Agent技術在校園一卡通異構數(shù)據(jù)庫中間件中的應用及研究

文章出處：http://www.sgrivertours.com 作者：姚敏 人氣： 發(fā)表時間：2011年07月19日

        隨著信息網(wǎng)絡的發(fā)展，高校的信息化建設也正逐步進入軌道，作為高校數(shù)字化校園建設的重要基礎建設一一“校園一卡通”工程，同時也是目前高校多校區(qū)發(fā)展的需求。本文主要是針對高校一卡通信息平臺，研究各個應用支撐系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)庫異構問題，并引入Agent技術，應用于這些異構數(shù)據(jù)庫中間件系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫間信息共享和轉換。

    2 相關技術簡介

    2．1 Agent技術

    Agent技術是在網(wǎng)絡技術和Internet發(fā)展以及決策支持系統(tǒng)(NSS)技術的基礎上發(fā)展起來的，具有很強的自主能動性的軟件技術，早在上世紀70年代，人工智能領域就已經(jīng)提出了Agent的概念。它能通過網(wǎng)絡訪問異構的資源，同時具有自主性和學習性，可以不受用戶監(jiān)控、指導的情況下由自己的決策機制，按照一定的規(guī)程遷移，尋找合適的計算資源、信息資源，處理或使用這些資源，代表用戶完成特定任務。

    鑒于Agent在處理問題方面的自治性、社會性、反應性，以及移動性等特點，Agent技術能有效地將分布于不同結點間的異構數(shù)據(jù)庫集成在一起，并提供有效的數(shù)據(jù)集成和管理技術來動態(tài)支持數(shù)據(jù)的共享。

    2．2中間件技術

    中間件是在計算機硬件和操作系統(tǒng)之上，支持應用軟件開發(fā)和運行的系統(tǒng)軟件，它能夠使應用軟件相對獨立于計算機硬件和操作系統(tǒng)平臺。因此中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序，它的主要作用是用來屏蔽網(wǎng)絡硬件平臺的差異性和操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡協(xié)議的異構性，使應用軟件能夠比較平滑地運行于不同平臺上。同時中間件在負載平衡、連接管理和調度方面起了很大的作用。使企業(yè)級應用的性能得到大幅提升，滿足了關鍵業(yè)務的需求。

    按照IDC的分類方法，中間件可分為六類，分別是數(shù)據(jù)訪問中間件、遠程過程調用中間件、消息中間件、交易中間件、對象中間件等。其中數(shù)據(jù)訪問中間件：是為了建立數(shù)據(jù)應用資源互操作的模式，對異構環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)聯(lián)接或文件系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)接的中間件。

    2．3 XML技術

    XML(Extensible Markup Language)是一種可以對信息進行自我描述的語言。它允許定義一套符合自己需要的標記，作為信息傳輸?shù)妮d體。標記用于界定內容。XML語法允許自行定義任意復雜的標記結構。XML使用普通的文本，而不是二進制的數(shù)據(jù)格式，因此具有跨平臺的優(yōu)點。XML的優(yōu)點主要表現(xiàn)為：規(guī)范、簡單、可擴展性、自描述性、簡明性 。

    3 基于Agent的異構數(shù)據(jù)庫中間件應用

    校園一卡通是一個全新的理念，作為學校數(shù)字化校園的基礎建設，在提升學校信息化建設和核心競爭力中起著舉足輕重的作用。校園一卡通的建設目標是為交叉學科建設提供學術平臺；為改善學生培養(yǎng)環(huán)境提供完整的數(shù)字化解決方案；提高學校內部管理系統(tǒng)的效率，建成集成的校園信息系統(tǒng)。

    本文是利用Agent技術的優(yōu)點，將其引入校園一卡通異構數(shù)據(jù)庫中間件系統(tǒng)集成中，其建立的模型如圖1所示。

    3．1模型各部分功能

    (1)管理Agent：它響應用戶Agent發(fā)來的用戶信息和操作請求，承擔著對外來請求進行認證并授權的責任，保證系統(tǒng)運行的安全。具體表現(xiàn)為：

    ①創(chuàng)建和注銷業(yè)務Agent。管理Agent根據(jù)用戶和程序對工作流程的定義和描述，在工作流程實例化的過程中，創(chuàng)建相應的業(yè)務Agent。這些業(yè)務Agent的定義，如任務處理接口等，存放在Agent定義庫中，而它的初始化狀態(tài)和一些執(zhí)行參數(shù)則放在Agent狀態(tài)庫中。這樣，新創(chuàng)建的活動Agent就在管理Agent中完成了注冊，可以在以后的執(zhí)行過程中接收管理Agent的調度。
    ②接收用戶請求并分解任務。接收客戶端發(fā)來的服務請求，然后根據(jù)具體的服務來查詢規(guī)則庫和知識庫， 尋找合適的業(yè)務Agent來協(xié)助完成任務。處理完成任務后接收業(yè)務Agent返回的服務結果， 并將其整合返回給用戶Agent。
    ③對業(yè)務Agent的服務進行管理。管理Agent在收到業(yè)務Agent或者其它Agent的服務請求以后，查詢Agent定義庫中關于各個Agent的相關數(shù)據(jù)，同時根據(jù)Agent狀態(tài)庫中的各個業(yè)務Agent的狀態(tài)和運行時的參數(shù)，返回句柄或者拒絕，并給出拒絕原因。

    (2)元數(shù)據(jù)：包括各局部數(shù)據(jù)庫的模式信息、集成系統(tǒng)的全局視圖信息以及異構模式問的轉換規(guī)則等。元數(shù)據(jù)位于管理Agent所在的同一機器上，這樣對于全局數(shù)據(jù)提取相應的信息，再由管理Agent執(zhí)行。

    (3)業(yè)務Agent：根據(jù)用戶的不同需求，提供不同的業(yè)務處理服務，產(chǎn)生相應的規(guī)則，調用不問的算法將用戶需求轉換成不同的形式．相互協(xié)作，表現(xiàn)同步。它包括接收箭理Agent發(fā)來的請求任務，與各業(yè)務Agent合作通訊，傳輸數(shù)據(jù)訪問Agent返回的服務結果等。具體表現(xiàn)為：①數(shù)據(jù)傳輸管理：主要負責解釋管理Agent發(fā)來的服務請求以及將數(shù)據(jù)庫訪問Agent返回的服務結果傳輸給管理Agent。通過在流套接宇的基礎上一個傳輸通道來完成。 l 務Agent一股處于監(jiān)聽狀態(tài)， 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?，采用雙重確認的機制。 ② 通信管理：主要負責與其它業(yè)務Agent進行通信和協(xié)作。作為通信的中間層，屏蔽了通信的一致性和完整性，使整個系統(tǒng)在通信上有較好的擴展性和靈活性。

    (4)數(shù)據(jù)訪問Agent：采用Agent技術構建數(shù)據(jù)訪問中間件，可以根據(jù)用戶端程序的不同要求動態(tài)連接數(shù)據(jù)庫。它對應各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器，接收和解釋來自業(yè)務Agent的請求， 檢驗業(yè)務Agent的合法性及權限，將服務通過標準接口JDBC傳給數(shù)據(jù)源執(zhí)行，取得數(shù)據(jù)結果后，將其轉換成XML格式傳給業(yè)務Agent。具體表現(xiàn)為：

    ①系統(tǒng)檢測：該模塊主要的功能是實時地監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行狀況和資源狀況。同時它還維護著一張靜態(tài)的系統(tǒng)任務表，當某個任務觸發(fā)條件到來時(如到了某個系統(tǒng)時間)，它就會自動地觸發(fā)系統(tǒng)任務表中指定的任務請求，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)層面上的自動化。
    ②與數(shù)據(jù)庫的連接管理：該模塊管理中間件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫之間的連接，它的功能實現(xiàn)是真正達到數(shù)據(jù)庫類型和位置對上層的應用系統(tǒng)透明、均衡數(shù)據(jù)庫服務器負載根本之所存，使得支持異構數(shù)據(jù)庫更加方便。這種數(shù)據(jù)庫連接方案采用在中間件環(huán)境中命名數(shù)據(jù)庫連接的方式定義可用的連接(邏輯連接)，每個連接指定了(DBMS，DBName，USER，PASSWORD)。每個連接可由一個線程實現(xiàn)，這些連接組成連接池，這些線程于數(shù)據(jù)庫訪問服務啟動時啟動，于服務終止時終止。這種方式有助于減少用戶程序對具體環(huán)境的依賴性。
    ③緩沖池管理：為了不同速率設備之間傳輸進行匹配，都會采用緩沖區(qū)的方式。采用緩沖池一是由于高性能和高可靠性的要求，二是為了提升速度：在進行數(shù)據(jù)庫操作時，會有一些經(jīng)常進行的操作，這些頻繁進行的操作如果能夠被保存下來，就可以節(jié)省很多的時間。采用的實現(xiàn)方法是根據(jù)連接管理中的一個計數(shù)器，執(zhí)行次數(shù)多的才可以進行保留。當客戶的SOL請求到達后，先檢查緩沖區(qū)中有沒有結果的緩存，如果有就直接將結果返I魚J，如果沒有再進行相應的處理。
    ④ 數(shù)據(jù)處理：將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)集提取出來映射成相應的XML文檔，以便傳輸、共享和整合。

    3．2工作流程

    各個Agent相互配合，共同協(xié)作完成任務，其處理過程如下：
    (1)用戶Agent接收請求，首先判斷，是否是已定義的正確接口之一，如果不是，則直接返回用戶錯誤信息；如果是，則執(zhí)行2。
    (2)調用緩沖區(qū)管理，查詢是否已經(jīng)執(zhí)行過這個請求， 如果是，則執(zhí)行5； 如果不是，則執(zhí)行3。
    (3)調用連接管理，看足否有可用的物理連接，如果無，則等待；如果有，則執(zhí)行4。
    (4)進行物理的連接，進行數(shù)據(jù)處理。
    (5)得到的結果， 打包處理，將其傳送給用戶Agent。

    其流程圖如圖2所示。

    4 關鍵模塊實現(xiàn)

    由于子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的異構，它們的數(shù)據(jù)庫模型，或者是信息的組織形式各不相同，這樣給數(shù)據(jù)庫之問的數(shù)據(jù)交換和信息共享帶來了很多問題。本文采用的是將數(shù)據(jù)庫中的記錄集提取出來轉換成XML,文件，這樣便于數(shù)據(jù)的交換和整合以及透明訪問。

    下面以查詢學生學籍管理系統(tǒng)為例，說明如何將數(shù)據(jù)庫中讀取的數(shù)據(jù)轉換成xML文件。數(shù)據(jù)庫采用的是SOLServer 2000，學生學籍管理系統(tǒng)表student表1。

    5 結束語

    本文在高校一卡通中針對校園一卡通中異構數(shù)據(jù)庫的異構問題，結合Agent的技術應用到異構數(shù)據(jù)庫中間件中，設計了一種基于Agent的校園一卡通異構數(shù)據(jù)庫中間件模型，有效地解決學校與銀行以及校內各部門之間所存在的異構數(shù)據(jù)庫之間的關聯(lián)數(shù)據(jù)查詢和共享。