基于OGSA的城市应急联动系统中异构数据集成和访问的研究

摘要

目前突发公共事件及各类自然灾害频繁发生，对突发事件进行分析、预防和应急响应的城市应急联动系统应运而生。然而构建城市应急联动系统所需的数据资源大多处在孤立分散的状态，它们不仅在数据的访问上存在差异，而且在语义上也存在异构，为了在城市应急联动系统中有效地使用这些资源，需要对这些分散的异构数据进行有效的集成。网格的出现为异构数据的集成和访问提供了一种新的方案，特别是开放式网格服务体系结构(OGSA，Open Grid Services Architecture)的提出，融合了Web Services技术的特点，为异构数据的集成和访问提供了新的研究方向。
　　 本文的课题来源于北京市教委科技资助项目[KM200710011001]——面向服务的城市应急网络框架模型的研究。本文在OGSA及其相关技术的基础上，深入研究了基于OGSA的数据访问中间件-OGSA-DAI和OGSA-DQP的体系结构和运行机理，分析了它们的优点和存在的局限性；然后针对城市应急联动系统中异构数据集成面临的问题，设计了一种通过映射规则构建虚拟数据库从而实现异构数据集成的方案，该方案使用OGSA-DAI将各个数据库封装成Web服务，以统一的方式对外提供数据访问服务，屏蔽了异构数据在访问上的差异，用映射规则建立了虚拟数据库模式和异构数据库模式之间的映射关系，屏蔽了数据库在语义上的异构；最后在上述内容基础上，设计并实现了该集成方案中的元数据管理、映射规则管理、查询重构服务(QRS)和结果处理服务(RPC)等模块，并在实验室中用Globus Toolkit4搭建了网格环境，部署了数据集成和访问的相关服务，成功测试了该方案。
　　 本文的基于映射规则的数据集成方法使用Web Services封装业务逻辑，以XML作为数据交换的标准，把异构数据库模式集成为一个虚拟数据库，从而隐藏了数据库的细节，为用户提供了统一的查询视图，屏蔽了数据库间的语义异构。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究的内容及意义

1.4 本文组织结构

第二章 OGSA及其相关技术

2.1 网格概念

2.2 网格体系结构

2.2.1 五层沙漏结构

2.2.2 开放网格服务体系结构

2.3 XML与Web Services

2.3.1 XML技术

2.3.2 Web Services

2.4 Globus项目

2.5 本章小结

第三章 OGSA-DAI和OGSA-DQP的研究

3.1 OGSA-DAI

3.1.1 体系结构

3.1.2 运行流程

3.1.3 OGSA-DAI的局限性

3.2 OGSA-DQP

3.2.1 框架结构

3.2.2 运行流程

3.2.3 OGSA-DQP的局限性

3.3 本章小结

第四章 基于映射规则的异构数据集成方案的设计

4.1 城市应急联动系统中的异构数据集成

4.1.1 城市应急联动系统面临的问题

4.1.2 城市应急联动系统的总体架构

4.2 异构数据集成的需求分析

4.2.1 数据资源的异构性

4.2.2 异构数据集成中的角色

4.2.3 设计目标

4.3 异构数据集成的总体设计

4.3.1 系统的层次结构

4.3.2 系统的模块设计

4.4 异构数据集成的工作流程

4.5 本章小结

第五章 基于映射规则的异构数据集成方案的实现

5.1 元数据管理

5.1.1 元数据标准的建立

5.1.2 元数据抽取和转化

5.2 虚拟数据库和映射规则

5.2.1 虚拟数据库

5.2.2 并行模式映射规则

5.2.3 串行模式映射规则

5.2.4 虚拟数据库查询方式

5.3 QRS的设计和实现

5.3.1 查询语句的解析

5.3.2 查询重构的处理算法

5.4 RPS的设计和实现

5.5 本章小结

第六章 系统环境搭建与测试

6.1 测试环境搭建

6.1.1 GT4的安装

6.1.2 OGSA-DAI的安装

6.1.3 部署数据源服务

6.1.4 OGSA-DQP的安装

6.1.5 部署QRS和RPS

6.2 系统演示界面

6.2.1 抽取元数据

6.2.2 创建映射规则

6.2.3 提交查询

6.3 系统测试

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢