基于WebService的考試數(shù)據(jù)集成研究

司吉鵬

摘要：該文分析了考試數(shù)據(jù)異構(gòu)現(xiàn)狀，通過分析Web Service體系結(jié)構(gòu)，提出了基于Web Service進行異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成機制。

關(guān)鍵詞：Web Service；招生考試；數(shù)據(jù)異構(gòu)；數(shù)據(jù)集成

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0005-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，在教育教學(xué)、考試、錄取過程中，信息技術(shù)發(fā)揮的作用越來越大。不同時間、不同地區(qū)以及不同考試或錄取過程中使用的管理系統(tǒng)不同，其中的信息資源往往存儲于不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如MS SQLServer、Access、Visual FoxPro），甚至直接存儲于EXCEL或者WORD，這些不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由于使用者的不同往往在地理上也是分布的，從而構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜跨越Internet的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源。因此，異構(gòu)數(shù)據(jù)源的整合、集成是招生考試系統(tǒng)信息化建設(shè)過程中需要解決的一個問題。

數(shù)據(jù)源異構(gòu)主要表現(xiàn)在兩個方面：

1）系統(tǒng)異構(gòu)，即數(shù)據(jù)源所依賴的應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)之間的不同構(gòu)成的系統(tǒng)異構(gòu)。在招生考試工作中，常用的數(shù)據(jù)庫，比如信息技術(shù)考試使用sql server 2000，而考試報名系統(tǒng)常采用VFP。

2）模式異構(gòu)，即數(shù)據(jù)源在存儲模式上的不同。存儲模式主要有關(guān)系模式、對象模式、對象關(guān)系模式以及文檔嵌套模式等幾種，其中目前主流的存儲模式是關(guān)系模式。即使是同一類存儲模式，由于屬于不同公司的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，他們的模式結(jié)構(gòu)也存在著差異。如Oracle與DB2在數(shù)據(jù)類型上并不完全一致。

此外，更常見的沖突來自命名，數(shù)據(jù)類型的沖突，比如考生的準(zhǔn)考證號名稱“zkzh”，而在其他系統(tǒng)里則可能是“zkh”，數(shù)據(jù)類型則可能是字符型也可能是長整型。

為了實現(xiàn)在異構(gòu)環(huán)境中的信息共享和交互，傳統(tǒng)的方法只要有以下三種：

1）數(shù)據(jù)的遷移和轉(zhuǎn)換：利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具對數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，從而能被其他系統(tǒng)接收。

2）模式集成手段：模式集成是指在邏輯上使用同一的概念模式表示各個數(shù)據(jù)庫中的信息，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。傳統(tǒng)的模式集成手段分為全局模式和聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫兩種。但這種集成通常是單向、主從式的，在可擴展性和性能上差強人意。

3）使用中間件技術(shù)：中間件是位于客戶端和服務(wù)器之間的中介接口軟件，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中間件允許客戶端在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫上調(diào)用SQL服務(wù)已解決異構(gòu)問題。

Web Service是一種新型的Web應(yīng)用程序，具有自包含、自描述以及模塊化的特點，可以通過Web發(fā)布、查找和調(diào)用；Web Service實現(xiàn)的功能可以是響應(yīng)客戶一個簡單的請求，也可以是完成一個復(fù)雜的商務(wù)流程，一旦一個Web Servcie配置好后，其他應(yīng)用程序和其他Web Service就可以直接發(fā)現(xiàn)和調(diào)用該服務(wù)。本文提出一種基于Web Service的分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成方法。

1 Web Service體系結(jié)構(gòu)介紹

Web服務(wù)[1][2]是當(dāng)下新興的Web應(yīng)用模式，也是一種嶄新的分布式計算模型。Web服務(wù)主要解決如何讓服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中共享以及用戶如何獲取網(wǎng)絡(luò)中的共享的服務(wù)并組合成自己所需的應(yīng)用程序，實現(xiàn)軟件的互操作性。Web服務(wù)具有良好的封裝性、松耦合性、協(xié)議規(guī)范等特點，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電子商務(wù)領(lǐng)域中，它大大降低了電子商務(wù)的維護成本，成為在該領(lǐng)域最為合理的解決方案。

Web服務(wù)框架包括服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)代理以及三者之間的通信、XML消息傳遞機制等[3]。Web服務(wù)建立在一系列的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之上，如HTTP/SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議）[4]、WSDL（Web Service Description Language，Web服務(wù)描述語言）[5]、UDDI（Universal Description Discovery and Integration，統(tǒng)一描述發(fā)現(xiàn)集成）[6] ，這些協(xié)議均使用XML作為語法基礎(chǔ)，彼此間具有兼容性。

Web Service有三個角色：服務(wù)提供者，服務(wù)請求者和服務(wù)注冊機構(gòu)。如圖1所示：

服務(wù)注冊機構(gòu)注冊已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)，對其進行分類，并提供搜索服務(wù)；服務(wù)提供者發(fā)布自己的服務(wù)，并且對使用自身服務(wù)的請求進行響應(yīng)；服務(wù)請求者利用服務(wù)注冊機構(gòu)查找所需的服務(wù)，然后使用該服務(wù)。

在這個體系結(jié)構(gòu)中，對傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計作了徹底的改變，實現(xiàn)了具體的事務(wù)處理信息、服務(wù)和具體客戶的分離.在傳統(tǒng)的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，需要確定對于該應(yīng)用系統(tǒng)的客戶，然后以此為中心進行設(shè)計.而在面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)中，對于客戶的標(biāo)準(zhǔn)沒有嚴(yán)格定義，而是盡可能地把系統(tǒng)的服務(wù)設(shè)計得較靈活，以便在以后不斷變化的環(huán)境中能夠吸引更多的潛在客戶。

2 分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成機制

招生考試領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)有考生報名數(shù)據(jù)、各科成績數(shù)據(jù)、錄取數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)按照使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行劃分，如MS SQL Server、Oracle、Visual FoxPro、Access等，所有這些數(shù)據(jù)形成了一個分布的異構(gòu)數(shù)據(jù)源。但是高層應(yīng)用對信息的透明訪問目標(biāo)，要求應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)時不需要知道底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲位置.Net的XML Web Service技術(shù)為實現(xiàn)分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問提供了強有力的支持.基于Web Service技術(shù)訪問分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)充分利用.NET的Web分布式應(yīng)用程序三層架構(gòu)的優(yōu)點，是一個基于Web應(yīng)用程序松散耦合三層架構(gòu)：最底層為各分布的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，其上兩層為專用Web Service和數(shù)據(jù)集成Web Service。

（1）專用Web Service

在分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之上，針對不同的數(shù)據(jù)庫，建立相應(yīng)的Web Service.該Web Service利用ADO.NET中的相同或不同數(shù)據(jù)提供程序，連接不同數(shù)據(jù)庫；執(zhí)行對相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的檢索、插入、更新等一些數(shù)據(jù)操作，并向其客戶端提供數(shù)據(jù)庫的操作方法，使用數(shù)據(jù)集向客戶端提供數(shù)據(jù)和從客戶端獲得數(shù)據(jù).由于位于不同地點的不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上的Web Service統(tǒng)一以向數(shù)據(jù)集成Web Service提供數(shù)據(jù)并提供統(tǒng)一的公開方法，從而屏蔽了不同數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的異構(gòu)信息.使得數(shù)據(jù)集成Web Service不必理會不同數(shù)據(jù)庫的差異，集中處理各分布的數(shù)據(jù)集集成。

（2）數(shù)據(jù)集成Web Service

數(shù)據(jù)集成Web Service通過HTTP調(diào)用底層分布的專用Web Service的公開的方法，獲得來自不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將這些處于不同數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)集成到一個數(shù)據(jù)集中，通過向上公開的方法將數(shù)據(jù)提供給訪問數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序.該層對訪問數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序屏蔽了數(shù)據(jù)庫的分布異構(gòu)信息，使訪問數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的操作就像是在使用一個數(shù)據(jù)庫。

3關(guān)鍵技術(shù)

基于Web Service的數(shù)據(jù)庫集成涉及多方面的技術(shù)規(guī)范，包括XML、SOAP、WSDL、UDDI，它們構(gòu)成一個互操作的協(xié)議棧。

（1）XML是基于Web Service的數(shù)據(jù)庫集成的技術(shù)基礎(chǔ).它是數(shù)據(jù)表示的基本格式，用來定義具有語義信息的、半結(jié)構(gòu)化/結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語言的句法，從而有利于信息的表達(dá)和組織，提高數(shù)據(jù)的檢索和處理效率.XML正在成為Internet上數(shù)據(jù)描述和交換的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）SOAP是一種獨立的、通用的、基于XML標(biāo)準(zhǔn)的和文本的對象訪問協(xié)議，用于在不同甚至異構(gòu)的系統(tǒng)中發(fā)送和接收XML 數(shù)據(jù)，實現(xiàn)相互通信.它不與任何現(xiàn)有的對象模式（如COM/DCOM 和CORB等）相關(guān)，SOAP傳遞的消息都以XML文檔形式發(fā)送和接收，而且其實現(xiàn)完全遵守HTTP 協(xié)議。

（3）WSDL（Web Service Description Language）[7]Web服務(wù)描述語言，以XML為格式對服務(wù)的接口（如方法和方法的服務(wù)類型）、傳輸協(xié)議、服務(wù)位置以及實現(xiàn)細(xì)節(jié)進行詳細(xì)的描述，也就是描述服務(wù)的三種屬性：服務(wù)能做什么、如何訪問服務(wù)、服務(wù)位于何處。WSDL 將Web Service描述為一組端點，這些端點對包含面向文檔信息或面向過程信息的消息進行操作，使用戶應(yīng)用程序能夠調(diào)用其所提供的服務(wù)。

（4）UDDI （Universal Description， Discovery， and Integration，通用、描述、發(fā)現(xiàn)和集成）是一套面向Web 服務(wù)的信息注冊中心的實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[8]。創(chuàng)建UDDI 注冊中心的目的是實現(xiàn)Web 服務(wù)的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)。我們利用UDDI 規(guī)范在Web 上建立發(fā)現(xiàn)服務(wù)，這些發(fā)現(xiàn)服務(wù)為所有請求者提供了一致的接口，使得已經(jīng)發(fā)布的Web 服務(wù)能通過編程被需要的請求者發(fā)現(xiàn)。UDDI 規(guī)范文本定義了UDDI 操作入口站點能夠支持的API 接口和API 中用XML描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體定義[28]。UDDI 提供了三個基本功能：服務(wù)的發(fā)布、查找和綁定。

借助XML和SOAP，分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成和交互的問題將從層次上被簡化。XML提供了跨平臺的數(shù)據(jù)編碼和組織方法，而SOAP建立在XML之上，定義了一種跨系統(tǒng)平臺的信息交換的簡單包裝方法.綁定于HTTP之上的SOAP協(xié)議，可以跨語言、跨操作系統(tǒng)、跨防火墻進行遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC），實現(xiàn)了編程語言和系統(tǒng)平臺的無關(guān)性，大大簡化了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的交互問題.為了實現(xiàn)這種交互，需要利用WSDL文檔定義接口并描述服務(wù)，在UDDI規(guī)范下，不同數(shù)據(jù)庫可以用相同的方法描述自己所能提供的服務(wù)，以便讓對方能夠發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用服務(wù)。UDDI和WSDL 技術(shù)組合用來實現(xiàn)Web Service的查找操作，WSDL和SOAP技術(shù)組合用來實現(xiàn)服務(wù)的綁定，沒有UDDI，Web Service就不能發(fā)布和查找，自然就談不上Web Service的實現(xiàn)，可以認(rèn)為UDDI是Web Service的基石。

對于數(shù)據(jù)集成Web Service，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)集的集中與分散，即當(dāng)外部應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時，該層將從多個底層Web Service獲取多個數(shù)據(jù)集并將其集成到一個數(shù)據(jù)集中；當(dāng)外部應(yīng)用程序更新數(shù)據(jù)時，該層將判斷被更新的記錄屬于那個數(shù)據(jù)庫并調(diào)用相應(yīng)的Web Service的公開方法更新該數(shù)據(jù)庫.為了達(dá)到此目的，在該層設(shè)有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄各分散的數(shù)據(jù)集的相關(guān)信息.當(dāng)從底層Web Service獲取的多個數(shù)據(jù)集集成到一個數(shù)據(jù)集中時，自動記錄各分散的數(shù)據(jù)集的相關(guān)信息；當(dāng)外部應(yīng)用程序更新記錄并通過數(shù)據(jù)集傳回時，該層從傳回的數(shù)據(jù)集中獲取被更新的記錄數(shù)據(jù)及位置，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各分散的數(shù)據(jù)集的信息，確定被更新的記錄屬于哪一個分散數(shù)據(jù)集，從而更新該數(shù)據(jù)集并調(diào)用相應(yīng)Web Service的方法完成更新。

4 總結(jié)

基于Web Service的分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成機制，充分利用了ADO.NET斷開式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、與XML的緊密集成、能夠組合來自多個不同數(shù)據(jù)源的考生數(shù)據(jù)表示形式以及為與數(shù)據(jù)庫交互而優(yōu)化的功能的特點，相對于其他分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)，該機制有健壯性、易擴展性和簡化應(yīng)用程序設(shè)計開發(fā)等優(yōu)點.通過Web Service對分布于不同數(shù)據(jù)源進行整合，實現(xiàn)分布異構(gòu)數(shù)據(jù)的透明訪問，可以大大方便對于底層不同結(jié)構(gòu)的考生數(shù)據(jù)的訪問和共享。

參考文獻(xiàn)：

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[5] Christensen E， Curbera F， Meredith G， Weerawarana S. Web Services Description Language （WSDL） 1.1[EB/OL].http：//www.w3.org/TR/2001/NOTE-wsdl-20010315. 2001

[6] UDDI： The UDDI Technical White Paper[EB/OL]. http：//www.uddi.org. 2000

[7] Christensen E， Curbera F， Meredith G， Weerawarana S. Web Services Description Language （WSDL） 1.1[EB/OL]. http：//www.w3.org/TR/2001/NOTE-wsdl-20010315. 2001

[8] The Evolution of UDDI，UDDI org White Paper. http：//www.uddi.org/pubs/the evolution.

【通聯(lián)編輯：王力】