應用系統(tǒng)以組件的方式封裝后提供服務，通過WebService能實現(xiàn)應用系統(tǒng)的集成。因此，這里對Panorama2003系統(tǒng)進行了擴展，提出了一種基于SOAP和WebService的多自治域互操作系統(tǒng)———PanoramaWebOne。圖4給出了PanoramaWebOne的體系結構。為了簡潔起見，自治域2采用了簡化的圖示。在PanoramaWebOne系統(tǒng)中，對局域范圍內的數(shù)據(jù)源，由于集成和處理效率考慮，仍然按多數(shù)據(jù)庫方式對共享數(shù)據(jù)進行集成，使用CORBA作為通信平臺，并建立局域范圍內的全局模式，進行統(tǒng)一管理。對于跨多個局域范圍的數(shù)據(jù)共享與互操作，則由PanoramaWebOne將共享數(shù)據(jù)按多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)服務的形式包裝成WebService，為全局用戶提供更好的服務方式，全局用戶的服務請求及結果返回采用SOAP協(xié)議。同時，遠程的共享數(shù)據(jù)源也包裝成WebService，本地的遠程代理通過SOAP協(xié)議與遠程多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的WebService進行交互，請求對遠程數(shù)據(jù)源的訪問。5基于weba10系統(tǒng)框架的panrama數(shù)據(jù)互操作是信息集成領域需要解決的關鍵問題。聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是解決分布式異構環(huán)境中多個數(shù)據(jù)源的集成與互操作的兩種方法，但這兩者各有優(yōu)缺點。完全的集中不能保證局部系統(tǒng)的自治，全部的分散又不能保證系統(tǒng)之間的相互共享和互操作。論文在分析聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)差異的基礎上，提出了一種多自治域的層次互操作模型，通過對自行研制的多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Panora