鄭仕勇
(1.賀州學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系,廣西 賀州 542899;)
異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移模型的設(shè)計(jì)與研究
鄭仕勇
(1.賀州學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系,廣西 賀州 542899;)
異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移的模型,包括數(shù)據(jù)的提取、轉(zhuǎn)換、校驗(yàn)、寫入等功能,具有跨平臺(tái)性、易擴(kuò)展性、復(fù)用性等特點(diǎn),可有效解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間數(shù)據(jù)遷移問題。
數(shù)據(jù)遷移;中間件;異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)
目前許多數(shù)據(jù)庫(kù)廠商都提供數(shù)據(jù)遷移的ETL工具,但這些ETL工具在使用時(shí)都存在一定局限性,無(wú)法脫離數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的前端程序而單獨(dú)運(yùn)行,而且遷移過程中手工參與過多,導(dǎo)致出錯(cuò)率較高。因此,我們需要一個(gè)針對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間數(shù)據(jù)遷移的跨平臺(tái)、通用的ETL工具。
異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)間的異構(gòu)性體現(xiàn)在三個(gè)方面:①同一詞義在不同數(shù)據(jù)庫(kù)中表示不一致;②不同的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[1]56;③不同的操作系統(tǒng)。怎樣有效屏蔽源數(shù)據(jù)庫(kù)間的異構(gòu)問題是完成異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的首要問題[2]137-138。
在數(shù)據(jù)遷移過程中,異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,成為數(shù)據(jù)遷移建模的關(guān)鍵所在。解決該問題應(yīng)當(dāng)從數(shù)據(jù)的抽取、格式轉(zhuǎn)換等幾個(gè)方面入手[3]45-46。
數(shù)據(jù)遷移的策略,包括先錄后遷和先遷后補(bǔ)、一次或分次遷移。數(shù)據(jù)遷移策略的選擇主要考慮的是遷移過程中的數(shù)據(jù)量大小、系統(tǒng)切換時(shí)間的長(zhǎng)短、新系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的完整性等幾個(gè)因素[4]182-183。
1.4.1 基本信息的統(tǒng)一
原應(yīng)用系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)不同數(shù)據(jù)庫(kù)組成,轉(zhuǎn)到新系統(tǒng)后要求實(shí)現(xiàn)信息的一致,所以首先得保證基本信息的統(tǒng)一[5]75。
1.4.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一
原有應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)合并后則要求基本信息與業(yè)務(wù)信息相對(duì)應(yīng),能夠定位到所有相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),這就要求對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行合并時(shí)產(chǎn)生統(tǒng)一的主鍵來(lái)實(shí)現(xiàn),并適當(dāng)保留各應(yīng)用系統(tǒng)的原有主鍵,還能分辨出所屬子系統(tǒng)。
在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)遷移過程中,數(shù)據(jù)的抽取必須是跨平臺(tái)的,提供數(shù)據(jù)抽取的接口能與各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)兼容,如SQLServer、Oracle等。所以,使用的數(shù)據(jù)抽取技術(shù)必須與平臺(tái)無(wú)關(guān)。
在進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移時(shí),新系統(tǒng)還沒有正常動(dòng)作,必須保持原應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行,原應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)不間斷產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),所以必須能夠分時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取、清理、整理、整合等遷移工作,并能產(chǎn)生與已遷移數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
通過中間件技術(shù)可以屏蔽底層操作系統(tǒng)的復(fù)雜度,簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)的同時(shí),也提供了更高層的應(yīng)用程序編程接口。使用XML定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?,可?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化。由此本文提出了一種基于XML和中間件,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間數(shù)據(jù)遷移的模型,如圖1所示。

圖1 基于XML和中間件的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移模型
2.1.1 使用了XML作為信息交互的標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)在很多系統(tǒng)在數(shù)據(jù)集成的互操作過程中,都使用XML作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一格式,該方法主要依靠SAX和DOM來(lái)提供應(yīng)用編程接口,依靠Schema和DTD對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行描述,依靠XSL和XSLT技術(shù)來(lái)解決數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換問題,提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率。利用XML的跨平臺(tái)性,創(chuàng)建XML格式與底層異構(gòu)數(shù)據(jù)格式之間的映射關(guān)系,并依靠將相關(guān)的XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫(kù)至XML文檔以及XML文檔至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[6]89-90。
2.1.2 使用了中間件作為數(shù)據(jù)遷移的主體。在客戶端和服務(wù)器端之間增加了具有數(shù)據(jù)庫(kù) /數(shù)據(jù)庫(kù)查詢代理、事務(wù)處理邏輯應(yīng)用服務(wù)等功能的組件。在C/S結(jié)構(gòu)里中間件充當(dāng)了中間層,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院桶踩裕瑴p輕了客戶端和服務(wù)器端的負(fù)載,同時(shí)也解決了傳輸不可靠、跨平臺(tái)等問題[7]7。
2.1.3 使用ODBC建立與數(shù)據(jù)源的連接。目前大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),如FoxPro、SQLserver和Oracle等,都提供了相應(yīng)的ODBC驅(qū)動(dòng)程序,使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有良好的開放性,因此模型可以應(yīng)用到與ODBC兼容的所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換[8]99。
2.1.4 使用了信號(hào)接收檢測(cè)機(jī)制,中間件在接收到數(shù)據(jù)遷移的信號(hào)后開始一次數(shù)據(jù)遷移,所以模型中可使用一次遷移或分次遷移的策略,使本模型得到更加廣泛的應(yīng)用[9]46。
基于XML和中間件技術(shù)的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移模型,是通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換后遷移至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。原有的各個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)之間相互獨(dú)立、接口各異,數(shù)據(jù)格式也不相同。這些異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)通過中間件連接起來(lái),組成一個(gè)有機(jī)的整體。通過XML來(lái)作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和資源的共享。本模型中使用的數(shù)據(jù)遷移策略既適用一次遷移又適用分次遷移,從而滿足實(shí)際應(yīng)用中各種遷移的需要。遷移過程中,新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出遷移信號(hào),中間件接收到信號(hào)后,通過ODBC對(duì)舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取,并將抽取出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的XML文件,再通過ODBC寫入新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中[10]。
該模型中,各部分描述如下:
2.3.1 源數(shù)據(jù)庫(kù)層。一個(gè)或多個(gè)舊應(yīng)用系統(tǒng)的操作系統(tǒng)平臺(tái)以及應(yīng)用系統(tǒng)的DBMS,這些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間相互獨(dú)立,如 Acees,Oracle,SQL Server,DB2等。對(duì)各個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問,是通過ODBC來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
2.3.2 中間件層。中間件介于系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件之間,使得應(yīng)用軟件具有一定的獨(dú)立性。用戶在新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)端發(fā)出數(shù)據(jù)遷移信號(hào),源數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)經(jīng)過中間件處理后遷移至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此,中間件層是本模型的核心部分。主要利用ODBC接口建立與源數(shù)據(jù)庫(kù)的連接,進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取。將來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的XML文檔,然后通過一定的規(guī)則從XML文檔中提取數(shù)據(jù),再利用ODBC接口把這些數(shù)據(jù)寫入新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
2.3.3 目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)層。包括新的應(yīng)用系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫(kù)。在遷移過程中向中間件層發(fā)出遷移信號(hào)并接收完成信號(hào)。
2.3.4 舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)即舊的業(yè)務(wù)系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)庫(kù),可能是基于同一平臺(tái)或不同平臺(tái)、同一類型或不同類型的、單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.3.5 舊系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)遷移后的數(shù)據(jù)補(bǔ)錄、校驗(yàn)階段,為需要補(bǔ)錄的數(shù)據(jù)和作為校驗(yàn)的特殊樣本提供原始數(shù)據(jù)作為參照。
2.3.6 遷移前期調(diào)研。數(shù)據(jù)遷移前期的調(diào)研包括:對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明(如數(shù)據(jù)的存放方式、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度);整理新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)字典;對(duì)舊系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異分析;建立新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表的映射關(guān)系、制定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與遷移過程中的應(yīng)急方案等。
2.3.7 新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。在本模型中,新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)即目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。在遷移過程中向中間件發(fā)送遷移信號(hào),存儲(chǔ)遷移后的數(shù)據(jù),并接收數(shù)據(jù)遷移完成信號(hào)[11]46。
2.3.8 新系統(tǒng)。數(shù)據(jù)遷移后的校驗(yàn)是對(duì)遷移工作的檢查,數(shù)據(jù)校驗(yàn)的結(jié)果是判斷新系統(tǒng)能否正式啟用的重要依據(jù)[12]。新系統(tǒng)根據(jù)在數(shù)據(jù)遷移后,根據(jù)舊系統(tǒng)提供的原始數(shù)據(jù)和前期指定的校驗(yàn)、補(bǔ)錄方案以及業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換規(guī)則,對(duì)數(shù)據(jù)遷移結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)、補(bǔ)錄工作。
前面介紹了模型的總體功能和層次結(jié)構(gòu),為進(jìn)一步加深對(duì)其理解,下面簡(jiǎn)要介紹一下模型中數(shù)據(jù)遷移的流程,如圖2.2所示。

圖2數(shù)據(jù)遷移流程圖
該模型中數(shù)據(jù)遷移流程主要分以下幾個(gè)步驟:
2.4.1 數(shù)據(jù)遷移前期對(duì)新、舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)研,制定數(shù)據(jù)補(bǔ)錄方案和新舊數(shù)據(jù)庫(kù)映射關(guān)系。
2.4.2 針對(duì)新系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。若待遷移數(shù)據(jù)已存在新系統(tǒng)中則轉(zhuǎn)步驟7);若不存在,則發(fā)出遷移信號(hào)。
2.4.3 中間件接收到數(shù)據(jù)遷移信號(hào)后,建立與源數(shù)據(jù)庫(kù)的連接,并提取數(shù)據(jù)。
2.4.4 結(jié)合步驟1)生成的新舊數(shù)據(jù)庫(kù)映射關(guān)系,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換生成XML文檔。
2.4.5 對(duì)XML文檔進(jìn)行校驗(yàn)無(wú)誤后,將數(shù)據(jù)導(dǎo)入目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.4.6 若中間件發(fā)出完成信號(hào),則轉(zhuǎn)入步驟7);若沒有發(fā)出信號(hào),則轉(zhuǎn)入步驟2)。
2.4.7 對(duì)遷移結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn),若數(shù)據(jù)不完整,則轉(zhuǎn)入步驟8);若數(shù)據(jù)完整,則結(jié)束遷移過程。
2.4.8 結(jié)合步驟1)生成的數(shù)據(jù)補(bǔ)錄方案進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)錄后,轉(zhuǎn)入步驟6)。
如何將不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式是異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)遷移的關(guān)鍵[9],這里我們使用中間件來(lái)屏蔽各數(shù)據(jù)源之間的差異,將異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式,并遷移至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中[13]23。
數(shù)據(jù)遷移中間件模型的設(shè)計(jì)原則:
2.5.1 具有易擴(kuò)展性。由于數(shù)據(jù)遷移所涉及到的源數(shù)據(jù)庫(kù)不止一個(gè),所以本中間件必須具備易擴(kuò)展性能,以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)源增減時(shí)的需要。
2.5.2 盡量減少宕機(jī)時(shí)間。很多企業(yè)單位(如社保、證劵、銀行、監(jiān)測(cè)等)在新舊系統(tǒng)切換過程中宕機(jī)時(shí)間很緊。因此,本數(shù)據(jù)遷移中間件只有盡可能的縮短宕機(jī)時(shí)間,才能在更廣泛的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。
本數(shù)據(jù)遷移中間件模型的詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖3

圖3中間件的模型
該中間件模型的數(shù)據(jù)抽取器是通過ODBC接口實(shí)現(xiàn)與源數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接,從而獲取源數(shù)據(jù)庫(kù)的表和字段的信息,這些數(shù)據(jù)信息根據(jù)事先定義的XML文檔結(jié)構(gòu)生成一個(gè)臨時(shí)的XML文檔。該臨時(shí)XML文檔通過一定的映射關(guān)系,經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后,生成目標(biāo)XML文檔。然后使用事先創(chuàng)建的XML Schema文檔對(duì)目標(biāo)XML文檔的合法性及文檔結(jié)構(gòu)等進(jìn)行驗(yàn)證,無(wú)誤后方可將目標(biāo)XML文檔中各元素及元素值提取出來(lái),再通過數(shù)據(jù)寫入器將所提取的信息寫入目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中,從而完成XML文檔中的數(shù)據(jù)到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。
中間件的具體工作步驟:
步驟一:信號(hào)檢測(cè)器接收到數(shù)據(jù)遷移開始的信號(hào)。
步驟二:數(shù)據(jù)提取器對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)提取,提取出的數(shù)據(jù)按照事先定義的XML文檔結(jié)構(gòu)生成一個(gè)臨時(shí)的XML文檔。
步驟三:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過事先制定的 XSL Transform文檔,將臨時(shí)的XML文檔轉(zhuǎn)換成目標(biāo)XML文檔。
步驟四:XML文檔校驗(yàn)器通過事先制定的XSD文檔,驗(yàn)證目標(biāo)XML文檔的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)值、文檔結(jié)構(gòu)等是否合法。
步驟五:數(shù)據(jù)寫入器提取目標(biāo)XML文檔中的元素及元素值后,通過ODBC接口將數(shù)據(jù)輸出至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中[14]78-79。
步驟六:信號(hào)檢測(cè)器發(fā)出數(shù)據(jù)遷移完成信號(hào)。
基于模型中的多個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)的差異,數(shù)據(jù)異構(gòu)程度大,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)間無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。因此,模型中存在的主要問題就是如何有效的解決異構(gòu)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換。這里我們使用XML作為數(shù)據(jù)表示和傳輸?shù)慕y(tǒng)一格式,有效屏蔽數(shù)據(jù)的異構(gòu)性,從而完成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)遷移。而如何實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫(kù)中的異構(gòu)數(shù)據(jù)與XML格式的轉(zhuǎn)換,以及把XML文檔寫入目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中成為本模型的關(guān)鍵。我們將使用ODBC作為XML技術(shù)的中間件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)連接的橋梁來(lái)解決數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換問題[15]36-37。
本模型以中間件作為數(shù)據(jù)庫(kù)遷移過程中數(shù)據(jù)處理的中介機(jī)制,優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
2.7.1 跨平臺(tái)性。在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,客戶端的軟、硬件配置千差萬(wàn)別,跨平臺(tái)性使本模型具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。其中,XML具有數(shù)據(jù)來(lái)源的多樣性和多種應(yīng)用的靈活性、適應(yīng)性,可將各個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、遷移。因此XML的應(yīng)用是本模型具有跨平臺(tái)性的保證[9]46。
2.7.2 易維護(hù)性和易擴(kuò)展性。模型使用中間件技術(shù),其中大部分的應(yīng)用均集中在中間件層,從而使開發(fā)、維護(hù)過程中的大部分工作可以在中間件完成,無(wú)需考慮客戶端的系統(tǒng)狀況,僅在調(diào)用和調(diào)試時(shí)涉及到客戶端。新、舊系統(tǒng)與中間件層之間使用的是標(biāo)準(zhǔn)接口,因此可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要增減參與數(shù)據(jù)遷移的源數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量。
2.7.3 復(fù)用性。模型中使用的是分次遷移的策略,因此可視實(shí)際應(yīng)用的需要進(jìn)行一次或多次數(shù)據(jù)遷移,應(yīng)用范圍更廣。
本文設(shè)計(jì)的基于XML的數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠和較快速的遷移,但由于不同應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)量差異大,且有很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),如何進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遷移的速度還有待更深入研究。
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The Research and Application of the Heterogeneous Database’s Migration Data Migration Model
ZHENGShi-yong
(Department of Computer Science and Engineering,Hezhou university,Hezhou Guangxi 542899)
This page targeted at the problem in heterogeneous database migration process,and proposes a data migration model of a heterogeneous Database based on XML and Middleware technology.The model with features of cross-platform,easy extensibility,reusability and so on,which achieve the data migration problem.
Data migration;Middleware;Heterogeneous database
TP391
A
1673-8861(2012)02-0132-04
2011-12-10
鄭仕勇(1983-),男,廣西桂林市人,賀州學(xué)院助教,碩士。主要研究方向:數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。
賀州學(xué)院科研項(xiàng)目(2011ZRKY08)。