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基于XML的异构数据库数据交换研究

作者 :邬伟强更新时间:2012-11-12

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 (浙江经济职业技术学院, 浙江 杭州 310018 )
摘要:XML以其良好的结构和灵活性迅速成为互联网上数据表示和交换的载体。笔者利用XML实现异构关系数据库间的数据交换,并提出了以纯XML数据库(Native XML Database)为中心交换数据库的原型交换平台。
关键词:XML;异构数据库;数据交换;纯XML数据库

随着信息技术的迅速发展,各类管理信息系统已经成为日常办公不可或缺的部分,许多单位的日常运作完全依赖于管理信息系统。但同一单位内各部门不同的管理信息系统间又有着不同的数据库系统。如何实现不同数据库系统间数据资源的共享,提高现有数据的复用率以提高管理系统的效率,已经成为一个亟待解决的问题。
关系数据库是目前数据库系统的主流,与此同时XML正迅速成为互联网上数据表示和交换的标准,各种关系数据库也开始支持对XML数据的支持。随着XML技术的发展,纯XML数据库已逐渐趋于成熟,利用纯XML数据库作为中心交换数据库,存放标准数据与存档数据已经成为一种良好的数据交换模型。
1 XML与关系数据库
XML与关系数据库的相同之处在于:
(1)提供数据存储:关系数据以数据库系统为手段,XML以文件系统为手段;
(2)提供对数据的直接存取访问:两者都不需要用户关心数据的物理结构;
(3)提供数据的模式描述:XML采用DTD或XML Schema来描述数据的逻辑结构,关系数据库通过关系模式来描述数据的逻辑结构;
(4)提供应用逻辑接口:XML采用SAX(Simple API for XML)和DOM(Document Object Model)来定义应用编程接口,使应用程序能够访问和更新XML文档的样式、结构和内容;关系数据库采用ODBC,JDBC,OLE DB等。
表1是XML与关系数据库之间的一个简单对比:
表1 是XML与关系数据库
关系数据库 XML数据
数据结构 有结构 半结构
模型 关系 半结构化(图或树状结构)
模式 数据目录(系统数据字典中) DTD、XML Schema、Xml-Data
现实样式 简单 丰富可由CSS、XSL等定义
查询语言 SQL XQL、Xpath
查询规范 完备 完备
数据更新 完全支持 通过代理软件支持
事物性 支持 尚不支持
使用性 面向应用 面向应用、面向人

2 XML数据库与关系数据库的转换
一般来说,在XML文档结构与数据库结构之间的相互映射有模板映射与模式映射两种方法。通过XML,可以开发一个抽象中间层,使得一个单位中所有的信息都在这个抽象层中以XML格式进行传送,纯XML数据库便是这个传送枢纽的中心。
XML与关系数据库的映射一般有两种方法:模版驱动映射与模型驱动映射。
2.1 模版驱动映射
基于模板驱动的映射会在一个模板中嵌入带参数的sql命令,用数据传输诸如中间件等实体软件进行处理。基于模板驱动的映射是浅层次映射,以XML文档内嵌的sql执行的数据结果集合为依据,不涉及数据库赖以存在的关系模式或对象模式,当前诸如Microsoft SQL Server 2000等大多数产品都属于模板映射,只能应用于在关系数据库和XML文档之间传递数据,并不支持面向对象数据库之间或关系数据库与对象数据库之间的信息交互。
在XML文档与数据库结构之间并没有预定义的映射关系,只是在模板中嵌入数据库执行指令,该指令由数据库转换中间件来处理。模板映射提供了很大的灵活性。例如,允许嵌套查询,也可以支持编程流程,如loop循环或if判断。
模版生成
模版
……
嵌入指令
模版扫描
指令执行
组合并嵌入结果
XML文档
RMDB
图1 模版映射流程图

2.2 模型驱动映射
基于模型驱动的映射,当把数据从数据库传送到XML文档或把数据从XML文档传送到数据库时,用一个具体模型实现,而不是仅仅依赖内嵌SQL命令,关系数据库依据关系模型,面向对象数据库依据对象模型,而XML文档依据Schemas或DTD。基于模型驱动实现数据在数据库和XML文档间的双向传输的关键是在数据库模式和XML Schemas/DTD之间建立双向映射。具体的思路是把一个XML文档表示为由数据对象构成的树,每一个元素类型和对象模式中的对象相对应,主要在面向对象数据库中使用,当然通过传统的关系一对象模型也可以映射到关系模式中。模型驱动的映射是一种深层次的映射,是模式和模式之间
模型生成
数据模型
数据转换
RMDB
XML文档
图2 模型映射流程图

的映射。图2是基于模型驱动映射的转换方法。
3 纯XML数据库
在数据交换中XML一直作为数据中间载体,随着XML技术的迅速崛起,各大传统数据库厂商也开始在其新的版本中加入了对XML的支持,但一直都只是以XML-Enabled Database的形式支持XML数据,也就是将XML数据映射为表和字段,或者是作为LOB对象处理。随着纯XML数据库(Native XML Database)技术的诞生和发展,利用纯XML数据库作为中心数据库来管理一直作为数据交换中间载体的XML文档已经成为可能。
目前的纯XML数据库有,Tamino、eXist、Neocore、Ipedo等。与目前主流的RDBMS数据库产品不同的是,纯XML数据中的数据不需要映射为平面的关系表,而是复杂的文档存储。它就像中心一样,将满足“XQL(XML查询语句)请求”的信息拖到一个信息集合,并以XML格式返回到信息集中。NXDB区别于传统RMDB的主要优点在于:
(1) 可存储Document-centric和Data-centric的XML;
(2) 很大的灵活性;
(3) 适于处理结构复杂、深层嵌套的数据,适于处理半结构化数据和非结构化数据;
(4) 多种异构数据源的数据共享和集成;
(5) 异构系统间的互操作。
在国外,Tamino等纯XML数据库目前已经成功地应用在电子市场、医院病历管理、电子数据交换(EDI)以及电子供应链管理等领域中。国内的大型图书馆、政府机构、军队、制造业以及电子商务领域也都在尝试移植到纯XML数据库之上,构建相关的内容管理、数据整合/交换、电子出版等应用解决方案。
使用纯XML数据库来管理用于交换的数据,将更有利于灵活快捷的进行管理。同时可以建立统一的公共信息平台,提供数据应用。
4 交换平台设计
利用XML映射将关系数据库转换成XML数据,建立起纯XML公共数据库平台。需要进行交换的以及公共基本数据均存放在纯XML公共数据库平台上,方便进行数据交换并建立统一的服务平台。原型如图3所示。
图3 基于XML DB的交换模型

5 总结与展望
在各类管理软件被普遍使用的情况下,异构数据库间数据交换显得尤为重要。由于XML在数据表示和交换以及纯XML数据库在数据长期存档方面的优势,使得纯XML数据库在数据交换和公共数据平台建立方面必将被广泛使用。

参考文献:
[1]AkmalBChaudhri,AwaisRashid.XML数据管理--纯XML和支持XML的数据库系统[M].北京:清华大学出版社, 2006.
[2]杨剑,唐惠佳,孙林夫,王胜银.基于XML的异构数据交换系统的研究与实现[J]. 计算机工程, 2005,18(31):195-197.
[3]中国XML论坛. http://bbs.xml.org.cn/list.asp?boardid=17.
[4]贾长云.基于XML的异构数据库数据交换的研究与实现[D]. 南京:河海大学硕士论文, 2005.
[5]彭涛,张力.基于本体和XML的数据交换研究[J]. 计算机工程, 2006,1(32):90-92.


Research of the Data Exchanging Based on the Heterogeneous Database of XML

WU Wei-qiang
(Zhejiang Technology Institute of Economy, Hangzhou 310018, China)
Abstract: XML promptly become the carrier of data display and exchanging on the Internet, because of its well structured and flexibility. This article studied the data exchanging in heterogeneous database by using XML, and propose a solution for data exchanging by using Native XML Database as the center database.
Key words: XML; Heterogeneous database; Data exchanging; Native XML database
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