Формирование объектных репозиториев существующих информационных систем

Понятие «интеграция распределенных данных» подразумевает, как правило, интеграцию информационных ресурсов, которые расположены в уже существующих распределенных репозиториях. В настоящее время большая часть информационных хранилищ представлена реляционными базами данных. Поэтому первая задача, возникающая на пути решения проблемы семантически обоснованной интеграции информационных ресурсов – это представление данных, описанных реляционной моделью, семантически более богатым способом. Таким образом, необходимо наличие механизмов, позволяющих выделить из реляционной модели данных объектную модель и реализовать адаптер для работы с данными существующего хранилища информационных ресурсов через объектные интерфейсы доступа (такие как, например, ODMGAPI или　 ODMG OQL).

Была использована методика, которая опиралась на реинжениринг реляционных схем данных существующих реляционных хранилищ данных, создание соответствующих объектных схем данных и возможности программного комплекса, базирующегося на Java-технологиях, которые позволяют сформировать «объектную» надстройку над имеющимся реляционным хранилищем информационных ресурсов для того, чтобы работать с его данными посредством технологий SemanticWeb в рамках канонической RDFS-модели данных . Реализованные в рамках работы средства включают:

· Автоматизированную пользовательскую среду подготовки унифицированного, ориентированного на поддержку семантической интероперабельности, описания схем данных (RDFS), предоставляемых хранилищами внешних систем, включающую:

· Реинженеринг (восстановление) исходной реляционной схемы БД учетом специфики провайдеров РСУБД.

· Преобразование реляционной схемы данных в объектную схему данных.

· Преобразование объектной схемы данных в RDFS схему данных.

· Формирование репозитория хранимых RDFS-объектов над реляционной БД внешней системы, включающее:

· Формирование объектной и RDF прослоек над реляционной БД, параметризованных RDFS-схемой данных репозитория. Соответствующее обеспечение объектно-реляционного и RDF-объектного отображений данных, параметризованных декларативными описаниями соответствующих отображений и схем данных.

· Поддержку диалекта объектного языка запросов ODMG OQL, обеспечивающую трансляцию OQL запросов в SQL запросы с учетом специфики провайдеров РСУБД.

· Представление данных хранилищ внешних систем, выбираемых «открытыми запросами», в унифицированной W3C RDF/XML форме, обеспечивающей возможность осуществления семантической интероперабельности данных.

· Предоставление удаленного обращения с «открытыми запросами» к репозиторию хранимых объектов на основе Web-сервисов, поддерживающих взаимодействие по протоколу SOAP.

Основные этапы формирования объектного репозитория открытой системы схематически представлены на рис. 1:

Рисунок 1. Методика построения объектных репозиториев открытых систем

Для выделения объектной схемы реляционных баз данных внешних систем в рамках разработанной методики необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1) Формирование ER-схемы для БД целевой системы. На первом этапе необходимо получить схему существующей реляционной базы данных для того, чтобы впоследствии преобразовать ее к объектной схеме, внеся дополнительные семантические наполнение и структуризацию. Выделение ER-схемы существующей БД целевой системы можно выполнить следующими программными средствами:

· MS Visio 2000/2002/2003(позволяет построить системную ER-схему БД в ER-нотации );

· IBM RROSE 2000/2002/2003 (позволяет с помощью модуля Data Modeller сформировать системную ER-схему целевой БД).

2) Формирование UML-диаграммы классов по ER-схеме целевой системы. Второй этап в построении объектного репозитория над реляционной базой данных, это преобразование полученной ER-схемы данных к первому приближению RDFS-модели информационных ресурсов SemanticWeb. В качестве этого первого приближению удобно использовать UML-диаграмму классов. Формирование UML-диаграмм классов по ER-схемам можно выполнить следующими программными средствами:

· MS Visio 2000/2002/2003 (не умеет преобразовывать ER-схемы в UML-диаграммы классов, ввиду чего требуемое преобразование необходимо выполнить «руками», имея в редакторе две этих схемы);

· Poseidon for UML (не умеет преобразовывать ER-схемы в UML-диаграммы классов, ввиду чего требуемое преобразование необходимо выполнить «руками», имея в редакторе две этих схемы);

· IBM RROSE 2000/2002/2003 (представляет ER-схему в UML-нотации по собственной методике).

3) Запись UML-диаграммы классов в OMG XMI формате. На следующем этапе нам необходимо представить полученную UML-диаграмму классов в некоторой промежуточной, схемо-независимой форме для последующего преобразования к модели данных RDFS. В качестве такого промежуточного представления в данной методике выбран OMGXMI формат представления объектных схем. Запись UML-диаграмм классов в OMG XMI форме, необходимой для получения первого варианта RDFS-схемы, можно выполнить следующими программными средствами:

· MS Visio 2002/2003 (имеется addon, выгружающий UML-диаграммы классов в OMG XMI формате);

· Poseidon for UML CE (в рамках архивов zargo сохраняет UML-диаграммы в OMG XMI формате);

· IBM RROSE 2002/2003 (имеется plugin, записывающий UML-диаграммы классов OMG XMI формате).

4) Преобразование UML-диаграмм классов в OMG XMI форме в RDFS-схему.
На данном этапе подготовлены все необходимые входные артефакты для построения первого варианта RDFS-схемы, описывающей схему данных объектной надстройки над реляционной базой данных. Преобразование UML-диаграмм классов в OMG XMI форме в первый вариант RDFS схемы и последующее ее преобразование выполняется с помощью редактора онтологий Protégé-2000, обеспечивающего поддержку RDF и RDF Schema.

5) Формирование прикладной RDFS-схемы.После выделения первого приближения RDFS-модели данных объектного репозитория необходимо выполнить доработку полученного первого варианта схемы до семантически более корректной формы. На данном этапе предполагается:

· Доработка RDFS-схемы данных: выделение введение дополнительной иерархии классов и их свойств;

· Введение системных классов технологической платформы, необходимых адаптеру объектного репозитория;

6) Формирование RDFS схемы, согласованной с совокупностью канонических RDFS подсхем.На данном этапе имеется выделенная RDFS-схема объектной надстройки над реляционным хранилищем данных. Для возможности интеграции информационных ресурсов репозиториев различных внешних систем, описанных подобными схемами, необходимо выделить из них канонические (общие) подсхемы, в рамках которых будут формироваться объектные запросы на доступ к информационным ресурсам и осуществляться интеграция полученных от различных внешних систем ответов. В свете этого на данном этапе пространство имен прикладной RDFS-схемы разбивается на следующие три:

· Пространство имен common – каноническая RDFS-подсхема общих классов, свойств, в соответствии с которыми могут формироваться объектные запросы;

· Пространство имен external – каноническая RDFS-подсхема общих прикладных классов, свойств, в соответствии с которыми пользователю могут возвращаться данные прикладной системы;

· Пространство имен external_own – RDFS-подсхема общих прикладных классов, свойств, которые поддерживаются репозиторием, но недоступны объектным запросам.

7) Реализация адаптера объектного репозитория – поддержка прикладных RDFS-схем, согласованных с совокупностью канонических RDFS-схем. На данном этапе сформированное полноценное описание объектной схемы данных репозитория используется как входной параметр для реализованного адаптера объектного репозитория, который позволяет:

· Осуществить объектно-реляционное отображение полученной объектной схемы данных на реляционную схему существующей реляционной БД;

· Выполнять объектные OQL-запросы к репозиторию, согласованные с канонической RDFS–схемы общих классов;

· Представлять результаты OQL-запросов к репозиторию в унифицированном RDF/XML формате;

· Предоставить Web-сервис для выполнения OQL-запросов к сформированному объектному репозиторию и получения RDF/XML ответов.

Таким образом, разработанный метод построения объектных репозиториев над имеющимися информационными хранилищами данных в довольно большой степени решает первую часть проблемы интеграции данных, обусловленную необходимостью повышения уровня семантического представления данных распределенных информационных систем.