基于 xml 的异构数据库中间件的设计与实现

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1、 王泉 教授王泉 教授 TP311 公开公开 代号代号 10701 学号学号 分类号分类号 密级密级 0877960001 UDC 编号编号 基于基于 XML 的异构数据库中间件的设计与实现的异构数据库中间件的设计与实现 题题（中、英文）（中、英文）目目 Design and Implementation of A Based on XML Heterogeneous Database Middleware 作者姓名 作者姓名 张富强张富强 学校指导教师姓名职称学校指导教师姓名职称 提交论文日期 提交论文日期 工程领域 工程领域 企业指导教师姓名职称企业指导教师姓名职称 计算机技术计算机技术

2、李凤华 教授李凤华 教授 2011 年 10 月 15 日 2011 年 10 月 15 日 西安电子科技大学西安电子科技大学 学位论文独创性声明学位论文独创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人

3、签名： 日 期： 西安电子科技大学西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （保密的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于保密，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘 要 本单位各部门在信息

4、化过程中，不同部门或同一部门在不同时期实施的信 息系统，大都采用了不同的数据库管理系统。这些数据库系统从简单的文件数 据库到复杂的网络数据库，数据资源互联互访困难，资源共享性差，形成了各 自的信息孤岛，致使重复建设、资源浪费等情况越来越突出。因此，如何高效 快捷地实现异构数据库的透明访问，是本单位信息化过程中亟待解决的一个问 题。 本文利用数据库中间件技术为上述问题提供了一个较好的解决方法。本文 首先分析比较了异构数据库互访的有关技术与模式，简单介绍了数据库中间件 等技术的理论知识， 详细讨论了关系数据库与 XML 之间的映射方法。 然后结合 实际情况，设计实现了一个基于 XML 的异构数据库

5、中间件 BoXMLDM。 BoXMLDM 以 XML 作为公共数据模型，采用 Eclipse 平台及 JAVA 语言实 现。BoXMLDM 由数据字典、SQL 解析器、封装器等组成，以 SQL 为输入， 以 XML 为结果， 既实现了异构数据库的透明访问， 也为查询结果的再利用做好 准备。 目前，BoXMLDM 已在本单位内部办公网上成功部署使用，实现了本单位 异构数据源 Access 和 SQL Server 之间的互访。 关键词：关键词：XML Java 数据库中间件 Abstract In the information process, not only different depar

6、tment but also different part in the same department has established various information systems with heterogeneous database systems in different period. These database systems include simple file database, complex network database, and so on. Therefore, they are like separate islands, difficult to

7、interconnect and gain access into each others database, and even more difficult to share data resources. The problem of building redundant project and resources waste is increasingly serious. In order to solve the above mentioned problems, this paper provides a good method through the technology of

8、database middleware. Firstly, this paper briefly introduces XML technologies and theories of middleware, and compares some popular technologies and models of heterogeneous database access. Then it introduces the mapping method of relational database and XML in detail. After that, it presents the des

9、ign and implementation of a “Based on XML Heterogeneous Database Middleware” (BoXMLDM). BoXMLDM takes XML as common data model, and use Eclipse and JAVA to accomplish the target. BoXMLDM includes data dictionary, SQL parser and wrapper etc. It inputs with SQL and outputs with XML, and can allow user

10、s access heterogeneous database and reuse query results freely. At present, BoXMLDM has been implemented in the intranet of our department, and has realized transparent access of heterogeneous data sources between ACCESS and SQL Server. Keyword: XML Java Database Middleware 目 录 第一章 绪论.1 1.1 课题背景1 1.

11、2 国内外研究现状2 1.2.1 国外中间件技术发展概况2 1.2.2 国内中间件技术发展概况3 1.3 论文目标4 1.3.1 实现的目标4 1.3.2 解决的主要问题4 1.4 论文的组织结构5 第二章 相关技术概述.7 2.1 XML技术7 2.1.1 XML简介.7 2.1.2 DTD与XML Schema.9 2.1.3 DOM与SAX 10 2.1.4 CSS与 XSL.11 2.1.5 XPath与XQuery.12 2.2 中间件技术.12 2.2.1 中间件技术简介12 2.2.2 中间件的特点和分类13 2.3 数据库中间件15 2.3.1 数据库访问技术15 2.3.2

12、数据库中间件技术17 2.4 实现异构数据库互访的方法19 2.4.1 传统模式19 2.4.2 中间件模式20 第三章 关系数据库与XML之间的映射21 3.1 映射方法.21 3.1.1 基于模板驱动的映射方法22 3.1.2 基于模型驱动的映射方法23 3.2 关系数据库与XML文档的转换26 3.2.1 从关系数据库向XML文档的转换.26 3.2.2 从XML文档向关系数据库的转换.31 第四章 BoXMLDM的设计与实现.33 4.1 BoXMLDM的开发环境.33 4.2 BoXMLDM的总体设计.34 4.2.1 数据字典.35 4.2.2 SQL解析器36 4.2.3 封装器

13、.36 4.2.4 虚拟数据库与同步器.36 4.2.5 访问控制.37 4.3 BoXMLDM的实现.37 4.3.1 数据字典的建立.37 4.3.2 SQL解析器的实现39 4.3.3 封装器的实现.41 4.3.4 虚拟数据库维护机制与同步器同步策略.44 4.3.5 访问控制策略.45 4.4 BoXMLDM的应用测试.46 第五章 总结与展望.49 5.1 总结49 5.2 展望49 致谢.51 参考文献.53 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题背景 随着因特网（Internet）的快速发展与应用，大型跨国公司的日常办公与业务 管理已经离不开因特网，越来越多的企事业单位和

14、政府部门的日常工作也逐渐更 多地依托于因特网、局域网（LAN）或内联网（Intranet） ，通过网络实现远程支持、 降低运营成本、提高产品竞争力，或通过网络实现办公自动化，提高办公和服务 效率等等。在此过程中，无论是同部门还是跨部门实现信息系统或办公系统的互 联互访，都不可避免地需要访问到各自的数据库，而这些不同部门或同一部门在 不同时期建设的数据库往往是异构的。如何以最小的代价实现对这些存在于各种 数据库的异构数据进行互访，是各类信息系统面临的共同课题。然而，对于现有 的二层或三层架构的信息系统，出于保护原有应用系统投资和保证信息系统平稳 运行的需要，往往无法直接对各个信息系统的数据库进行

15、直接改造。因此，寻找 一个便捷可行、成本低廉的方案，解决原有信息系统各自为政所造成的“信息孤 岛”问题1，是信息化深入发展必然面对和亟需解决的一个重要课题。 中间件（Middleware）技术为解决此问题提供了很好的思路。中间件屏蔽了底 层操作系统的复杂性，使程序开发人员可以面对一个简单而统一的开发环境，并 将注意力集中在自己的业务上，而不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复 工作。而且，中间件带给应用系统的不只是程序开发的简便和开发周期的缩短， 更重要的是，利用中间件技术可以减少信息系统维护、运行和管理的工作量2。数 据库中间件作为连接具体应用与数据库系统的桥梁，在简化不同平台环境复杂性

16、的同时， 也可以实现许多应用功能扩展， 这是操作系统、 数据库管理系统 （DBMS： Database Management System）本身难以做到的3。 本单位各部门自上世纪 80 年代开始逐步将计算机用于办公与管理各个领域。 经过 30 多年的发展， 各部门的信息系统几经升级， 积累了大量有价值的历史数据。 然而，随着计算机技术的不断发展，使得大到部门间的系统、小到一个部门内的 不同系统，都采用了不同的 DBMS。尽管这些 DBMS 能够满足原有数据存储和管 理的要求，但是，随着各部门办公信息化的发展，这些数据库系统资源互联互访 困难，数据资源共享性差，有的甚至根本无法共享，致使重复建设、资源浪费等 情况越来越突出。有时为了在不同系统之间进行数据交换或查询，只能采用 CSV 2 基于 XML 的异构数据库中间件的设计与实现 （Comma Separated Value）等格式将有关数据导入/导出后，通过人工干预的方法进 行处理。这种方法不但