Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ задач организации управления в образовательных учреждениях 14
1.1 Специфика образовательного учреждения как объекта управления 14
1.2 Проблемы управления современными образовательными учреждениями 20
1.3 Анализ существующих решений в сфере автоматизации управления ВУЗом 23
1.4 Подходы к построению информационной системы ВУЗа 26
1.4.1 Построение информационной системы ВУЗа на базе ERP систем 26
1.4.2 Построение интегрированной системы управления ВУЗом с использованием технологии web-сервисов 29
1.5 Анализ технологий интеграции разнородных приложений 35
1.5.1 Классификация технологий интеграции 35
1.5.2 Технологии интеграции на основе сообщений 38
1.5.3 Технологии интеграции на основе данных
1.6 Анализ существующих решений в сфере интеграции 41
1.7 Применение web-сервисов для решения задач интеграции разнородных информационных систем 1.7.1 Основные понятия и определения 44
1.7.2 Структура системы интеграции на основе web-сервисов 46
1.7.3 Стандарты, применяемые при разработке web-сервисов 1.8 Постановка задачи исследования 51
1.9 Выводы по первой главе 53
2 Методологические основы построения интегрированной системы управления образовательным учреждением на базе web-сервисов 56
2.1 Модель процесса управления образовательным учреждением
2.2 Построение математической модели объекта управления 58
2.3 Генерация альтернативных вариантов управления 70
2.4 Статический анализ построенной модели 75
2.5 Проведение вычислительного эксперимента с моделью 82
3. Технологические основы построения интегрированной системы управления образовательным учреждением на базе web-сервисов 89
3.1 Структура и архитектура интегрированной системы управления образовательным учреждением на основе сервис-ориентированной технологии SOA, с использованием сервера интеграции 89
3.3.1 Структура интегрировнной системы управления образовательным учреждением с использованием web-сервисов с применением технологии SOA 89
3.3.2 Архитектура интегрированной ситемы управления образовательным учреждением на основе web-сервисов
3.3 Методика интеграции разнородных источников данных и доступа к ресурсам ИС при построении интегрированной системы управления образовательным учреждением 93
3.4 Модель построения интегрирующей схемы данных
3.4.1 Общая модель построения интегрирующей схемы данных 96
3.4.2 Модель формирования классов объектов 100
3.4.3 Модель формирования методов объектов 107
3.4.4 Модель описания связей между объектами 108
3.5 Модель доступа к ресурсам интегрированной системы управления на основе web-сервисов ПО
3.5.1 Обобщённая модель доступа к данным посредством интегрирующей схемы данных 110
3.5.2 Синтаксис языка запросов, применяемый для доступа к данным на основе интегрирующей схемы данных 111
3.5.3 Алгоритм доступа к данным посредством единой интегрирующей схемы данных 114
3.5.4 Алгоритм доступа к ресурсам интегрированной системы управления образовательным учреждением 119
3.5.5 Оптимизация выполнения запросов к интегрирующей базе данных 121
3.6 Выводы по третьей главе 125
4 Описание технологий физической реализации структуры хранения интегрирующей схемы данных и алгоритмы интеграции и доступа к данным 127
4.1 Структурно-функциональная модель сервера интеграции и управления разнородными web-сервисами 127
4.2 Модель хранения информации системы интеграции и управления web-сервисами 130
4.2.1 Модель хранения информации об интегрирующей схеме данных 130
4.2.2 Модель хранения информации о пользователях и правах на доступ к ресурсам системы 132
4.3 Структура xml-сообщений, используемых для обмена данными с сервером интеграции 134
4.3.1 Структура xml-документа описывающего интегрирующую схему данных 134
4.3.2 Структура xml-документа, используемого для обмена данными с сервером интеграции 1 4.4 Модель разграничения прав доступа к данным 139
4.5 Алгоритмы реализации системы интеграции на основе web-сервисов 143
4.5.1 Алгоритм получения информации об интегрируемых источниках данных 143
4.5.2 Алгоритм построения интегрирующей схемы данных 144
4.6 Модель контроля целостности и непротиворечивости при доступе к данным интегрированной системы управления образовательным учреждением 145
4.7 Выводы по четвёртой главе 159
5 Программная реализация 161
5.1 Выбор технологий реализации системы интеграции и целевой СУБД 161
5.2 Сервисы настройки и администрирования системы интеграции web-сервисов
5.2.1 Сервис администрирования системы 163
5.2.2 Сервис формирования интегрирующей схемы данных 167
5.3 Пользовательские сервисы ПСУ ВУЗа 169
5.3.1 Личный кабинет пользователя 169
5.3.2 Сервис мониторинга деятельности ВУЗа 1 5.4 Автоматически генерируемые интерфейсы для различных платформ 178
5.5 Диаграмма классов разрабатываемой системы 180
5.6 Оценка эффективности использования разработанной системы 183
4.4 Выводы по пятой главе 186
Заключение 187
Список литературы
- Анализ существующих решений в сфере автоматизации управления ВУЗом
- Генерация альтернативных вариантов управления
- Методика интеграции разнородных источников данных и доступа к ресурсам ИС при построении интегрированной системы управления образовательным учреждением
- Модель хранения информации об интегрирующей схеме данных
Введение к работе
Актуальность темы исследования. По мере развития информационного общества приобретают актуальность вопросы интеграции и управления различными информационными ресурсами, в том числе и в современных образовательных учреждениях. Деятельность современного образовательного учреждения носит многопрофильный характер, а управление ВУЗом на основе информационных технологий является сложной актуальной комплексной задачей, требующей решения ряда организационных и технологических проблем.
В настоящее время в образовательных учреждениях функционирует множество различных информационных систем, автоматизирующих отдельные сферы и функции управления. При этом часто возникают проблемы, связанные с информационным обменом между отдельными сферами деятельности ВУЗа. Существующая практика управления в сфере образования позволяет говорить о противоречии между традиционной культурой принятия управленческих решений и происходящими изменениями в сфере образования. Это определяет ряд проблем, связанных с информационным обменом в образовательных системах.
Процессы модернизации образования обусловили тенденцию к укрупнению образовательных учреждений путём их реорганизации и слияния. Это привело к появлению проблемы интеграции информационных потоков, протекающих в объединяемых учреждениях в единую систему управления.
На основе изложенного актуальным представляется проблема построения системы управления (СУ) образовательным учреждением, позволяющей объединить в единую систему как существующие, так и внедряемые в будущем решения в сфере автоматизации работы образовательного учреждения. Важной проблемой при построении СУ ВУЗа на основе web-сервисов является проблема интеграции независимых сервисов в единую информационную систему. В связи с этим актуальность приобретает проблема разработки моделей и алгоритмов интеграции и управления web-сервисами при построении информационной системы образовательного учреждения.
Целью диссертационного исследования является разработка методологических и технических решений интеграции разнородных приложений при построении системы управления образовательным учреждением. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Анализ специфики задач управления в образовательных системах, методов их решения и инструментальных средств, используемых для решения данных задач.
-
Разработка модели поиска управленческих решений при построении системы управления ВУЗом.
-
Разработка методики интеграции разнородных приложений посредством интегрирующей схемы данных.
-
Описание механизмов построения интегрирующей схемы данных на основе информации о реальных источниках данных и осуществления доступа к данным на основе сервера интеграции.
-
Описание механизмов контроля целостности и непротиворечивости данных при построении интегрированной информационной системы образовательного учреждения.
-
Программная реализация и внедрение прототипа сервера интеграции и управления web-сервисами, оценка эффективности внедряемой системы.
Объект и предмет. Объектом исследования в данной работе является автоматизация процесса управления образовательным учреждением. В качестве предмета исследования рассматриваются математические и технологические модели построения и оценки качества интегрированных систем управления образовательным учреждением.
Методология и методы исследований. В диссертационном исследовании использованы методы теории систем, теории нечётких множеств, когнитивного моделирования, реляционной алгебры, теории грамматик и автоматов, теории реляционных баз данных. При проектировании программного средства интеграции и управления разнородными web-сервисами использовался стандарт UML.
Научная новизна диссертационного исследования:
-
Разработана структура интегрированной системы управления образовательным учреждением с использованием технологии распределённого доступа к ресурсам информационной системы посредством web-сервисов с применением сервис-ориентированной технологии SOA (Service Oriented Architecture).
-
Предложена методика организации интеграции и управления разнородными web-сервисами, в основе которой лежат механизмы формирования интегрирующей модели данных и организации доступа к данным на основе расширенного автором аппарата реляционной алгебры.
-
Построена модель интеграции разнородных источников данных в единую объектную схему данных, с использованием расширенного аппарата реляционной алгебры.
-
Разработаны алгоритмы безопасного доступа к ресурсам интегрированной системы управления образовательным учреждением посредством web-сервисов отличающиеся применением единой модели данных и предложенного автором способа контроля целостности и непротиворечивости данных.
Положения, выносимые на защиту:
1. Структура системы управления образовательным учреждением с
использованием технологии распределённого доступа к ресурсам
информационной системы посредством web-сервисов с применением
технологии SOA.
-
Методика интеграции и управления web-сервисами образовательного учреждения на базе сервера интеграции и управления разнородными web-сервисами, в основе которой лежат механизмы формирования интегрирующей схемы данных (ИСД) и осуществления доступа к данным посредством сервера интеграции.
-
Модель построения интегрирующей схемы данных для объединения разнородных ин формационных ресурсов на основе информации об объединяемых источниках данных с применением разработанного автором расширенного аппарата реляционной алгебры.
-
Алгоритм доступа к ресурсам системы управления образовательным учреждением посредством технологии web-сервисов и единой интегрирующей схемы данных, а также алгоритм контроля целостности и непротиворечивости данных при доступе к ресурсам информационной системы.
Практическая ценность диссертационного исследования:
-
Выполнена программная реализация прототипа сервера интеграции и управления разнородными web-сервисами.
-
Проведено внедрение разработанных моделей и алгоритмов в практику работы интегрированных образовательных комплексов.
-
Предложены рекомендации по масштабированию системы управления разнородными веб-сервисами.
Практическое применение. Основные результаты диссертационной работы внедрены в деятельность ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» в виде программного комплекса интеграции разнородных приложений на базе единого сервера интеграции, а также применялись на предприятии НПО «Информ-система» (г. Москва) при разработке модуля книгообеспеченности образовательного учреждения для Автоматизированной информационно-библиотечной системы «МАРК».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного
исследования докладывались и обсуждались на второй международной научно-
технической конференции «Компьютерные науки и технологии» (2011 г.,
Белгород), международной научно-технической конференции
«Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (2012 г., 2014 г., Орёл), международной молодежной конференции «Теория и практика системного анализа» (2012 г., Белгород), всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2014» (2014 г., Санкт-Петербург).На основе результатов проведённого исследования был выигран грант на реализацию
системы для интеграции и управления разнородными приложениями с использованием WEB-сервисов, (договор № 0003006 от 03.02.2014 г.).
Соответствие паспорту специальности. Проблематика, рассмотренная в диссертации, соответствует п. 3 «Разработка моделей описания и оценок эффективности решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах», п. 6 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации для задач управления социальными и экономическими системами» и п. 12 «Разработка новых информационных технологий в решении задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах» паспорта специальности 05.13.10 «Управление в социальных и экономических системах».
Публикации. По теме исследования опубликовано 13 научных работ; (в том числе 5 публикаций в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России и 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений. Работа изложена на 213 страницах машинописного текста, включающего 63 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 145 наименований, 3 приложения.
Анализ существующих решений в сфере автоматизации управления ВУЗом
По мере развития информационного общества в России возрастает количество информации и её роль в принятии решений в различных сферах общественной жизни, соответственно, приобретают актуальность вопросы интеграции и управления различными информационными ресурсами. Большое значение данные вопросы имеют и применительно к сфере образования и управления в современных образовательных учреждениях. [39]
В начале своего развития образовательные учреждения представляли собой обособленные централизованные учреждения, выполнявшие ограниченный набор функций и в основном занимавшиеся учебной деятельностью. Использование информационных систем для управления в таких организациях было нецелесообразно в связи с высокой стоимостью и трудоёмкостью разработки и внедрения, а также отсутствием объективной необходимости в информационных системах. Имевшиеся на тот период времени достижения в области информационных технологий не давали возможность быстро разработать и внедрить информационную систему для автоматизации деятельности ВУЗов. Более эффективным и менее затратным представлялось использование традиционных ручных методов управления.
В дальнейшем в связи с бурным развитием информационных технологий в конце XX века и постепенным усложнением структуры и функций образовательных учреждений для управления ими стали применять различные информационные технологии[36,40]. Деятельность современного ВУЗа носит многопрофильный характер, а управление ВУЗом на основе информационных технологий является сложной комплексной задачей, требующей решения организационных и технологических проблем с учетом экономической целесообразности использования определенной технологии. Особенности университета как объекта информатизации связаны с:
При этом все указанные области взаимосвязаны между собой и требуют выработки единых механизмов, обеспечивающих взаимодействие между указанными сферами информатизации. В настоящее время перед информационными системами ВУЗов стоит задача обеспечения актуальной информацией и предоставления инструментов для эффективного выполнения своих функций различным группам специалистов, работающих в сфере образования. Решение данной задачи становится невозможным без создания централизованного механизма объединяющего и управляющего всеми разрозненными информационными ресурсами и системами.
Анализируя процессы управления современным образовательным учреждением и основываясь на принципах классической теории управления, можно выделить три основных уровня управления образовательным учреждением: стратегический, тактический, операционный[14, 18, 58]. Каждый из уровней управления характеризуется собственным набором функций, уровнем компетентности и ответственности и нуждается в соответствующей информационной поддержке. На рисунке 1.2 представлена управленческая пирамида и роль системы web-сервисов в управлении образовательным учреждением.
Для повышения качества управления образовательным учреждением на всех уровнях необходимо создание эффективной информационной системы для ввода и формирования информационных банков показателей для всех направлений деятельности ВУЗа. Решение данной задачи возможно путём интеграции всех информационных потоков и информационных технологий, позволяющих целенаправленно объединить существующие и разрабатываемые информационные проекты (технологии, системы, подсистемы, компоненты, ресурсы, потоки и т. д.) в целостную систему.
Примерами работ, проводимых в области автоматизации деятельности ВУЗа, являются разработки научных коллективов Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), Дагестанского государственного технического университета (ДГТУ) и др [2]. Первые разработки имели вид специализированных файл-серверных решений, автоматизирующих отдельные аспекты деятельности ВУЗов. Ограниченное применение данных систем обусловливалось отсутствием достаточных вычислительных ресурсов и слабым развитием сетей. Первыми сервисами, разработанными в рамках проектов по автоматизации деятельности ВУЗов стали: Расчет заработной платы; Абитуриент; Контингент студентов; Текущая успеваемость и др.
Характерной особенностью первых систем в сфере автоматизации являлось, то, что в большинстве случаев разрабатываемые сервисы являлись самостоятельными решениями и не образовывали единую информационную систему управления. Неразвитость информационной среды, отсутствие в большинстве ВУЗов полноохватной локальной сети, материальные трудности, неподготовленность управленческого персонала и другие факторы препятствовали созданию систем типа «клиент - сервер» с единым администрированием, гарантией отсутствия противоречивых данных, защитой целостности и конфиденциальности данных.
С развитием компьютерных технологий и вычислительных сетей получили развитие клиент-серверные технологии при построении АСУ ВУЗа. Характерными чертами разрабатываемых систем стало создание новых сервисов для автоматизации различных сфер деятельности, использование распределённых хранилищ данных, создание централизованных систем управления отдельными сервисами. Особенностью данных разработок является то, что в большинстве случаев АСУ разрабатываются на базе университетов средствами их сотрудников. В результате полученные решения становятся узкоспециализированными и завязанными на конкретные бизнес-процессы ВУЗа, в котором они разрабатываются.
Генерация альтернативных вариантов управления
Задача формирования интегрального критерия качества управления на основе выделенного множество показателей представляется весьма сложной в связи с тем, что показатели имеют различную размерность и различные единицы измерения. Для решения данной задачи предлагается использовать метод анализа иерархий (МАИ), предложенный американским учёным Т. Саати[72, 73, 5]. Суть данного метода состоит в декомпозиции исходной многокритериальной проблемы на отдельные составляющие и построении многоуровневой иерархии, объединяющей в себе все представляющие интерес компоненты задачи. Далее элементы иерархии сравниваются между собой с помощью определённых вычислительных процедур. В результате получаются численные оценки взаимовлияния альтернатив, на основе которых вычисляются степени предпочтительности тех или иных решений.
Решаемой в рамках данной работы задаче оценки эффективности управления ВУЗом с позиции системного анализа свойственны неопределённость, многокритериальность, сочетание количественных и качественных критериев оценки, динамическое изменение приоритетов развития системы, многоуровневость системы локальных критериев со своими удельными весами. Метод анализа иерархий адаптирован для решения данной задачи, что обусловило использование данного метода в работе.
Первый этап реализации метода анализа иерархий предполагает структуризацию задачи и формирование связей между её элементами. На данном этапе происходит построение иерархии целей и факторов, выделенных в задаче. Множество //называется иерархией,если выполняются следующие требования:
В качестве исходного множества для формирования иерархии возьмём набор показателей качества управления вузом приведённый в таблице 2.1. Существует несколько различных способов разбиения исходного множества элементов на уровни иерархии. В рамках данной работы воспользуемся следующим способом разбиения:
В соответствии с принятым правилом разбиения в вершине иерархии находится глобальная цель, в качестве которой выступает интегральный критерий качества управления образовательным учреждением в целом. На втором уровне иерархии расположим критерии качества управления в отдельных сферах деятельности. На нижнем уровне разместим локальные показатели деятельности ВУЗа. Полученная в результате иерархия представлена на рисунке 2.2 " X!
Для вычисления интегрального показателя необходимо определить весовые коэффициенты критериев первого и второго уровня: на первом уровне критериев распределение весовых коэффициентов характеризует степень важности каждой группы, на втором - значимость каждого показателя внутри группы.
На втором этапе выполним вычисление локальных приоритетов и оценку согласованности мнений экспертов. Для вычисления локальных приоритетов используем метод попарных сравнений для каждой группы показателей. В результате были построены матрицы парных сравнений, приведённые в таблицах 2.2-2.11.
Матрицы заполнялись экспертами по следующему правилу: величина стоящая на пересечении строки /и столбца j показывает степень предпочтительности фактора /по сравнению с фактором j относительного указанного в заголовке таблицы критерия.Например, величина, стоящая на пересечении критерия Х\п Хт,ъ таблице 2.2 означает, что качество образовательной деятельности несколько более предпочтительно, чем качество международной деятельности и ещё более предпочтительно по сравнению с финансово-экономической деятельностью. Интерпретация значений, выставляемых экспертами, представлена в таблице 2.12.
Для вычисления приоритетов на основе матрицы парных сравнений используем метод собственного вектора. Для этого вычисляются собственные числа матрицы D. Среди них выбирается единственное вещественное число, значительно превосходящее по абсолютной величине остальные. Вектор приоритетов определяется как собственный вектор матрицы D, соответствующий максимальному собственному числу. После этого выбранный вектор нормализуется с применением правила 2. Собственный вектор для частных критериев качества управления и полученные в результате значения весов представлены в таблице 2.2.
Для оценки приемлемости степени согласованности мнений экспертов в рамках отдельной матрицы согласованности вычислим отношение согласованности по формуле: CIS - среднее значение индекса согласованности как случайной величины, полученной экспериментально в результате обработки большого количества сгенерированных случайным образом матриц парных сравнений.
Для матрицы, представленной в таблице 2.2 индекс согласованности CI = 0,16, а отношение согласованности CR = 0,11 что говорит о достаточном уровне согласованности мнений экспертов.
Аналогичным образом были произведены расчёты весов для остальных групп показателей. Полученные результаты представлены в таблицах 2.2-2.11.
Третьим этапом построения модели управления является синтез приоритетов альтернатив относительного интегрального критерия качества управления и оценка общей согласованности иерархии. В соответствии с процедурой иерархического синтеза искомые приоритеты вг(х )вычисляются путём взвешенного суммирования локальных приоритетов по всем путям,
Результаты вычисления весов факторов относительно интегрального критерия качества управления представлены в таблице 2.13. Подставив в уравнение (2.3) полученные веса факторов и значения соответствующих факторов, нормированные относительно пороговых значений, устанавливаемых министерством образования РФ, получим значение интегрального критерия качества управления ВУЗом равным 1,28. Данное значение показывает качество управления, реализуемого в текущий момент времени. Для генерации новых управленческих решений необходим механизм генерации альтернативных путей развития ВУЗа, который будет рассмотрен в следующей главе.
Альтернативные варианты управления образовательным учреждением заключаются в выборе такого набора факторов, изменение которых позволит достичь максимального значения интегрального критерия качества управления на расчётный период. Для моделирования альтернативных сценариев управления используем метод когнитивного моделирования [23, 47, 79, 13]. Когнитивное моделирование применяется для задач синтеза управленческих решений в сложных, слабоструктурированных социально-экономических системах. Существует большой опыт применения методологии когнитивного моделирования для решения задач управления в социально-экономических системах. В частности данный подход используется в работах профессора Соловова[82, 83]. Эти факторы обуславливают целесообразность применения данного подхода для решения задачи поиска управленческих решений в образовательных учреждениях.
В основе описанного метода лежит построение ориентированного графа. Факторы, влияющие на качество управления образовательным учреждением в различных сферах деятельности, будут являться вершинами графа. Дуга графа, соединяющая вершину игс вершиной щ, будет показывать влияние одного фактора на другой. При этом дуге приписывается знак «плюс» если степень влияния является положительной и знак «минус» если влияние является отрицательным. Степень влияния одного фактора на другой определяется величиной в интервале от 0 до 1, которую будем называть весом /-ого фактора.
Построим когнитивную карту для описываемой в работе модели системы управления. Как говорилось выше, концептами когнитивной модели будут выступать факторы, характеризующие деятельность ВУЗа в отдельных сферах. В качестве начального состояния концептов будут выступать значения соответствующих показателей, нормализованные относительно нормативов, устанавливаемых Министерством Образования РФ. Далее на основе опроса экспертов были установлены связи между концептами когнитивной модели, определено их направление и сила связи (вес). В результате получена когнитивная карта, представленная на рисунке 2.2
Методика интеграции разнородных источников данных и доступа к ресурсам ИС при построении интегрированной системы управления образовательным учреждением
Задача сервера интеграции заключается в трансляции поступающих от сервисов запросов, доступе к источникам данных и формировании на основе полученных данных xml-документа с результатами выполнения запроса. Можно выделить следующие подзадачи, которые необходимо решить для достижения поставленной задачи: 1. Заменить все атрибуты объектов в исходном объектном запросе на имена полей соответствующих таблиц реальной модели данных. 2. Сформировать списки таблиц разделов from запросов в соответствии с базами данных, в которых находятся эти таблицы. 3. Для каждого раздела from сформировать раздел where с условиями связывания таблиц и условиями выборки данных. 4. Сформировать и выполнить запросы к реальным источникам данных в соответствии с правилами формирования запросов к конкретному типу СУБД. 5. Сформировать результирующее множество данных с учётом правил слияния кортежей из различных источников данных.
Рассмотрим процесс доступа к данным на примере объектного запроса, описанного в предыдущем пункте. Данный запрос формирует список специальностей, на которых обучаются студенты, являющиеся исполнителями проекта. При этом следует отметить, что данные об исполнителях проекта хранятся в базе данных НИР, которую условно назовём Dbl, а данные о специальностях, на которых обучаются студенты хранятся в базе данных об учебном процессе, которую назовём Db2. Фрагменты этих баз данных представлены на рисункахЗ.4-3.5.
Для трансляции запроса к интегрирующей модели данных в запросы к реальным источникам данных предлагается использовать механизм двухфазной трансляции. На первом этапе исходный запрос к интегрирующей модели данных транслируется в некоторое промежуточное представление. На втором этапе трансляции на основе данного представления происходит оптимизация и формирование запросов к реальным источникам данных. Применительно к специфике решаемой задачи возможны два варианта трансляции:
1. Выполнение полного синтаксического разбора исходного запроса на основе грамматики языка объектных запросов. При этом каждому правилу грамматики ставится в соответствия семантическая процедура, трансформирующая это правило в соответствии с правилами грамматики реального источника данных. Такая процедура трансляции полностью аналогична процедуре анализа SQL-запросов в реальных СУБД. Данный подход имеет ряд недостатков. В системе необходимо хранить полное описание синтаксиса объектных запросов и устанавливать жёсткую связь между конструкциями объектного языка запроса и языка запросов, применяемого в реальном источнике. Это значительно усложняет масштабируемость данного решения и возможность использования различных классов СУБД.
2. Выполняется частичный разбор запроса с выделением из него только тех фрагментов, которые подлежат модификации. Данный подход позволяет значительно упростить процедуру разбора и при этом нет необходимости в хранении полного описания грамматики языка объектных запросов. Кроме того данный подход повышает универсальность и независимость от реальных СУБД, используемых для интеграции.
В разрабатываемой системе интеграции предлагается использовать второй подход к решению задачи трансляции запросов в виду его большей простоты и универсальности.
На первом этапе трансляции выполняется частичный синтаксический разбор исходного запроса на основе грамматики языка объектных запросов. В семантические процедуры, вызываемые при редуцировании правил грамматики, в которых задействованы атрибуты объектов в качестве параметров, включается вызов функции, выполняющей замену атрибутов объектов на поля таблиц и сохраняющей данные для формирования списка таблиц и связей в SQL-запросе. Кроме того, происходит добавление условий, обеспечивающих поддержку связей между объектами интегрирующей схемы данных. Так, каждый вызов метода объекта заменяется соответствующим выражением, обеспечивающим связывание кортежа текущего объекта с кортежами объекта, являющегося результатом вызова данного метода. Ключевой особенностью формируемого представления является то, что ко всем полям объектов реальных источников данных добавляются ссылки на эти источники. В результате описание полей реальных источников данных в промежуточном представлении будет иметь вид: имя_базы_данных . имя таблицы . имя_поля . Для рассматриваемого нами примера полученное промежуточное представление будет иметь следующий вид: Select db2.specialty.title from db2.specialty, db2.student, dbl.performer, dbl .project_performer, dbl .project Where Dbl.Project.title = projectГ And Dbl .Performer.id=dbl .project_performers.performer_id And Dbl .project_performer.project_id_pr =dbl .project.id_pr And Dbl.Performer.fio = db2.student.fio and Db2. Student. SpecialtyidSpecialty = Db2. Specialty.idSpecialty
На втором этапе процесса трансляции необходимо на основе полученного промежуточного представления определить алгоритм формирования конечного результата и сформировать запросы к реальным источникам данных. Особенность данного этапа заключается в том, что данные, используемые в запросе, относятся к различным источникам и для доступа к данным одного источника надо сначала произвести выборку данных из другого источника. При этом используется ряд функций преобразования:
1. При трансляции раздела select промежуточного представления вызывается функция addSelect(field), которая добавляет во множество select связанное с заданной базой данных новое поле. Кроме того во множество tables добавляется имя таблицы в которой находится данное поле.
2. Функция addTable добавляет во множество таблиц, связанное с текущей базой данных имя таблицы в которой находится данное поле.
3. При трансляции раздела where вызывается функция addWhere, которая рекурсивно вызывает функции translateObject для получения имени поля реальной базы данных и addTables для формирования раздела from. После этого происходит формирование очередного условия и оно добавляется в множество условий, связанное с текущей базой данных. Отдельно следует рассмотреть случай, когда в одном условии используются данные из различных источников. Такие условия применяются для организации логической связи между распределёнными данными. В общем виде данную ситуацию можно проиллюстрировать следующим образом: Dbl.tablel.field o_logic_operation db2. table!.field. При обнаружении подобного рода правил они должны транслироваться в следующий код:
Модель хранения информации об интегрирующей схеме данных
На технологические средства, применяемые для создания сервера интеграции и управления леЬ-сервисами,накладывается ряд требований, обусловленных структурой данной системы. Основными среди них являются:
1. Наличие библиотек и модулей для создания web-сервисов и работы с xml. 2. Возможность динамического подключения модулей без необходимости перекомпиляции программы. 3. Поддержка различных операционных систем и серверов. 4. Наличие технологий для работы с различными видами СУБД. В качестве языка программирования, используемого для создания сервера интеграции и клиентсюгадуеЬ-сервисов предлагается использовать язык Java[119, 62, 106, 123]. В настоящее время данная технология является лидирующей при создании промежуточного программного обеспечения (middleware), обеспечивающего взаимосвязь между клиентскими приложения и ресурсами серверов. Это обусловлено целым рядом преимуществ, которыми обладает данная технология при создании клиент-серверных приложений, ориентированных на интернет. Основными преимуществами, обусловившими выбор данной технологии, являются:
1. Наличие специализированных библиотек и интерфейсов упрощающих и ускоряющих процесс создания и развёртывания web-сервисов. Для работы с xml-данными используется пакет JavaXMLPack, включающий в себя:
a. Java API for XML Processing (JAXP) - набор интерфейсов для обработки XML-документов с использованием JAXP-совместимого парсера. Обеспечивается поддержка как событийной модели (SAX), так и древовидной модели (DOM) обработки XML-документов;
b. Java Architecture for XML Binding (JAXB) - средства для отображения между XML-документами и Java-классами, позволяющие использовать XML-документы как обычные Java-объекты. К средствам использования XML-технологий, входящим в состав Java XML Pack, относятся:
c. Java API for XML Messaging (JAXM) - поддержка передачи XML-сообщений с использованием языка Java. JAXM базируется на спецификациях SOAP 1.1 и SOAP with Attachments, но при необходимости возможно расширение функциональности для поддержки высокоуровневых протоколов типа ebXML или bizTalk;
d. Java API for XML Registries (JAXR) - унифицированный механизм доступа к реестрам из языка Java. JAXR не связан с конкретной реализацией реестров и может использоваться как с XML-реестрами на базе стандарта ebXML Registry and Repository, так и с реестрами на основе спецификации Universal Description, Discovery and Integration (UDDI);
e. Java API for XML-based RPC (JAX-RPC) - средства поддержки вызова удаленных методов на базе языка XML через Internet. Средства для создания и управления web-сервисами на основе технологии SO А:
f. JavaWSDPRegistryServer 1.0 ЕА2 - методы для регистрации и развёртывания web-сервисов;
g. Web Application Deployment Tool - инструментарий, упрощающий создание web-сервисов.
2. Возможность динамической генерации кода и загрузки методов в реальном времени. Эта возможность позволяет расширять сервер интеграции засчёт подключения к нему новых модулей и библиотек, а также генерировать и исполнять код некоторых методов автоматически в runtime режиме.
3. Работа на любой платформе. Виртуальная машина Java реализована на большинстве существующих платформ.
Всё это обусловило использование языка Java как платформы для разработки сервера интеграции разнородных приложений на основе web-сервисов.
Сервис администрирования предназначен для настройки системы интеграции и управления web-сервисами и управления пользователями системы. Основные задачи, решаемые в рамках данного сервиса:
На основе описанного функционала была разработана диаграмма вариантов использования интерфейса администратора системы интеграции и управления web-сервисами, которая представлена на рисунке5.1[11, 15].
Из приведённой диаграммы видно, что в режиме администрирования происходит управление несколькими группами объектов, в качестве которых выступают пользователи, сервисы, интегрирующие модели данных, источники данных. Вариант использования «Рассмотрение заявок пользователя» предполагает интерфейс для просмотра поступивших от пользователей заявок на регистрацию. Данный вариант расширяется вариантами использования «Активация пользователя», который предполагает установку признака активности для пользователя в базе данных системы или «Отклонение заявки пользователя». О принятом в результате рассмотрения заявки результате пользователю отправляется уведомление - прецедент «Отправка уведомления пользователю».