數(shù)字校園中的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換技術(shù)研究

董啟雄++唐清安++穆道生

摘 要：進入二十一世紀以來，伴隨著“211”、“985”等重點工程的實施，大多數(shù)高校都建成了比較完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，形成了具有一定數(shù)量及規(guī)模的服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)中心；建設(shè)了一批基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)以及一批各具特色的教育信息資源，數(shù)字校園建設(shè)與應(yīng)用正方興未艾。本文介紹了數(shù)字校園的總體架構(gòu)，論述了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換在數(shù)字校園體系中的重要作用，分析了當前數(shù)據(jù)交換的主要方式、性能優(yōu)劣及適用場合。

關(guān)鍵詞：數(shù)字校園；數(shù)據(jù)交換；性能分析

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2015）13-0067-02

一、數(shù)字校園的基本構(gòu)成

我國的數(shù)字校園建設(shè)雖然起步晚，但是由于政府的強力支持、各院校的積極參與并參照了國外數(shù)字校園的建設(shè)經(jīng)驗，數(shù)字校園建設(shè)發(fā)展迅猛。進入二十一世紀以來，伴隨著“211”、“985”等重點工程的實施，大多數(shù)高校都建成了比較完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，形成了具有一定數(shù)量及規(guī)模的服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)中心，建設(shè)了一批基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)以及一批各具特色的教育信息資源，數(shù)字校園建設(shè)與應(yīng)用正方興未艾。

從總體上來看，數(shù)字校園大致可以分為以下三大部分，即基礎(chǔ)設(shè)施（信息網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、信息終端）、基礎(chǔ)平臺（統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺、統(tǒng)一身份認證平臺、統(tǒng)一門戶平臺、統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫）和應(yīng)用系統(tǒng)（如教務(wù)管理、學(xué)生工作、財務(wù)管理、人事管理、教學(xué)平臺、公共服務(wù)、一卡通等），如圖1所示。

二、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換

開展信息化建設(shè)以來各院校開發(fā)部署了大量的應(yīng)用系統(tǒng)，有很多系統(tǒng)至今仍在發(fā)揮著重要作用。但是由于歷史的原因，這些應(yīng)用系統(tǒng)大多偏重于本單位、自身業(yè)務(wù)的工作流程以及數(shù)據(jù)的信息處理，普遍缺乏有效的總體規(guī)劃和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，因此這些系統(tǒng)通常是封閉、自治、異構(gòu)的，形成了數(shù)據(jù)不一致、信息不共享、安全難保障、應(yīng)用難集成的局面。

因此，必須建立一種能夠有機、高效地整合應(yīng)用系統(tǒng)的機制，包括新建設(shè)的以及過去不同時期建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)，解決教育信息化過程中應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和信息互通問題。

數(shù)字校園的出現(xiàn)徹底改變了傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)模式，它實現(xiàn)了統(tǒng)一的數(shù)字校園門戶、統(tǒng)一的身份認證、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換與共享，能夠有效地消除“信息孤島”。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換以校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，以國家和教育部的相關(guān)標準為依據(jù)，在涵蓋全校共同業(yè)務(wù)的統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（包括人員基本信息、設(shè)備基本信息、教學(xué)信息、科研信息等）上，構(gòu)建通用、靈活、高效的數(shù)據(jù)交換體系，打破當前多部門基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分治、孤立的局面，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的抽取、過濾、存儲、管理，從而形成完整、統(tǒng)一的全校數(shù)據(jù)視圖，為包括基于不同平臺、采用不同技術(shù)、異構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)提供松耦合的數(shù)據(jù)交換和信息共享，提高教學(xué)、科研、行政管理和決策分析的綜合效率和公共服務(wù)水平。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換應(yīng)實現(xiàn)的主要功能包括：

（1）元數(shù)據(jù)管理。在數(shù)字校園中元數(shù)據(jù)是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)關(guān)系等的描述信息，是數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)。

（2）集中管理。控制各交換節(jié)點（應(yīng)用系統(tǒng)、統(tǒng)一交換平臺、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫）間數(shù)據(jù)交換權(quán)限、規(guī)則、路徑，提供數(shù)據(jù)交換全過程的可視化配置手段。

（3）支持主流的數(shù)據(jù)庫，如Oracle、MS SQL Server 等，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)集成與協(xié)同，并保證多數(shù)據(jù)庫（異構(gòu)或同構(gòu)）之間的全局事務(wù)一致性。

（4）支持多種數(shù)據(jù)交換策略，如事件觸發(fā)，定時任務(wù)、按需觸發(fā)等以滿足不同的交換需求。

（5）具備完善的日志管理機制。監(jiān)控交換任務(wù)的全過程并記入日志，為管理人員進行性能分析和故障判斷提供直觀詳實的數(shù)據(jù)。

（6）支持集群部署和負載均衡，確保無單點故障，提供可靠、高效服務(wù)。

三、數(shù)據(jù)交換的主要方式及性能分析

最早的數(shù)據(jù)交換為直接的“點對點”形式，在這種方式下必須為系統(tǒng)中的每個交換進行定制開發(fā)，但是隨著集成的系統(tǒng)變多，開發(fā)及后期維護的工作量就會急劇增加，因此這種效率低下的方式無法滿足數(shù)字校園中大量的應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換需求。

隨著EAI、SOA、ESB等技術(shù)的出現(xiàn)，以及各行業(yè)信息化進程的加速，數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)集成技術(shù)日益成為研究與應(yīng)用的熱點領(lǐng)域，出現(xiàn)了多種高效、通用的數(shù)據(jù)交換方式，主要有數(shù)據(jù)庫ETL（Extract Transform Load）工具、第三方ETL工具和Web服務(wù)三種方式。

1.基于數(shù)據(jù)庫ETL工具的數(shù)據(jù)交換

大型的商用數(shù)據(jù)庫通常都會提供ETL工具（如Oracle的ODI、SQL Server的SSIS和人大金倉的KDI等）。以O(shè)DI為例，它可以提供靈活的數(shù)據(jù)獲取方式，包括數(shù)據(jù)庫變化的數(shù)據(jù)捕捉、觸發(fā)器、自定義標志位、基于日志的Logminer等方式，并可以采用數(shù)據(jù)庫的內(nèi)置客戶端命令抽取、過濾和加載數(shù)據(jù)，從而獲得高性能、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)交換。

2.基于第三方ETL工具的數(shù)據(jù)交換

第三方ETL工具（如Informatica Powercenter、Kettle等）提供獨立的數(shù)據(jù)交換引擎，支持多種通信協(xié)議，封裝具體的數(shù)據(jù)訪問、傳輸過程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換節(jié)點（應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與公共數(shù)據(jù)庫，或者數(shù)據(jù)文件與公共數(shù)據(jù)庫）之間的數(shù)據(jù)映射、轉(zhuǎn)換、清洗、傳輸及存儲功能。

3.基于Web服務(wù)的數(shù)據(jù)交換

基于Web服務(wù)的數(shù)據(jù)交換是一種采用SOA架構(gòu)的、分布式環(huán)境下的異構(gòu)系統(tǒng)集成技術(shù)，它采用了標準的XML、SOAP、WSDL、UDDI等協(xié)議，具有開放、分布、標準化等特點，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)交換功能的封裝、注冊、發(fā)布及調(diào)用。在統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺中能根據(jù)元數(shù)據(jù)自動構(gòu)建出基本的數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)高效、快捷的服務(wù)構(gòu)建，從而達到異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)間松散耦合、與平臺無關(guān)的交互與協(xié)同。由于統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)接口是規(guī)范、公開、穩(wěn)定的，因而可將應(yīng)用系統(tǒng)或數(shù)據(jù)平臺升級對數(shù)據(jù)交換的影響降低到最小，整個體系具有良好的可擴展性。

以上三種數(shù)據(jù)交換平臺均能完成同構(gòu)、異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)抽取、格式轉(zhuǎn)換、內(nèi)容過濾、內(nèi)容轉(zhuǎn)換、可視化管理監(jiān)控等方面功能，但是由于采用的技術(shù)不同，它們在數(shù)據(jù)交換效率、數(shù)據(jù)質(zhì)量上的性能有所差異，如表1所示。

數(shù)據(jù)庫ETL工具和第三方ETL工具都是實現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫（或前置機數(shù)據(jù)庫）與目標數(shù)據(jù)庫間的直接數(shù)據(jù)交換，是一種緊耦合方式，交換效率高，但前提是必須開放雙方數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限，存在較大的安全隱患；其次只有熟悉源數(shù)據(jù)庫與公共數(shù)據(jù)庫的人員才能創(chuàng)建與維護。但是這兩種模式都不必改造參與交換的應(yīng)用系統(tǒng)，適用于暫時不便改造的遺留系統(tǒng)和上級配發(fā)的系統(tǒng)。

基于Web服務(wù)的數(shù)據(jù)交換采用了標準的協(xié)議，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)交換平臺間的數(shù)據(jù)交換，是一種松耦合的方式，具有廣泛適用性和良好的擴展性，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的集成，有利于建立高效、規(guī)范、統(tǒng)一的校級應(yīng)用系統(tǒng)體系。但是必須在應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換平臺中開發(fā)相應(yīng)的服務(wù)，且交換效率較低。適應(yīng)于在數(shù)字校園架構(gòu)下的新建系統(tǒng)和計劃改造系統(tǒng)。

四、結(jié)束語

隨著技術(shù)的發(fā)展與融合，一些ETL工具中也結(jié)合了Web服務(wù)技術(shù)，而Web服務(wù)的效率也在不斷提高，因此在建設(shè)數(shù)字校園統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺時，應(yīng)從本單位的現(xiàn)實情況和長遠規(guī)劃考慮，選擇有針對性的、科學(xué)合理的技術(shù)方案，為數(shù)字校園提高一個高效、可靠、安全的數(shù)據(jù)交換與共享平臺，為院校的教學(xué)、科研、管理、服務(wù)的信息化提供有力支撐。

參考文獻：

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（編輯：王曉明）