维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第４期 计算机应用与软件 Ｖｏ１．２３，Ｎｏ．４ ２００６年４月 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｐｒ．２００６ 基于网格服务的校园信息共享系统的研究 王 伟 郑衍衡 （上海大学计算机Ｔ程与科学学院上海２０００７２） 摘要 随着信息和网络技术的发展，信息化建设已成为高校的一项重要的基础工作。然而在建信息系统时。缺少全局的规划， 造成了学校各部门信息系统异构，难以共享，形成了“信息孤岛”。为了消除校园中的“信息孤岛”，本文提出了一个基于网格服务 信息共享系统的方案，将校园内信息系统进行整合，实现信息共享。 关键词 Ｗｅｂ服务 网格 ＯＧＳＡ—ＤＡＩ 数据管理中心 数据共享 ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＦｏＲ ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＩＮＦｏＲＭＡＴＩｏＮ ＳＹＳＴＥＭ ＳＨＡＲＩＮＧ ＢＡＳＥＤ ｏＮ ＧＲＩＤ ＳＥＲＶＩＣＥＳ Ｗａｎｇ Ｗｅｉ Ｚｈｅｎｇ Ｙａｎｈｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｘｒｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｏｄｅｒｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｓｋ ｉｎ ａ ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｒ ａ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｅ ｄｉｄｎ’ｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｍａｎｙ ｓｙｓｔｅｍｓ’ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｈａｒｉｎｇ ｗｈｅｎ Ｗｅ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅｍ． Ｔｈｉｓ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅａｃｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ｔｈｅ ｄｅｔａｃｈｅｄ ｉｓｌａｎｄｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ｗｅ ｍｕｓｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｔｏ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ，ａｎｄ ｅｎａｂｌｅ ｔｈｅｍ ｔｏ ｓｈａｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｉｎｆｏｚｍａｔｉｏｎ ｓｈａｒｉｎｇ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｄａｔａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ａｎｄ ｄａｔａ ｓｈａｒｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅａｃｈ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｒｉｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｗｅｂ ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｇｒｉｄ ＯＧＳＡ—ＤＡＩ Ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｅｎｔｅｒ Ｄａｔａ ｓｈａｒｉｎｇ 等问题。 １ 引 言 ＯＧＳＡ—ＤＡＩ即开放网格服务架构数据访问和集成，它符合 ＯＧＳＡ的网格标准。并在ＧＴ３上进行开发。支持几乎现有所有 现在，信息系统在企业、办工中发挥着巨大的作用。然 的商用数据库系统。网格数据库是对现有数据库的网格化，基 而这些系统在构建时，缺少全局的规划，系统结构、数据结构、操 于ＯＧＳＡ，提供网格数据库服务，使网格用户可通过网格数据库 作平台、存储方式等都不同，致使系统之间很难进行数据交换和 服务访问网格中的各种异构数据库，从而达到数据资源的高度 信息共享。形成了“信息孤岛”。 共享和协同处理，对数据资源的访问更加透明、高效、可靠。 数据库是信息系统的基础，企业内部信息不一致实际上也 就是各部门相关数据记录不一致。为了实现信息共享，我们可 ３ 系统的分析和设计 以从数据库方面着手，在不更改系统程序和数据库结构的情况 下，在系统上设计一个中间件，它能屏蔽数据库的异构、数据的 由于历史原因，高校中现使用的系统十分复杂。有Ｃ／Ｓ、Ｂ／ 差异，向外部提供统一的访问接Ｉ＝１，自动进行数据格式的转换， Ｓ结构的系统；有Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｌｉｎｕｘ等系统；数据库有大型、中小 从而使异构系统之间能够进行数据交换，实现信息共享。 型、以及文件型等。这些系统存在很多弊端。如：系统异构，共 异构系统之间通信采用基于Ｗｅｂ服务的Ｇｒｉｄ（网格）服务 享困难，部门间出现大量数据不一致，系统问数据格式转换复 技术。由于它具有Ｗｅｂ服务的所有优点，同时扩充了功能，其 杂等。 目的是要实现全球信息和资源的共享。该系统中，我们使用网 而网格正是为解决信息和资源共享而出现的新技术。我们 格项目开发的一些工具。设计一个基于网格服务的校同信息共 使用丁ＳＯＡ的软件体系结构和网格服务的技术，将全校各部门 享系统。 中准备共享的数据库打包成网格服务的形式，向外提供统一的 接Ｉ＝１。该方法具有以下优点：不更改数据库的结构，也不更改信 ２ Ｇｒｉｄ。ＯＧＳＡ，ＯＧＳＡ—ＤＡＩ的简单介绍 息系统程序，仅仅共享系统的后台数据库，通过服务的形式将分 布异构的数据库共享起来。为了支持开发数据挖掘和决策支持 网格是一种全新的技术，它结合Ｗｅｂ服务，提出了ＯＧＳＡ 等应用系统，我们设计了一个数据管理中心，保存全校所有部门 （Ｏｐｅｎ Ｇｒｉｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）的体系结构，定义了”网格服 务”的概念。网格服务实际上是一种Ｗｅｂ服务，它提供了一组 收稿日期．２００５—０７—１５ ．本文得到卜海高校网格技术Ｅ－研究院项 接口，解决服务发现、动态服务实例的创建、生命周期管理、通知 目资助（２００３０１．３）。王伟，硕士生，主研领域：网格计算，高性能计算。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３８ 的数据信息。 计算机应用与软件 ２００６生 访问各级数据库系统时，我们使片Ｊ ＯＧＳＡ—ＤＡＩ的中间件。 部署ＯＧＳＡ—ＤＡＩ过程如下：先将陔中间件部署于Ｗｅｂ服务器 所渭数据管理中心，指一个大的组织内部的信息系统是一 个典型的分布式系统，设立管理中心的Ｅｌ的是为管理该组织下 属的各个部门提供一个集中管理平台，管理者可以通过这个平 台管理整个系统，访『口】者则可以从一个统一的界面方便地检索 和订阅各个数据库的数据。数据管理巾心有两种：（１）虚拟数 中；然后，利用ＯＧＳＡ—ＤＡＩ的提供的数据库注册功能，将需要共 享的数据库注册进ＧＤＳＲ（需要提供许多数据库信息，如用户 名、密码、数据库名、端口号等）；注册后，客户端程序可以从ＧＤ— ＳＲ中搜索到我们需要的数据库网格服务地址，即ＧＤＳＲ中的 据管理中心，它不保存任何数据，需要的数据全是从底层数据库 取出的。（２）实数据的数据管理中心，它集成各分系统，收集各 ＧＤＳＦ服务的ＧＳＨ（网格服务句柄）。通过这个服务地址和ＯＧ— ＳＡ—ＤＡＩ的接口ＡＰＩ就可以访问到其中的数据。 该方案的设计优点：（１）ＯＧＳＡ—ＤＡＩ是 一个开源的软件包， 底层数据库的信息，将局部模式的信息转化为全局模式信息存 储起柬。联系到校园信息共亭系统的要求，我们决定采用第二 种。孑Ｆ数据符理中心设汁一个面向全校的全局数据库。同时， 我们在管理中心设立数据仓库，保存过期的数据信息．．利用数 据仓库和伞局数据库的信息，我们町以建立数据挖掘和决策支 持等心用系统，为学校科学管理提供支持。而在这以前，由于数 据分布、系统异构以及缺少大量历史数据，根本无法开发这些应 用系统。 我认为要实现校同信息共享系统主要需解决以下三个方面 的问题：（１）远程异构数据库（包括数据中心全局数据库）提供 统一的数据访问接口，实现系统之间数据交换。（２）数据中心 全局数据库集成全校各部门分系统的信息 （３）系统间的数据 由于结构不ｆ ，需要进行模式转化。这里我们使用基于ＸＭＬ的 数据交换，因为ＸＭＩ 文档具有简单、精确、开放、高效、自描述和 链接灵活等优点，便于通过Ｈ１丫ｒＰ协议传输和跨平台共享。我 们使用了一个基于ＸＭＬ的异构数据交换模型，利用ＸＭＬ进行 数据描述并将ＸＭＬ定义的数据作为远程交换的媒介，从而实现 远程异种数据交换。其中１、３两点是关键，下面主要介绍。 ４数据共享系统结构的设计 从以上分析来看，我们需要在学校行政部门中设立一个新 的部门——数据管理中心．．它可以是一个的部门，也可以 依附于某个现有的部门。数据管理中心从学校信息系统全局出 发，集成各下层部门的系统，建立一个面向全局的数据库，保存 全校师生所有信息。数据中心可以定期从底层各部门数据库中 收集信息。同时，数据管理中心需要有数据验证的功能，它必须 保证它的数据是最新的和最权威的。底层各部门可以从数据中 心定期获取它感兴趣的数据信息，更改自己的数据记录。系统 通过这样来回交互，从而保证了全校信息系统数据一致性，实现 全校信息共享。同时，在数据管理中心，我们将已经过期的数据 导入到数据仓库中。其设计图如图Ｉ所示。 １ 数据共享系统设计结构图 支持多种平台，多种数据库系统，它提供标准的接口。（２）减少 了信息转变的种类。假设原来的系统有ｎ个部门，它１ｆ１之间交 换信息则需要有ｉ＂１（ｎ一１）种信息转换，当部门很多时，系统复杂 度可想而知。而采用该方案，设－－一个数据管理中心，它收集底层 各部门数据，转换为自己的信息结构 别的部门分系统只通过 数据管理中心获取数据，部门间不会有信息交换，减少了信息的 变换的种类，信息转换的种类减少到２ｎ． （３）保证各部门数据 有效性，减少垃圾、错误信息的数量。由于数据中心存有最权威 的数据，从数据中心的得到的信息能保证正确性。因此，一个部 门的错误数据到数据中心时会被更 。别的部门取到的信息会 是正确的。（４）系统是基于Ｇｒｉｄ服务，具有标准化、模块化的结 构，可以任意扩充功能和系统规模。 ５异构数据交换模型的设计 数据管理中心收集数据时，需要将收集到的数据转换成相 应的全局数据库记录。同时，各部门也需要将从管理中心收集 到的数据转换成自己数据库的相应记录。这其中涉及多个异构 系统交换信息，所以，我们使用了一种摹于ＸＭＩ 的异构数据交 换模型。 由于我们使用的ＯＧＳＡ—ＤＡＩ是基十ＸＭＬ，它能够将查询 的ＳＱ［ 语句转换为ＸＭＬ史档，并将关系型数据厍操作后的结 果记录以ＸＭＬ文档形式返还给用户。这中问涉及到以下三个 过程：（１）数据库数据到ＸＭＬ文档的映射；（２）ＸＭＬ文档到数据 库数据的映射；（３）ＸＭＬ数据格式转换；具体的过程此处不做详 细的介绍。 ６系统的安全性 安全性是一个实用的系统的重要构成部分。校园信息共享 系统是以基于Ｇｒｉｄ服务为核心，提供标准的接口供外部实体调 用，这对系统安全性要求很高。由于本系统使用Ｇｒｉｄ技术和 ＧＴ工具包，使用Ｇｒｉｄ的安全平台（ＧＳＩ），提供身份验证、消息加 密、访问控制等多种安全措施，可以有力地保证系统的安全 运行。 ． ７ 结论 基于Ｇｒｉｄ服务的数据信息共享系统是一种解决分：布式、异 构数据库之间数据交换，实现信息共享的较佳的方案。它采用 了Ｇｒｉｄ许多先进的思想和技术，使用ｒ网格数据库服务中间件 ＯＧＳＡ—ＤＡＩ，提出基于ＸＭＬ的异构数据交换的模型来交换数据 信息。通过这些技术的使用，大大方便了校园信息系统的集成 和共享。 （下转第７５页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 苏红顺：埃奇沃斯箱模型的静态图形与动态图形的实现 ７５ 专业厂商来完成，但是目前其学习、开发、运行都属于重量级的 方案；ＪＤＯ属于新发展的一种对象到关系转变的轻量级技术，简 化了开发，值得重点关注，ｆｆｌ在成熟性方面仍有待进一步提高； 以Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ为代表的对象／关系映射工具最近取得了很大的成 功，简单易用，并且成本低．不过由于其非标准使得其难以大量 图６ 应用。不过ＥＪＢ３．０规范融合这些技术的特点将会给我们带来 新的感受。 中的曰的效用曲线的切点，它们的公切线为ＧＨ，两个消费者均 实现了效用最大化；（２）Ｅ点崮定，Ｃ、Ｄ为两个动点，Ｃ向右上 各种持久化方案体现了Ｊ２ＥＥ下的一种开发趋势：复杂的、 方移动的同时，Ｄ向左下方移动。研究者可暂停动画播放，截取 静态图形，以研究Ａ、Ｂ在一定的资源禀赋下进行交换的可能行 为过程，如图５中两个消费者的资源桌赋设为Ｆ点．二者按帕累 托改进准则进行交换的可能方式很多，但交换的区域肯定在闭 弧形三角区域ＦＣＤ内进行，最终结果落在交换契约线上ＣＤ段 的哪个点上取决于二者讨价还价的能力；（３）将Ｆ （ ）（ｉ＝１， ２，３）的值拖入动画中，可看到在ｃ、Ｄ、Ｅ点上消费者曰的横坐标 值和效用值，随动画播放ｃ、Ｄ点这两个值是变动的，适当修改 程序可得更多计算结果；（４）根据帕累托改进准则，交换契约线 上的Ｃ、Ｄ、Ｅ等点不能比较优劣；（５）研究者可以改变两个消费 者的效用函数和二人社会中两种消费品的总量，仿照上面的过 程制作自己所需的箱形图；（６）可仿此作出社会中仅两个生产 者的埃奇沃思箱形图，画出生产契约曲线。 参考文献 ［１］《西方经济学》，黎诣远主编，高等教育出版社，１９９９年７月． ［２］苏红顺 于振英。“Ｍａｔｈｃａｄ２００１在西方经济学中的应用一短期成本 函数”，《计算机应用与软件》，２００４，（Ｉ２）：５８—５９，８９． ［３］苏红顺、吴文胜，“Ｍａｔｈｃａｄ２００１在西方缀济学中的应用一长期成本 函数”，《计算机应用与软件》，２００５，（１）：７７ ７８． （上接第３８页） 参考文献 『１ １ Ｎ，Ｐａｔｏｎ，Ｍ，Ａｔｋｉｎｓｏｎ．Ｖ，Ｄｉａｌａｎｉ。ｅｔ ａ１．，Ｄａｔａｂａｓｅ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｌｎｔｅ． ｇｒａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｇｒｉｄ［Ｒ］，ＵＫ ｅ—Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｕｍｂｅｒ ＵｋｅＳ一２００２—０１，２００２， ［２］Ｂｏｑａ Ｓｏｔａｍａｙｏｒ，Ｔｈｅ Ｇｌｏｂｕｓ Ｔｏｏｌｋｉｔ ３ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ Ｊｓ Ｆｕｔｏｒｉａｌ『ＥＢ／ ＯＬ］，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｌｏｂｕｓ．ｏｒｇ，２００４—０３—１６／２００５—０５—２０． ［３］王操、许云才等，“基于ＸＭＬ和虚拟数据中心的网上城市数据集 成”，《计‘算机工程》，２００３，２９（２１）：６１—６３． ［４］武文忠、李学军等，“基于Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ构建分布式高校信息系统”， 《兰州大学学报（自然科学版）》，２００４，４０（４）：４５ ４８． （上接第５７页） 增加了一定的束缚。另外由于他们目前都不属于Ｊ２ＥＥ规范体 系．大规模使用还是比较困难的，但值得注意的是Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ的 开发者参与了ＥＪＢ３．０规范的制定，在ＥＪＢ３．０中将融汇Ｈｉｂｅｒ－ ｎａｔｅ的一些重要思想。 ２．５ 比 较 ＪＤＢＣ一直是Ｊａｖａ开发人员进行数据访问的基本工具，是 一种成熟、稳定、功能强大的技术，但它本质上只是提供了一些 底层的接口，细节性内容太多，而且新规范里面的功能也越来越 复杂，程序员很难完会掌握；ＣＭＰ Ｂｅａｎ技术代表了一种潮流，隔 离掉与廊用程序业务逻辑无关的底层复杂的东西，这些底层由 重复的事情由专业人员去完成，而开发人员应该面对的是应用 程序的逻辑，但不可否认的是关系数据库技术经过多年的发展 已经非常成熟，各种数据库都有自身的优化技术，使用一个统一 的前端界面似乎并不能完全发挥数据库的强大功能，如何在共 性与个性方面之间求得一致将是不得不面对的一个问题。另外 有些技术似乎更加适合于新系统的开发。 表１是上述几种数据持久化方案的一个简单的比较。 衰１持久化方案的比较 比较项目 ＪＤＢＣ ＣＭＰ Ｂｅａｎ ＪＤＯ Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ 规范、标准 是 是 是 否 数据模型 关系模型 对象 对象 对象 事务处理支持 支持 ＥＪＢ容器自 多种方式 利用ＪＤＢＣ的 动事务处理 事务处理 查询语句 ＳＱＬ ＥＪＢ ＱＬ ＪＤＯ ＱＬ Ｈ ＱＬ 对象化查询 否 是 是 是 运行效率 快 慢 快 快 成熟应用 是 是 否 是 数据源种类 ＲＤＩ￣ＭＳ 结合，与其他技术 支持多 支持多种 ＲＤＢＭＳ 种方式 方式 购买成本 低 高，需要ＥＪＢ 中 免费 容器 可移植性 好 很好 很好 很好 ’ 开发复杂度 高 中 ｄ］ 低 ３总结 Ｊ２ＥＥ下数据持久化技术众多，同时各种技术也在不断演化 和融合，ＪＤＢＣ是各种数据持久化技术的基础，而对象到关系如 何映射则引出了不同的解决方案，并没有一种通用于各种情况 的解决方案。程序员应该根据情况选择适合的方案解决问题，在 保证应用程序稳定、安全的同时提高开发效率以降低成本。 参考文献 ［１］Ｓｕｎ．ｈｔｔｐ：／／ｊａｖａ．ＳＵＢ．ｃｏｎｒ／ｊ２ｅｅ／ｉｎｄｅｘ．ｊ３ｐ． ［２］［美］ＳｕｂｒａｈｍａｎｙａｍＡｌｌａｍａｒａｊｕ， ６树奇。Ｊ２ＥＥ服务器端编程［Ｍ］，北 京：电子工业出版社．２００２．６—７． ［３］Ｓｕｎ．ｈｔｔｐ：／ｊａｖａ．ｓｕｎ．ｅｏｍ／ｐｍｄｕｃｔｓ／ｊｄｂｃ／ｉｎｄｅｘ．ｊｓｐ． ［４］Ｓｕｎ．ＪＤＢＣ３．０ Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ［ｓ］．ｈｔｔｐ：∥ｊａｖａ．ｓｕｎ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｊｄ－ ｂｅ／，２００３． ［５］Ｓｕｎ．ｈｔｔｐ：／／ｊａｖａ．ｓｕｎ．ｃｏｍ／ｐｍｄｕｃｔｓ／ｅｊｂ／ｉｎｄｅｘ．ｊｓｐ． ［６］Ｓｕｎ．ＪＳＲ－Ｏ０００１２ Ｊａｖａ Ｄａｔａ Ｏｂｊｅｃｔｓ（ＪＤＯ）Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ［Ｓ］．ｈｔｔｐ；∥ ＷＷＷ．ｊｅｐ：ｏｒｇ／ａｂｏｕｔＪａｖａ／ｅｏｍｎｍｎｉｔｙｐｒｏｃｅｓｓ／ｆｉｒｓｔ／ｊｓｔ０１ ２／，２００３． ［７］ｈｔｔｐ：∥ＷＷＷ．ｈｉｂｅｒｎａｔｅ．ｏｒｅ－／．２００３．
