隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，在信息化建設過程中構建了許多信息系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)業(yè)務。這些信息系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)帶有明顯的分布性、自制性和異構性，為了保證各信息系統(tǒng)之間的信息進行共享、維護和管理，使得上層應用可以容易地集成這些異構數(shù)據(jù)源，使得業(yè)務開發(fā)人員能夠集中精力于業(yè)務應用開發(fā)，減少在底層數(shù)據(jù)層的開發(fā)、維護和管理成本，需要找出一種能夠?qū)Ψ植籍悩嫈?shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理的通用、可靠、高效的管理體系。SOA技術能夠很好地實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)進行管理，異構數(shù)據(jù)管理的方法也有很多，本文從SOA技術方面對異構數(shù)據(jù)管理進行研究。
1.異構數(shù)據(jù)管理理論
異構數(shù)據(jù)源主要類型有：數(shù)據(jù)庫、信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)文件、XML文件、數(shù)據(jù)采集設備等。這些不同的數(shù)據(jù)源分布式存在，往往通過系統(tǒng)局域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)進行連接，不同的數(shù)據(jù)源具有不同的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)訪問方式，如數(shù)據(jù)庫往往提供ODBC 或者JDBC 等程序訪問接口；信息系統(tǒng)一般相對封閉，也有一些比較完善的信息系統(tǒng)向外提供Web Service 或者REST API 形式的訪問接口；數(shù)據(jù)文件和XML文件也是數(shù)據(jù)存儲的重要形式，這些文件類的數(shù)據(jù)源通常無法進行數(shù)據(jù)互操作，比較難于管理。
SOA（Service-Oriented Architecture）稱為面向服務的體系結(jié)構，是一種進行分布式系統(tǒng)開發(fā)的體系結(jié)構，它將應用程序的不同功能單元/服務通過它們之間定義清晰的接口和約定聯(lián)系起來，而接口采用中立的描述進行定義，它獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，這使得構建在各種異構系統(tǒng)中的服務能夠以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。SOA 的基礎是“服務”的概念，服務是封裝成用于業(yè)務流程的可重用組件的應用程序函數(shù)。SOA結(jié)構中所有的功能部件定義為獨立的服務，這些服務具有定義明確的可調(diào)用接口，它定義了必需的參數(shù)和結(jié)果的類型，是整個系統(tǒng)的關鍵，同時也是應用程序關注的焦點�；赟OA的異構數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是指在依照SOA 概念，采用相對成熟的SOA技術體系，以Web 技術尤其是Web 服務技術為基礎構建的面向服務的分布式異構數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)上層應用提供可靠地數(shù)據(jù)管理服務。
異構數(shù)據(jù)管理主要技術主要包括異構數(shù)據(jù)集成、異構數(shù)據(jù)同步、多數(shù)據(jù)源互操作、數(shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)布訂閱、異構數(shù)據(jù)可靠訪問、分布式數(shù)據(jù)源狀態(tài)監(jiān)控。在分布式網(wǎng)絡環(huán)境中異構數(shù)據(jù)管理技術主要是通過采用基于SOA的技術體系實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)集成、異構數(shù)據(jù)同步、多數(shù)據(jù)源互操作、數(shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)布訂閱、異構數(shù)據(jù)可靠訪問、分布式數(shù)據(jù)源狀態(tài)監(jiān)控等數(shù)據(jù)管理核心功能。
數(shù)據(jù)同步的理論研究工作在多個相關領域（變化數(shù)據(jù)獲取領域、數(shù)據(jù)復制技術領域、數(shù)據(jù)傳輸領域以及分布式數(shù)據(jù)庫領域）研究的共同促進下取得了很大的進步。對數(shù)據(jù)同步技術的分類研究、一致性研究、沖突研究等都發(fā)表了大量的文章而且各個數(shù)據(jù)庫廠商都已經(jīng)提出了各自的解決方案�？偟膩碚f，不管是從理論上還是從應用上，數(shù)據(jù)同步都取得了很大的進展，其中關鍵的問題是研究變化的數(shù)據(jù)的獲取技術。變化數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)同步息息相關，變化數(shù)據(jù)獲取是數(shù)據(jù)同步的前提和基礎，對于數(shù)據(jù)同步的選時方式和更新方式具有直接的決定性作用。常用的數(shù)據(jù)同步技術包括：基于影子表法、基于API法、基于快照法、基于控制表法、基于時間戳法、基于日志法、基于觸發(fā)器法。
實現(xiàn)多數(shù)據(jù)源之間的互操作的復雜性大大取決于系統(tǒng)中數(shù)據(jù)源的數(shù)目和異構程度。在解決復雜性和異構性方面，SOA和Web 服務技術顯示了極大地希望。Web 服務帶來了一種新的網(wǎng)絡應用模式。以XML為核心的Web 服務技術能在異構系統(tǒng)間構筑一個通用的、平臺獨立、語言無關的技術層，實現(xiàn)彼此之間的連接和集成。伴隨著Web 技術的應用，SOA技術也得到了很好的發(fā)展，SOA是一種構件分布式系統(tǒng)的建構模型，它能夠根據(jù)需求通過網(wǎng)絡相對松散耦合的應用組件進行分布式部署、組合和應用，它是當前企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展方向。
數(shù)據(jù)狀態(tài)信息在分布式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的作用十分重要，它是數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)控等底層的實現(xiàn)機制。發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe，簡稱pub/sub）是一種使分布式系統(tǒng)中的各參與者能夠以發(fā)布/ 訂閱的方式進行交互的中間件系統(tǒng)。在pub/sub 方式下，生產(chǎn)者將發(fā)布內(nèi)容發(fā)送給pub/sub 中間件；消費者則向pub/sub 中間件發(fā)出一個訂閱條件，表示對系統(tǒng)中的哪些內(nèi)容感興趣；而pub/sub 中間件保證將生產(chǎn)者發(fā)布的內(nèi)容及時、可靠地傳送給所有對之感興趣的消費者。
2.異構數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)
在分布式網(wǎng)絡環(huán)境中采用基于SOA技術體系的技術方法，通過SOA技術體系中的Web服務、UDDI、WSDL服務描述、企業(yè)服務總線ESB、消息隊列MQ實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)管理的功能�；谕ㄓ肧OA架構的異構數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)框架遵循SOA的基本架構設計，引入服務提供者、服務使用者和服務注冊中心的概念。每個系統(tǒng)組件都被進行服務化封裝，既是服務提供者優(yōu)勢其他服務的使用者。SOA基本角色的交互關系如圖1所示。
圖1 SOA 基本角色關系圖
異構數(shù)據(jù)管理的實現(xiàn)采用具有高性能的企業(yè)服務總線（ESB）為核心，在服務總線內(nèi)部通過可靠信息傳遞、組件服務通信優(yōu)化等技術實現(xiàn)高性能的組件服務交互通道。原系統(tǒng)組件通過各種適配器轉(zhuǎn)換成為可注冊服務添加到服務總線管理域。通過這些組件服務的互操作和數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)復雜系統(tǒng)集成，各異構數(shù)據(jù)源系統(tǒng)內(nèi)部可以運行獨立的特定應用系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的輸出信息通過服務總線中的服務描述完成系統(tǒng)集成。
2.1 異構數(shù)據(jù)源服務化
異構數(shù)據(jù)源服務化供應是基于SOA的復雜系統(tǒng)集成的基礎。組件服務化描述方法主要以通用SOA 接口描述方法（Web Services Description Language，WSDL）為主，WSDL 可以用于描述組件功能及交互方法，實現(xiàn)不同語言、不同平臺間的組件互操作。
WSDL 是Web 服務描述語言，是基于XML 的關于如何與Web 服務通訊和使用的服務描述；也就是描述與目錄中列出的Web 服務進行交互時需要綁定的協(xié)議和信息格式。通常采用抽象語言描述該服務支持的操作和信息，使用時再將實際的網(wǎng)絡協(xié)議和信息格式綁定。包括參數(shù)類型、消息、端口類型、操作、綁定、端口和服務等元素。其基本結(jié)構如圖2 所示。
圖2 WSDL基本結(jié)構圖
2.2 基于SOA的數(shù)據(jù)組件服務可靠通信與優(yōu)化技術
系統(tǒng)數(shù)據(jù)組件服務通過服務總線進行交互，交互方式又稱協(xié)調(diào)模式。分布式異構數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對系統(tǒng)性能要求很高，進而需要對數(shù)據(jù)組件服務的交互進行全面的優(yōu)化。鑒于在某方面的應用中，由于參與者可能不允許將某些信息交由他方集中管理，這種集中式的管理方式不能夠滿足要求，由于服務的協(xié)作是通過消息傳遞完成的，因此，可以采用數(shù)據(jù)流分析方法組件服務交互的數(shù)據(jù)流進行優(yōu)化，減少消息傳遞的數(shù)量和次數(shù)，從而提高組合服務的性能。
針對協(xié)調(diào)模式的優(yōu)化將首先建立協(xié)調(diào)模式的形式化模型，然后采用形式化分析方法對模型進行驗證，并采用數(shù)據(jù)分析方法進行優(yōu)化。
協(xié)調(diào)協(xié)議是Web 服務協(xié)調(diào)框架的核心，可以支持基本的Web 服務組合功能，且能夠控制數(shù)據(jù)流和控制流的分離，在參與的服務之間進行數(shù)據(jù)傳輸，避免了將所有數(shù)據(jù)通過中心引擎進行轉(zhuǎn)發(fā)。
針對定義的協(xié)調(diào)協(xié)議模型采用數(shù)據(jù)流分析方法對其進行數(shù)據(jù)優(yōu)化。數(shù)據(jù)流優(yōu)化首先是進行數(shù)據(jù)信息收集，然后研究數(shù)據(jù)流優(yōu)化算法。
數(shù)據(jù)流分析是編譯系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，它能從程序代碼中收集程序的語義信息，并通過代數(shù)的方法在編譯時確定變量的定義和引用。主要通過建立并計算數(shù)據(jù)流方程來收集數(shù)據(jù)流信息，最典型的數(shù)據(jù)流方程為。這個方程的含義為：當控制流通過一個語句（或基本塊）時，在語句（或基本塊）末尾得到的信息或者是在該語句（或基本塊）中產(chǎn)生的信息，或者是進入語句（或基本塊）開始點時候帶的并且沒有被這個語句注銷的哪些信息。這樣的方程叫數(shù)據(jù)流方程�？梢愿鶕�(jù)程序的結(jié)構設計不同的數(shù)據(jù)流方程，收集數(shù)據(jù)流信息，通過設計數(shù)據(jù)流優(yōu)化算法優(yōu)化程序數(shù)據(jù)流。
2.3 建立企業(yè)服務總線（ESB）實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳遞與數(shù)據(jù)發(fā)布訂閱機制
在基于通用SOA技術基礎之上，采用開放的總線結(jié)構，研究并設計的分布式網(wǎng)絡環(huán)境中用于異構數(shù)據(jù)傳輸集成的服務總線體系結(jié)構，如圖3所示。
圖3 異構數(shù)據(jù)傳輸集成服務總線體系結(jié)構
在此結(jié)構中，異構數(shù)據(jù)集成服務總線的功能主要分兩個層次：應用協(xié)議層和服務通信層。在服務通信層，異構數(shù)據(jù)集成服務總線的功能主要是保證服務間消息通信的安全可靠，實現(xiàn)消息路由以及一些復雜消息傳遞機制，如組播技術、消息批處理功能、消息分段技術、異步遠程拷貝和傳送過程中的零拷貝訪問等。在應用協(xié)議層次，異構數(shù)據(jù)集成服務總線的功能主要是為不同數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源系統(tǒng)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，比如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如何與其他信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)互聯(lián)；不同事務處理機制如何完成分布式事務處理等；還有就是在應用層次對數(shù)據(jù)管理服務的服務質(zhì)量或服務等級進行匹配。
服務總線需要具有以下功能：使用異步操作技術而非阻塞操作；使用多線程技術并發(fā)處理緊急任務；仔細挑選架構與優(yōu)先技術以避免線程沖突，并使用看門狗和延時設定監(jiān)控以維持應用程序正常運行。
2.4 建立基于SOA的異構數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)
異構數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)主要基于SNMP 網(wǎng)絡管理協(xié)議，結(jié)合智能代理技術為每個數(shù)據(jù)源添加專門的代理，獲取數(shù)據(jù)源狀態(tài)，通過ESB 進行狀態(tài)信息發(fā)布，信息監(jiān)控系統(tǒng)通過ESB 獲取訂閱的狀態(tài)信息，通過可視化形式顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源狀態(tài)信息。
3.結(jié)束語
本文主要介紹了在分布式網(wǎng)絡中異構數(shù)據(jù)管理技術，在分布式網(wǎng)絡中的異構數(shù)據(jù)管理主要通過采用基于SOA的技術體系，通過基于SOA的數(shù)據(jù)組件服務和企業(yè)服務總線技術實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)管理的功能，達到解決信息集成困難問題的目的。
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