基于CORBA的分布式异构数据库信息检索模型_在高校数字图书馆中的应用研究.pdf

基于 CORBA 的分布式异构数据库信息检索模型 在高校数字图书馆中的应用研究 毛黎莉 潘建图 摘 要 从我国高校数字图书馆的现状来看 由于长期 各自相对独立的发展 造成了各高校数字图书馆在系统平台 和软件架构上的异构 成为实现网络化 区域化的一大障碍 根据目前这种现状 本文提出了一个基于 CORBA 中间件的 分布式异构数据库的信息检索模型 该模型基于现有网络及 数字图书资料数据库系统 在VisiBroker提供的ORB的基础 同上为外部用户提供统一接口透明地访问分布在各地域的异 构数据库 从而实现分布式异构数据库系统间的统一检索 关键词 CORBA ORB异构 分布式 一 前言 目前在教育领域中 发展网络教育的核心问题之一是网 络教学信息资源库的建设 高校我数字图书馆作为重要的教 育资源 已经成为现代教育研究和计算机应用研究的一个重 要领域 当前在各大高校已建立的数字图书馆中 各自都有一 套独立的管理维护系统 在各高校之间很难形成一种资源的 共享 其中最主要的原因是各高校在发展各自的数字图书馆 时主要考虑自身的教学需要 却忽略了与外部可能的协作 在 经历一段较长的发展时间后 各高校都拥有了一个庞大的数 据库 而这些数据库往往是建立在不同操作系统 数据库平台 之上的 基于中间件技术的高校数字图书馆系统中分布式异 构数据库的信息检索模型 能够为高校数字图书忱系统中实 现分布式异构数据库的信息检索功能提供一个可行性的方 案 使得各大高校间的图书资源能够得到最大限度的共享 为 教育资源建设提供方便 二 中间件技术 从计算机软件系统的结构层次来讲 中间件是位于平台 和应用之间的通用服务 这些服务具有标准的程序接口和协 议 针对不同的操作系统和硬件平台 它们可以有符合接口和 协议规范的多种实现 目前比较流行的中间件主要有 OM G 的 CORBA 微软的 COM DCOM和Sun公司的Java EJB 1 基于 CORBA 的中间件 CORBA 技术规范是 OMG Object M aagement Group 的 产品 CORBA 的目标从一开始就是为了解决机器间通信的 问题 因此它是一种远程体系结构 CORBA标准主要分为三 个层次 对象请求代表 公共对象服务和公共设施 最底层是 对象请求代表 ORB Object Request Broker 规定了分布对 象的定义和语言映射 实现对象间的通讯和互操作是分布对 象系统中的 软总线 在ORB之上定义了很多公共服务 可 以提供诸如位置服务 命名服务 事务服务 安全服务等各咱 各样的服务 最上层的公共设施则定义了组件框架 提供可直 接为业务对象使用的服务 规定业务对象有效协作所需的协 议 由于CORBA提供了跨语言 跨平台 甚至跨开发商的互 操作 使其成为了目前主流的分布式对象平台 2 基于 COM DCOM 的中间件 微软官方称COM为组件对象模型 Component Object Model 有 时又 被 称 为 公 共 对 象 模 型 Common Object Model 它是一种能跨语言与进程边界的体系结构 1996 年 底 微 软又 在 COM 的 基础 上引 入了 DCOM Distributed Component Object Model DCOM是一套基于RPC机制的 COM技术扩展 它使COM对象具有分布式功能 能够支持 在局域网 广域网甚至 Internet 上不同计算机的对象之间的 通讯 3 基于EJB的中间件 按照SUN和JavaSoft对Java的界定 Java是一个应用 程序开发平台 它提供了可移植 可解释 高性能和面向对象 的编程语言及运行环境 EJB Enterprise JavaBean 是 Sun 公 司于 20 世纪 90 年代末推出的Java企业级解决方案和分布式 计算的重要组成部分 EJB 的服务和客户则是建立在 RMI 之 上的 4 中间件的区别与比较 虽然DCOM提供子与CORBA相同的软件集成功能 但 DCOM 最大的一个缺陷是它对 Windows 平台依赖性 而 CORBA 提供的软 件集成功能适用于 Windows 平台和 非 Windows平台 当然也能跨平台使用 CORBA的发展起点是 面向编程 而DCOM是起源于 文档结构的OLE 这使 得 CORBA 定义的接口比 DCOM 的更容易理解 得益于这种简 单定义的基于编码层的接口 采用 CORBA 的用户能创建可 32 Microcomputer Applications Vol 19 No 11 2003 开发应用 微型电脑应用 2003 年第 19卷第 11 期 潘建图 上海师范大学数理信息学院 上海 200234 毛黎莉 上海师范大学数理信息学院 硕士研究生 上海 200234 靠的应用集成 尤其是集成一些抽象的不易被协调改动的程 序或系统的时候 相反 DCOM 提供的是复杂和不明了的基 于 C 函数的二进制码编程接口 EJB 也能为软件的集成 提供可能 但集成只应用于JAVA兼容的软件 而且集成只能 在纯 JAVA 的环境中才能很好的进行 这样 对不同语言的应 用软件集成几乎成为不可能 因此 通过各方面的综合比较与优势分析 在本系统中选 用基于CORBA的中间件来解决高校数字图书馆中分布式异 构数据库的信息检索问题 三 分布式异构数据库的信息检索模型 1 系统模型体系结构 分布式异构数据库的信息检索系统模型是依托现有网络 布局 利用目前已完成或建设中的数字图书数据资源 建立在 分布的 异构的网络数据库系统模型之上的 该系统模型的体 系结构如图 1 所示 图 1 系统模型体系结构 根据图中所示 该系统模型体系结构主要由网络 数据 库 ORB Web 服务器和客户组成 系统使用现有网络 无需 另行设计 集成新的网络环境 各数据库系统基本由各个学校 自行管理维护 它们可以是建立在不同操作系统 不同数据库 管理系统之上的异构数据库系统 用户和Web应用服务器以 及数据库系统可以存在于网络中的任何一个地方 符合了目 前各高校数字图书系统的网络分布情况 ORB 负责完成客户 端和服务器对象之间的透明通信 用户可以通过网络透明访 问 检索各高校的数字图书资料 获取所需信息 作为高校一 方 可以自行管理自已的数字图书馆系统 不受其他因素的制 约 简而言之 该系统模型具备以下几个特点 透明地实现分布式 异构数据库访问 各个数据库系统 可能运行在某些方面 Windows Linux 或 Unix 环境下 客户 端能以统一的接口访问分布在各个地域的异种数据库 客户端的应用软件简洁 可以对客户端的数据库访问请求进行有效的负载均衡 及安全保护 系统软件具有良好的可扩展性 可复用性及可移植性 2 基于 CORBA 中间件的构架 基于CORBA中间件构架模型的核心在于如何实现客户 对分布式对象的自动定位 从而使得客户和应用服务器透明 地进行交互 CORBA 作为一种分布式系统的通信标准 为该 模型的构建提供了技术上的支持 基于 CORBA 中间件的四 层模型如图 2 所示 图 2 基于CORBA中间悠扬的四层模型 ORB 核心提供了客户 对象实现之间透明通信的方 法 它可以屏蔽对象位置 实现方法 状态和通信机制等 在客 户和服务器之间来回传递方法调用和信息 对象适配器位于ORB核心和对象实现之间 负责服务对 象的注册 对象引用的创建和解释 对象实现的服务进程的激 活和冻结 对象实现的激活和冻结以及客户请求分发 IDL STUB 存根 负责对客户请求的编码 并把请求发送 到服务端 然后对接收到的处理结果进行解释 把结果或错误 信息返回给客户 IDL SKELET ON 框架 对客户的请求进行解码 调用所 请求的对象的方法 并执行该方法 同时把执行结果或错误信 息编码后返回给客户 从图 3 中网络环境虚线框来看 IDL STU B 使客户端程 序与客户端 ORB 相连接 IDL SKELETON 使服务器端程序 与服务器端ORB相连接 这两个处于不同地址范围 不同安 全策略等条件之下的ORB之间必须实现互操作 才能保证通 信及数据检索的正常 ORB提供了对角透明地发出和接收请 求和回答的机制 在异构分布环境下 ORB 提供在不同机器 上的应用之间的互操作性 即客户机和服务器对象在不同的 ORB内透明地发出和接收请求 为实现互操作性 客户端与 服务器端的ORB之间用GIOP General Inter ORB Protocol 通用 ORB 间协议 和 IIOP Internet Inter ORB Protocol Internet ORB 间协议 进行通信 协议指定了 ORB 通信所必 须的传送语法和一系列信息格式 3 与 VisiBroker 结合的实际模型构建 本系统模型采用 Java 语言来实现 CORBA 的分布式应 用 由于Java可以跨越各应用平台 以及Java技术本身所具 33 Microcomputer Applications Vol 19 No 11 2003 开发应用 微型电脑应用 2003 年第 19卷第 11 期 有的可移植性 可解释性 高性能和面向对象的编程语言及运 行环境等特性 使得它在开发网络环境下的分布式多层结构 应用软件时有着其他开发语言不可比拟的优势 根据目前各高校数字图书馆系统分布状况 系统实际需 要以及 VisiBroker 提供的功能强大的服务 实际构建出了如 图 3 所示的基于 VisiBroker 构建的实际 CORBA 系统模型 图 3 基于 VisiBroker 构建的实际 CORBA 系统模型 如图所示 基于该模型的数字图书馆系统是分散于网 络的各个地方的分布式数据库系统 用户通过Web上的统一 检索界面从所选择要检索的高校图书数据库中检索需要的图 书信息 该界面由JSP及JavaBeans来实现 在Web服务器上 选用 VisiBroker For Java 软件为该系统模型提供高效的 可 靠的 健壮的 ORB 通信平台 Web 服务器上使用 Gatekeeper 来允许可互相驻留在Web服务器上的对象发出操作请求 并 接收对象的回调 利用 Smart Agent 搜索并定位已注册的 CORBA对象 为客户端程序和服务端对象通信建立连接 并 提供 CORBA 对象负载平衡和容错能力 该系统中 并不使用常用 的N aming Services 而 使用 URL Naming Service 来 获得 对 象的 引 用 URL Naming Service 允许将一个 URL 与一个对象的可互操作的对象引用 IOR相关联 一旦将URL绑定到对象后 客户应用程序就可 以指定字符串形式的 URL 而非对象名字来获取该对象的引 用 URL Naming Service支持任何由Java运行环境支持的 URL 模式 如 http ftp 或 file 之所以使用 U RL Naming Service是为了能够使客户端检索系统能够比较清楚地 方便 地来访问所需的数据库资源 对于客户端检索系统而言 只要 知道加入到该系统模型中的各个数据服务端的 IP 地址及访 问端口即可 且网络的特点保证了该IP地址和访问端口的组 合一定是唯一的 而使用 Naming Service 机制 则必须在该名 字空间中给予各数据服务端不同的 名字 并在服务端程序 及客户端程序中指定该 名字 链接来实现对象的引用 虽然 利用Naming Service机制也能完成此系统的功能 但对于本 系统模型动态的特性来说并不适用 高校数字图书馆之间的 互联将是一个动态增加的过程 即一开始不可能将所有学校 的数字图书馆都添加到该统一检索系统中 而是根据各校的 需求动态增加的 该模型希望能够达到 一次编写 多次适用 的效 果 因 此选 用 U RL Naming Service 而使 用 Naming Service 机制则会牵涉到程序的再编译 Borland Security Service 与 VisiBroker 紧密集成在一起 提供客户端和服务端之间的安全连接 本系统模型将利用 Borland Security Service 提供的特性 使用 Java 语言来创建 客户端和服务端的安全连接 四 系统模型在教育资源建设中的应用 本文探讨来实现的分布式异构数据库的信息检索系统模型 对于目前各高校的数字图书馆系统的集成来说是具备其优势 的 提供了基于现有资源的集成方案 充分满足了各校自行管理的要求 利用此系统模型方案与现有各数字图书数据库提供的 检索接口相结合 能够开发并提供给用户方便统一的检索界 面 将来 当高校间 社会上各分布式数字图书馆体系实现集 成后 它将提供给用户的不仅是一个巨大的教学资源库 教育 资源网格 同时也是一个终身学习的环境 通过数字图书馆可 进行个性化 主动 开放的学习 它还将形成以知识传播知识 创新为目的的社会知识教育服务体系 参考文献 1 Robert Orfali Dan Harkey Client Server Programming with Java and CORBA 1997 2 object Management Group The Common Object Request Broker Architecture and Specification Revision 3 0 http www omg org corba 3 K Fleming S Aslam M ir J Damstra M Vilicich Distributed Transaction using CORBA 4 Distriuted