网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法技术

本发明专利技术为网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，它首先用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，提供异构数据库资源的全局统一视图；然后用资源注册方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，通过查询映射方法将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问异构数据库的一致接口；最后在包含异构数据库资源的网格环境下，实现从数据库资源注册到使用的全过程，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。本发明专利技术具有好的实用性，资源提供者只需使用客户端程序即可自动完成大部分的注册工作；资源使用者不需要关心真实数据库资源的地理分布、数据库模式、语义信息等就可以通过虚拟数据库服务的一致接口获取所需的异构数据库资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网格
，特别是涉及网格环境下异构数据库的访问和集成技术。
技术介绍
根据现代远程教育公共资源的考古、人文、美术、地质、农业、生物、医药、航空航天 等领域的12个大学数字博物馆，中国教育科研网格计划的大学数字博物馆网格(University Digital Museum Grid，简称UDMGrid)，将分散在中国8个城市的海量数字博物馆资源整合 起来，实现多种资源的互连互通与有机共享，消除标本信息"孤岛"现象。并以数字、文字、 图像、视频、音频、动画、三维模型等形式，通过网格门户为各种不同类型的用户提供"一 站式"标本信息类型的网格服务。由于这些海量数字博物馆标本信息属于多种不同的学科或 领域，各个大学数字博物馆的标本信息主要存储在各自的数据库中，例如SQL Server、Omcle、 DB2等。所以，如何确定网格环境下异构数据库的访问和集成方法(Database Access and Integration,简称DAI)，为用户如何提供异构数据库资源的全局统一视图和一致访问接口， 是UDMGrid面临的关键问题。广义的异构数据库集成可以将分散、异构的数据以统一、 一致的形式表现出来，为用户 屏蔽各种数据在来源和结构等方面的差异，它主要包括异构数据库的访问与狭义的集成。 其中，异构数据库访问主要针对不同数据库之间的互连互通、数据交换与数据共享等问题； 狭义的集成则侧重于屏蔽不同数据库系统在语义方面的异构性，研究如何向用户提供统一的 模式和访问接口等问题。在异构数据库集成的数据仓库方法中，SQL Server提供的数据导入 导出和数据传输服务，可以将不同数据库系统的数据复制到相同的数据库中，消除平台和系 统层的异构性，但它不能消除语义层的异构性。异构数据库集成的虚拟集中方法涉及有全局 统一模式的多数据库系统和无全局统一模式的联邦式数据库系统。全局统一模式一般采用属 性等价的方法，并结合XML Schema和本体(Ontology)技术，在异构数据库集成的方面具 有较好的效果。联邦式数据库系统没有全局统一模式，但支持异构数据库之间的松散耦合关 系，数据库可以通过输入输出模式进行数据访问。随着网格技术及其应用的不断发展，网格环境下异构数据库的访问和集成己经成为网格 研究的重要组成部分。全球网格论坛(Global Grid Forum，简称GGF，)的数据库访问和集 成服务工作组(Database Access and Integration Services Working Group,简称DAIS隱WG)正 致力于网格数据库服务的标准建设，其中包括异构数据库系统的一致访问规范、网格框架中 数据库系统的协同机制等方面。目前该工作组已经提出了网格环境下数据库服务接口的部分 规范，其中涉及关系数据库、XML数据库和索引文件等。英国e-Science网格计划的开放网 格月艮务体系框架数据访问和集成(Open Grid Services Architecture Data Access and Integration, 简称OGSA-DAI)是支持数据库访问和集成的网格中间件，能够支持多种数据库资源的查询、 更新、传输和交付，为数据库资源生成配置文件(例如数据库的类型、JDBC驱动名、URL、 用户名和口令等)，并根据配置文件自动部署GDSF服务，为用户提供数据库的查询和访问 服务。但是OGSA-DAI目前主要侧重于数据库访问服务，其数据库资源注册不包括其它数 据库模式信息。中科院计算机网络信息中心提出了一种基于网格服务的数据库元数据管理框 架，在网格服务(Grid Service)的基础之上，使用轻量级目录访问协议(Lightweight Directory Access Protocol,简称LDAP )存储各数据库的元数据，使用JDBC( Java DataBase Connectivity) 实现异构环境下数据库的统一访问接口，以网格服务方式提供元数据的访问功能。上述异构数据库访问与集成方面的研究工作，对大学数字博物馆网格建设有一定的启发 和借鉴作用，但也存在一些需要进一步探索的问题(1)由于UDMGrid的异构数据库资源 来自各个大学数字博物馆，数据复制方法可能会产生数字标本的版权保护等问题，也可能产 生网格存储资源的浪费。(2)由于为UDMGrid的数据库资源涉及许多不同的学科和领域， 基于数据库元数据方法的网格应用经常要求数据库资源的专业知识。(3) DAIS-WG和 OGSA-DAI的研究工作侧重于多种数据库的访问，难以支持标本信息类型相差较大的异构数 据库集成工作，并且难以描述UDMGrid数据库资源的全局模式。
技术实现思路
根据网格环境下访问和集成异构数据库资源的实际需求和关键问题，本专利技术的目的在 于为网格环境的资源使用者提供异构数据库资源的全局统一视图和一致访问接口，整合网 格节点的异构数据库资源。为完成本专利技术的目的，本专利技术提出了一种网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成 方法(Database Access and Integration in Grid,简称Grid-DAI)，该方法首先提出了 一种模式 复用的虚拟数据库构建策略，根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格资源的各种本体， 利用模式复用的虛拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式为资源使用者提供异 构数据库资源的全局统一视图。然后采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与 虚拟数据库模式之间的映射关系，并且通过査询映射方法，将基于虚拟数据库的査询请求转 换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问异构数据 库的一致接口。最后在包含异构数据库资源的网格环境下，实现了从数据库资源注册到使用 的全过程，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发 者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。本专利技术的优点是在网格系统的异构数据库整合过程中，本专利技术提供了灵活的虚拟数据 库机制，无论是对网格系统构建者，还是对资源提供者，或是对资源使用者，都具有好的实 用性。资源提供者只需要使用客户端程序即可自动完成大部分的注册工作；资源使用者通过 虚拟数据库査询服务即可获得异构数据库资源的全局统一视图，不需要关心真实数据库资源 的地理分布、数据库模式、语义信息等，并且可以通过虚拟数据库服务的一致接口获取其所 需要的异构数据库资源。 附图说明图1是本专利技术的Grid-DAI构建过程图； 图2是虚拟数据库的树林结构图； 图3是虚拟数据库管理器图； 图4是虚拟査询语句转换算法图； 图5是Grid-DAI总体结构图； 图6是异构数据库资源的访问过程图； 图7是虚拟数据库的创建与维护图； 图8是航空航天数字博物馆后台数据库注册结果图； 图9是"一站式"标本信息服务结果图。 具体实施例方式如图1所示，Grid-DAI的构建过程是根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格 资源的各种本体，利用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式生 成异构数据库资源的全局统一视图；采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与 虚拟数据库模式之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于包括以下步骤：步骤１）根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格资源的各种本体，利用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式为资源使用者提供异构数据库资源的全局统一视图；步骤２）采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，并且通过查询映射方法，将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问数据库的一致接口；步骤３）通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小武，赵沁平，潘章晟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]