校園新型信息系統平臺設計

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摘要文章闡述了數字化校園中對異構型數據源的需求以及新型信息系統平臺的架構，并進一步描述了架構此新型信息系統平臺的聯邦數據庫、Web應用服務器兩個關鍵技術。

關鍵詞信息系統平臺、聯邦數據庫、Web應用服務器

1概述

隨著信息技術與網絡技術的發展，基于Internet和Intranet的網絡應用越來越豐富，如基于網路的教學管理系統、數字化圖書管理系統、遠程教育系統以及校園財務管理系統等。然而這些系統在一定程度上存在著如下的一些不足：信息交互方式比較單一，由于采用不同的數據庫系統，彼此之間很難集成在一起，大多處于相對分離的狀態；缺少通用的數據編輯和保存形式，不同操作系統和數據庫平臺上的子系統很難交互和共享數據；缺少有效的模塊集成手段，系統的擴展性和伸縮性比較差。同時Internet應用引發應用系統的變革，google、yahoo、百度等搜索引擎的應用，客戶希望能夠在線快速地、集中地查看含有多種增值內容的個人資料。一種以服務為中心的新型信息系統設計理念逐漸得到廣泛認同。

校園中不僅要訪問校園內外關系數據庫等傳統應用數據源，還必須能夠訪問可擴展標置語言（XML）文檔、文本文檔、掃描圖像、視頻剪輯、新聞供給、網路內容、電子郵件、分析多維表和專用存儲等數據源。由于組織結構或成本方面的限制，異構且分散的數據源中的信息通常不適合進行全盤復制或在一個數據庫中進行合并。

做為數字化校園的關鍵技術的新型信息系統平臺的建設必須能夠無縫地整合原有的系統，集成各種異構的數據源數據，為師生提供更為全面、便捷的服務。

2新型信息系統平臺的架構

新型信息系統平臺的架構自下而上共分為四層：核心數據層、應用支撐層、應用層和門戶層。

圖1新型信息系統平臺架構

核心數據層是以聯邦數據庫系統為核心，同時包括各專業應用系統數據庫。聯邦數據庫系統實現存儲和管理多數據源及異構型數據，實現數據存貯、分析與數據挖掘功能，專業應用系統數據庫，包括現有已經建設完成的專業應用系統的數據庫，如教學管理系統、多媒體應用系統、財務管理系統等，是多源數據的來源。

實際設計時采用IBM的DB2做為聯邦數據庫系統，DB2支持“封裝器”體系結構，它使程序員能夠定制聯邦DBMS以訪問他們選定的數據源。IBM為DB2提供了各種現成的封裝器，使其聯邦DBMS能夠與許多關系和非關系數據源接口。關系數據源包括DB2系列的所有成員、Microsoft®SQLServer、Oracle、Sybase和Informix®。

應用支撐層基于核心數據層集成、整合和管理信息，提煉出更有價值的數據，以業務視圖的方式提供給應用層里的應用使用，同時應用支撐層提供身份認證、用戶管理和信息加密等安全支撐；應用支撐層以web應用服務器為軟件開發平臺，通過支持中間件技術實現在應用系統和數據庫系統之間建立應用接口，使得應用系統能夠實現跨系統、跨平臺地調用、整合異構的數據源。系統采用IBM的WebSphereApplicationServer，支持包括JavaServerPages™（JSP）、Javaservlet、EJB和Web服務等業務邏輯編程。

在此聯邦DBMS服務器和web應用服務器體系結構中，web應用服務器通過JDBC應用程序連接到聯邦DB2服務器，該聯邦數據庫服務器被配置成訪問位于不同平臺上的多個數據源。這使得JDBC應用程序能夠透明地使用任何或所有這些數據源。

應用層基于應用支撐層提供的業務視圖實現綜合應用，應用層無須考慮底層異構信息源的復雜性，僅需專注于應用的流程和展現。門戶層以校園門戶網站做為與用戶交互的平臺。

3兩個關鍵技術

（1）聯邦數據庫技術

聯邦DBMS就是一種虛擬數據庫服務器，它提供了用來訪問多個數據源的單一應用程序編程接口（API）。這些數據源可能運行在不同的硬件和操作系統平臺上，可能是由不同的供應商開發的，也可能使用不同的API（包括不同的SQL“方言”）。聯邦DBMS技術，在20世紀90年代以商業化形式出現，給程序員提供了完全不同的數據在單一地點的印象。程序員連接到一個由聯邦DBMS維護的虛擬數據庫，并使用它的API去訪問可能由其它地方的多種數據源所管理或生成的數據。聯邦DBMS在幕后工作，使得對于這種完全不同的數據的訪問透明且有效。這些工作包括自動數據變換、API轉換、功能補償和數據訪問操作的優化。

聯邦數據庫的特點：

透明性

聯邦系統是透明的，表現在它對用戶掩蓋了底層數據源的差異、特質和實現。一個優異的聯邦數據庫對用戶來說要實現位置透明、調用透明、語言透明等：即用戶無需知道數據存儲在哪里；無需知道數據源支持何種語言或編程接口；如果使用SQL，無需知道數據源支持哪種SQL語言。

異構性

異構性是指各數據源之間的差異程度。數據源在許多方面可以不同。它們可以運行在不同的硬件上，可以使用不同的網絡協議，以及使用不同的軟件來管理它們的數據存儲。它們可能具有不同的查詢語言、不同的查詢能力甚至不同的數據模型。它們處理錯誤的方式可能不同，或者提供不同的事務語義。例如一個數據源來自一個功能強大的關系數據庫，另一個源于一個簡單的結構化平面文件；一個可以采用URL形式查詢并且可以根據一些DTD來發回半結構化的XML的網站，一個Web服務和一個響應特定函數調用集的應用程序。聯邦數據庫可以容納所有這些差異，將上述這些系統封裝在一個無縫的透明聯邦體中。

聯邦體的可擴展性和開放性

所有系統都需要隨時間而發展。在聯邦系統內，可能需要新的數據源來滿足用戶業務不斷變化的需求。聯邦數據庫引擎通過稱為包裝器的軟件組件來訪問數據源。通過為那個數據源獲得或創建包裝器來訪問新型的數據源。包裝器體系結構支持新包裝器的創建。一旦存在包裝器之后，簡單的數據定義（DDL）語句允許在不停止正在進行的查詢或事務的情況下動態地將數據源添加到聯邦體。

數據源的自治

通常，數據源有現有的應用程序和用戶。所以，當將數據源引入聯邦體時，不影響它的操作是很重要的。聯邦數據庫不影響現有數據源的本地操作，現有應用程序的運行不會發生變化，既不會修改數據也不會移動數據，接口也保持相同。盡管對聯邦系統執行全局查詢可能會涉及各種數據源，但數據源處理數據請求的方式并不受此影響。同樣，當數據源進入或離開聯邦體時，不會影響本地系統的一致性。

（2）Web應用程序服務器技術

應用支撐層是以Web應用程序服務器為基礎，通過構建在中間層Web應用程序服務器上運行的中間件來實現其數據訪問例程，Web應用程序服務器有助于管理和部署服務器端的業務邏輯。這種邏輯（通常是用Java編寫的）對于支持多層因特網、內部網與外部網應用程序,可以使用不同的技術來實現這種邏輯。這些技術包括EJB、servlet和JavaServerPages™（JSP）、Web服務。

實際應用中采用的WebSphere應用服務器，WebSphere應用服務器將Web應用程序劃分為三種類型的部件:視圖類，即HTML網頁，下載到瀏覽器，處理用戶輸入和輸出顯示；控制器類，即JavaServlet，負責接收客戶端請求，提交服務，和將結果生成HTML網頁;模式類，包括會話跟蹤，用戶環境信息和其它連接數據庫和IBMconnectors的服務，提供后臺信息和執行后臺應用程序功能。

WebSphere應用服務器根據業界標準的Java服務器頁面(JSP)提供了服務器腳本。根據不同的環境變量、JavaBean屬性文件條目，以及包含這些條目的簡單表達式，JSP頁面可以自行生成和使用包含簡單“填空”功能的動態頁面。這一應用模型的好處是避免了CGI和ASP的缺點，并具有以下特點：對于客戶端，大大簡單了應用實施,瀏覽器不需要支持Java，所有的Java，或者說業務邏輯在服務器端執行，客戶機下載的全部是HTML,無需下載Java類文件，節省了網絡消耗并提高了執行速度。對于服務器端，提供中間的應用服務，并可根據性能和業務量的要求，控制運行機器的數量和大小。由于全部基于Java服務器的技術，使得系統的移植性，可擴展性不受任何限制。

WebSphere包含了一個處理器，可以將腳本頁面動態編譯成JavaServlet，然后由Web應用程序服務器執行。JavaServlet和JSP的結合，可將網頁內容生成(業務邏輯)和內容顯示(HTML編排)分離開，使得被調用的servlet將處理信息放到一個Bean中，然后交給JSP，JSP接收到信息Bean，生成客戶端的HTML。

4結束語

以聯邦數據庫系統為基礎的新型信息系統平臺的設計是為了適應現代信息系統數據源的多樣性和信息數據的異構性的特點而設計的一種開放架構的信息系統平臺，通過應用服務器等中間件技術實現了在實際應用系統與底層數據庫系統之間透明的應用層接口，從而實現應用系統能夠跨系統、跨平臺地調用、并整合異構的數據源。所以其應用的前景十分廣泛，也是綜合信息系統平臺架構的發展方向。

參考文獻

⑴戴榮，馬方平，吳健等ShortS．構建XMLWeb服務——基于平臺[M]北京：清華大學出版社，2002

⑵王宇才國清等基于WebService的系統集成技術在網絡教育平臺中的應用中國教育和科研計算機網

⑶C.M.Saracco,構建訪問聯邦數據的Web組件/developerworks