基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)交換引擎的設(shè)計

韋樂

杭州電子科技大學(xué)信息與控制研究所 浙江 310018

0 引言

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，許多行業(yè)和機構(gòu)都進行了信息化建設(shè)。行業(yè)之間和行業(yè)內(nèi)部都要進行數(shù)據(jù)共享和交換。由于各行業(yè)、各部門信息化建設(shè)水平存在著不同程度的差異，各自的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在設(shè)計中沒有統(tǒng)一的規(guī)范，數(shù)據(jù)存儲在不同的數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)中(如 sql server,Oracle)，使得各部門在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的高效共享和交換已成為信息化建設(shè)水平的一個重要標(biāo)志，所以通過設(shè)計數(shù)據(jù)交換引擎來實現(xiàn)各部門之間的數(shù)據(jù)共享交換就顯得十分迫切。

1 XML簡介

XML(可擴展標(biāo)記語言)是由互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織發(fā)布的一種標(biāo)準(zhǔn)，是從SGML派生言，XML是結(jié)構(gòu)化標(biāo)記數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了文檔結(jié)構(gòu)化的語言規(guī)范，采用 DTD文檔類型定義的語言標(biāo)準(zhǔn)。XML語法規(guī)則非常簡單，沒有復(fù)雜的數(shù)據(jù)定義。它提供統(tǒng)一的方法定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的描述獨立于應(yīng)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(shù)據(jù)交換中擁有巨大的優(yōu)勢。雖然數(shù)據(jù)源的異構(gòu)性和應(yīng)用操作平臺的差別，使得數(shù)據(jù)交換受到了嚴重限制，但是隨著XML技術(shù)的深入研究和高速發(fā)展，XML已成為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)和公共語言，XML將在異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換中發(fā)揮更大的作用。

2 數(shù)據(jù)交換引擎設(shè)計

異構(gòu)數(shù)據(jù)交換引擎應(yīng)具有與操作平臺獨立性、不受數(shù)據(jù)格式限制和傳輸安全性的要求，基于數(shù)據(jù)格式存在著格式眾多，標(biāo)準(zhǔn)繁雜的特性，數(shù)據(jù)交換引擎的設(shè)計需要實現(xiàn)以下功能：

(1) 數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)：充分展現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的表、數(shù)據(jù)類型和約束等信息。

(2) 數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一：對各種數(shù)據(jù)進行格式統(tǒng)一。

(3) 信息展現(xiàn)服務(wù)：交換節(jié)點和規(guī)則等信息的查詢和展現(xiàn)。

(4) 權(quán)限控制：對各個用戶進行權(quán)限限制，在數(shù)據(jù)交換時，用戶只能在自己的權(quán)限范圍內(nèi)操作。

根據(jù)功能要求，通過數(shù)據(jù)交換引擎來實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，基于XML中間件的數(shù)據(jù)交換原理如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)交換原理圖

2.1 數(shù)據(jù)交換引擎邏輯結(jié)構(gòu)

根據(jù)數(shù)據(jù)交換高效性、準(zhǔn)確性的要求，交換引擎邏輯結(jié)構(gòu)有數(shù)據(jù)連接層、數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)邏輯層。數(shù)據(jù)交換引擎的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)交換引擎邏輯結(jié)構(gòu)

2.1.1 數(shù)據(jù)連接層

數(shù)據(jù)連接層是實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理層間的連接，它通過數(shù)據(jù)適配器的建立，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口來連接數(shù)據(jù)庫獲取信息。數(shù)據(jù)連接層主要包括數(shù)據(jù)的讀取和存儲。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層接收數(shù)據(jù)連接層傳輸過來的數(shù)據(jù)，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層中定義好的映射模式和交換規(guī)則，運用DOM模型對數(shù)據(jù)進行解析，并按XSLT語言對XML文件規(guī)定的樣式轉(zhuǎn)換，最終生成符合交換規(guī)則的XML文件。

2.1.3 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層由交換規(guī)則庫組成，主要是規(guī)定數(shù)據(jù)交換的規(guī)則。通過與數(shù)據(jù)處理層的交互，確定數(shù)據(jù)處理層在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)和要求，確保數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式的統(tǒng)一性和正確性。

2.2 數(shù)據(jù)交換引擎體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)交換流程如下：首先通過數(shù)據(jù)連接層中的數(shù)據(jù)適配器進行數(shù)據(jù)提取和統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，再由數(shù)據(jù)處理層中的XML處理組件通過業(yè)務(wù)邏輯層中的數(shù)據(jù)交換規(guī)則來對數(shù)據(jù)進行處理，生成符合數(shù)據(jù)交換的XML中間件，最后由數(shù)據(jù)解析器解析，導(dǎo)入目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中。整個數(shù)據(jù)交換引擎的體系架構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)交換的主要組件是數(shù)據(jù)適配器、XML處理組件、規(guī)則定義庫和管理工具。現(xiàn)在就其具體功能進行介紹。

圖3 數(shù)據(jù)交換引擎體系架構(gòu)

2.2.1 數(shù)據(jù)適配器

通過建立數(shù)據(jù)適配器組件，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫訪問接口來獲取異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并且監(jiān)視數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變化。原始數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫提取之后，通過適配器中的操作對象，把原始數(shù)據(jù)生成XML文檔，為下步數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)適配器的開發(fā)采用 ADO.NET技術(shù)，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(shù)據(jù)源的異構(gòu)性，要為不同類型的數(shù)據(jù)源提供相應(yīng)的適配器。以關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的sql server數(shù)據(jù)庫為例，介紹數(shù)據(jù)適配器的開發(fā)。現(xiàn)有一個名稱為 MyDatabase的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換器、XML封裝器、XML解析器。各組件具體功能如下：

(1) XML轉(zhuǎn)換器：XML轉(zhuǎn)換器先接收從數(shù)據(jù)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(guī)則交換庫中數(shù)據(jù)交換的定義和標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)XSLT樣式表設(shè)定XML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使XML轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的格式。

(2) XML封裝器：把格式轉(zhuǎn)換后的XML文件根據(jù)SOAP協(xié)議進行封裝，并在封裝過程中加入相關(guān)屬性，例如源數(shù)據(jù)庫名稱，發(fā)送的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)交換規(guī)則庫中的映射規(guī)則，把數(shù)據(jù)存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中。

2.2.3 數(shù)據(jù)交換規(guī)則庫

交換規(guī)則庫是對數(shù)據(jù)交換規(guī)則的管理和存儲，主要包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的規(guī)則。首先對源數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的表、數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)類型進行分析，利用XML Schema標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩個數(shù)據(jù)庫的雙向映射，包括數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出形成 XML文件和XML導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫的雙向映射規(guī)則。源數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的映射關(guān)系是數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)。

2.2.4 管理工具

管理工具主要功能是維護、修改交換規(guī)則庫規(guī)則和對數(shù)據(jù)交換的相關(guān)信息進行處理?？赏ㄟ^管理工具對 Schema文件進行增加、刪除和修改，從而可對交換規(guī)則進行修改。數(shù)據(jù)交換中的源和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的名稱、類型和地址等相關(guān)信息也是由管理工具進行統(tǒng)一管理。

3 結(jié)束語

XML文檔作為各異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的中間件，擁有極高的效率和靈活性。本文所設(shè)計的數(shù)據(jù)交換引擎以XML技術(shù)為基礎(chǔ)，采用三層結(jié)構(gòu)，能高效地完成數(shù)據(jù)的提取、轉(zhuǎn)換和交換。此數(shù)據(jù)交換引擎具有良好的擴展性和通用性，為異構(gòu)數(shù)據(jù)交換提供了一種解決方案，為今后設(shè)計功能更為齊全、服務(wù)更為優(yōu)秀的數(shù)據(jù)共享交換平臺奠定了基礎(chǔ)。

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