摘  要： 針對(duì)多源異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出一種數(shù)據(jù)同步復(fù)制新方案。該方案解決了多源異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫的訪問，數(shù)據(jù)的獲取與復(fù)制，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源的處理以及同步過程中數(shù)據(jù)沖突與同步的實(shí)時(shí)性等問題。最后將所提出的方案應(yīng)用于某省高速公路車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用要求，表明了該方案的正確性與有效性。

　　關(guān)鍵詞： 多源異構(gòu)；數(shù)據(jù)同步復(fù)制；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源；數(shù)據(jù)沖突

0 引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)庫深入到不同的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是那些地域上分散而管理上又相對(duì)集中的跨地域集團(tuán)公司或者企業(yè)單位[1]。雖然使用數(shù)據(jù)同步技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)信息的集中管理，提高整個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性[2]，但是由于數(shù)據(jù)的異構(gòu)性和多樣性，數(shù)據(jù)同步復(fù)制仍存在許多問題。本文針對(duì)數(shù)據(jù)同步復(fù)制中出現(xiàn)的問題，提出了一種多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同步復(fù)制的方法，該方法可以解決不同類型數(shù)據(jù)庫之間的訪問、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取與復(fù)制、同步過程中數(shù)據(jù)沖突以及實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)源動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的處理、系統(tǒng)中斷數(shù)據(jù)丟失等問題。

1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同步復(fù)制技術(shù)

　　1.1 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步復(fù)制技術(shù)

　　傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)同步復(fù)制就是由數(shù)據(jù)庫自身同構(gòu)復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)源表發(fā)生變化時(shí)，由數(shù)據(jù)庫引擎引發(fā)同步事件，把源表中變化的數(shù)據(jù)同步更新到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中，但是這種復(fù)制技術(shù)只能在同構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間使用[2]。

　　目前各數(shù)據(jù)庫開發(fā)商在各自的數(shù)據(jù)庫同構(gòu)復(fù)制的基礎(chǔ)上提出了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的復(fù)制方案，例如Microsoft SQL Server提出了出版者/預(yù)訂者同步方案[3-6]，Oracle中采用多主復(fù)制和物化視圖的方案來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步的功能[4-6]，DB使用CCD表來實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的復(fù)制。雖然各廠商研發(fā)出輔助工具更好地完善了數(shù)據(jù)同步復(fù)制的功能，但是復(fù)制方案仍依賴于自己的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS）核心技術(shù)，不能保證完全與DBMS無關(guān)。

　　1.2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的同步復(fù)制

　　通常情況下，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)所在的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中下級(jí)數(shù)據(jù)庫存在多個(gè)且分布在不同的物理位置上，它們的表結(jié)構(gòu)甚至采用的系統(tǒng)也不一樣。

　　與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)同步相比，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的同步復(fù)制存在如下幾個(gè)難點(diǎn)：（1）多個(gè)下級(jí)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫會(huì)因?yàn)槭褂酶鞣N不同的數(shù)據(jù)模型來表示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式的混亂，訪問接口獨(dú)立。（2）需同步復(fù)制的下級(jí)數(shù)據(jù)源是動(dòng)態(tài)的，比如下級(jí)數(shù)據(jù)庫中某些表是按日或月動(dòng)態(tài)生成的。（3）某些情況下，不能對(duì)下級(jí)數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改變。當(dāng)表是動(dòng)態(tài)生成時(shí)，無法修改表結(jié)構(gòu)因此不能利用數(shù)據(jù)庫本身的復(fù)制功能。（4）同步過程中能對(duì)重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾并進(jìn)行沖突處理。

2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同步復(fù)制方案

　　從多源異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)同步特點(diǎn)可以看出，數(shù)據(jù)同步復(fù)制要解決的問題包括：（1）異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問；（2）數(shù)據(jù)的獲取與復(fù)制；（3）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源的處理；（4）數(shù)據(jù)沖突與同步實(shí)時(shí)性。

　　2.1 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問

　　當(dāng)前主流的數(shù)據(jù)庫類型有SQL Server、Oracle、Mysql、DB2D等。針對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)庫，本文采用ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫，其連接數(shù)據(jù)庫的形式為：“Provider=SQLOLEDB.1/SQLNCLI10.1；Data Source=%s；Presist Security Info=False；User ID=%s；Password=%s；Initial Catalog=%s”，其中：Provider針對(duì)數(shù)據(jù)源不同，可選擇SQLOLEDB.1和SQLNCLI10.1兩種驅(qū)動(dòng)方式。

　　2.2 數(shù)據(jù)的獲取與復(fù)制

　　數(shù)據(jù)的獲取與復(fù)制指從下級(jí)源數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，然后將所讀取的數(shù)據(jù)復(fù)制到上級(jí)數(shù)據(jù)庫中并標(biāo)記同步完成的過程。根據(jù)下級(jí)數(shù)據(jù)源中表結(jié)構(gòu)有可修改與不可修改兩種情況，分別設(shè)計(jì)方案：

　　（1）表結(jié)構(gòu)可修改時(shí)，在下級(jí)數(shù)據(jù)庫的表中增加新字段int sendok，并設(shè)置字段的默認(rèn)值為0。每同步成功一條數(shù)據(jù)，將sendok字段的值設(shè)置為1，若沒有同步成功，仍設(shè)置為0，其流程圖如圖2所示。

　　（2）表結(jié)構(gòu)不允許修改時(shí)，在上級(jí)數(shù)據(jù)庫中新建輔助表來記錄下級(jí)數(shù)據(jù)庫的同步操作過程。設(shè)置同步跟蹤記錄的表名為Track，表中字段定義如表1所示。

　　在同步過程中，下級(jí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是不斷更新的，需要設(shè)置定時(shí)同步復(fù)制機(jī)制來完成同步。首先需要獲取當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間和最近一次上傳的結(jié)束時(shí)間，若當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間小于上次上傳的結(jié)束時(shí)間，則放棄本次更新，等待下次更新。若當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間大于上次結(jié)束時(shí)間，則進(jìn)行該時(shí)間段內(nèi)新數(shù)據(jù)的同步操作。同步后，判斷此次操作是否成功，成功置1，否則置0，并在追蹤表中記錄操作，流程圖如圖3所示。

　　2.3 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源的處理

　　在下級(jí)數(shù)據(jù)庫中，由于不同數(shù)據(jù)庫中表的創(chuàng)建方式不同，有些下級(jí)是按日或按月來動(dòng)態(tài)生成新表，會(huì)增加上級(jí)對(duì)下級(jí)數(shù)據(jù)源的查找難度，此時(shí)需根據(jù)表形成的規(guī)律來查找。例如有些數(shù)據(jù)源中表是以固定字符加年月日作為表名，需獲取表的名稱，再根據(jù)表形成的規(guī)律自動(dòng)拼裝來獲取日期信息。同步復(fù)制前，系統(tǒng)需要檢測(cè)是否有新表，若存在新表則進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的操作，不存在則退出。

　　2.4 數(shù)據(jù)沖突與同步實(shí)時(shí)性

　　與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)同步復(fù)制不同，多源異構(gòu)下的數(shù)據(jù)沖突主要是由于網(wǎng)絡(luò)異常造成的重復(fù)同步，以及為了保證數(shù)據(jù)一致性而不斷檢查與復(fù)制下級(jí)數(shù)據(jù)源等造成的。因此在設(shè)計(jì)上級(jí)數(shù)據(jù)庫中表的屬性時(shí)，設(shè)定表的主鍵，對(duì)每條數(shù)據(jù)同步時(shí)先檢查相同主鍵的記錄是否存在，如果存在則返回。

　　同步的實(shí)時(shí)性取決于數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間間隔，時(shí)間間隔越短，實(shí)時(shí)性越好，但計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷越大；反之，實(shí)時(shí)性差，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷就小。為了解決這個(gè)矛盾，可采用動(dòng)態(tài)緩存機(jī)制提高同步的實(shí)時(shí)性，即將已同步數(shù)據(jù)的主鍵及關(guān)鍵字段信息，動(dòng)態(tài)地保存在內(nèi)存緩存中，從而有效地減少了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。

3 多源異構(gòu)下數(shù)據(jù)同步復(fù)制技術(shù)的應(yīng)用

　　為了驗(yàn)證所提出方案的正確性和有效性，結(jié)合某省高速公路車輛監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步任務(wù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究。

　　在高速公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，收費(fèi)站出入口以及眾多斷面節(jié)點(diǎn)基本實(shí)現(xiàn)了全線無盲點(diǎn)監(jiān)控，各個(gè)地點(diǎn)的子系統(tǒng)均記錄了所經(jīng)車輛的車牌、時(shí)間、車型等流水信息。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛在整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行情況的監(jiān)控，首要的任務(wù)就是將這些分散于各子系統(tǒng)的車輛流水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步復(fù)制到一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫中。

　　3.1 軟件的設(shè)計(jì)

　　通過分析，高速公路系統(tǒng)數(shù)據(jù)源可歸納為三類：收費(fèi)站、主線卡口和服務(wù)區(qū)，其特點(diǎn)如下：（1）存在的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有SQL Server 2000、SQL Server 2008、Oracle 9i；（2）數(shù)據(jù)存放的方式多樣，包括單一表、按月生成表、按日生成表等；（3）有些表結(jié)構(gòu)可修改，有些表結(jié)構(gòu)不能修改，比如按月生成表的情況，因此無法獲得生成表的源代碼。

　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)以上情況的靈活處理，軟件以XML格式的方式配置數(shù)據(jù)源的情況，同時(shí)利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)源的同時(shí)處理，整個(gè)軟件的總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　高速公路車輛數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供對(duì)全線各子系統(tǒng)中的車輛流水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集功能，即實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分散數(shù)據(jù)源的異構(gòu)數(shù)據(jù)的同步復(fù)制。該軟件系統(tǒng)以Visual C++語言進(jìn)行開發(fā)，利用本文提出的多源異構(gòu)下數(shù)據(jù)同步復(fù)制方案，并結(jié)合多線程技術(shù)提升軟件的運(yùn)行效率。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行界面如圖5所示。

　　從圖5可以看出，該系統(tǒng)可同時(shí)將多個(gè)下級(jí)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)同步復(fù)制到一個(gè)上級(jí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛流水?dāng)?shù)據(jù)的集中整合。該系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際測(cè)試，已實(shí)現(xiàn)了23 h不間斷運(yùn)行，數(shù)據(jù)同步復(fù)制未發(fā)現(xiàn)多出一條記錄或者少一條記錄，數(shù)據(jù)正確率100%，在系統(tǒng)可靠性與數(shù)據(jù)完整性方面均達(dá)到了數(shù)據(jù)同步復(fù)制的要求。

4 結(jié)論

　　本文針對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同步的實(shí)時(shí)性、可靠性、通用性的需求進(jìn)行了研究，提出了一種數(shù)據(jù)同步復(fù)制方案，解決了異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)共享的問題，并結(jié)合高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了該方案具有可實(shí)用性并取得了預(yù)期的效果。

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