CN101187937A - 网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明为网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，它首先用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，提供异构数据库资源的全局统一视图；然后用资源注册方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，通过查询映射方法将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问异构数据库的一致接口；最后在包含异构数据库资源的网格环境下，实现从数据库资源注册到使用的全过程，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。本发明具有好的实用性，资源提供者只需使用客户端程序即可自动完成大部分的注册工作；资源使用者不需要关心真实数据库资源的地理分布、数据库模式、语义信息等就可以通过虚拟数据库服务的一致接口获取所需的异构数据库资源。

Description

网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法

技术领域

本发明涉及网格技术领域，特别是涉及网格环境下异构数据库的访问和集成技术。

背景技术

根据现代远程教育公共资源的考古、人文、美术、地质、农业、生物、医药、航空航天等领域的12个大学数字博物馆，中国教育科研网格计划的大学数字博物馆网格(UniversityDigital Museum Grid，简称UDMGrid)，将分散在中国8个城市的海量数字博物馆资源整合起来，实现多种资源的互连互通与有机共享，消除标本信息“孤岛”现象。并以数字、文字、图像、视频、音频、动画、三维模型等形式，通过网格门户为各种不同类型的用户提供“一站式”标本信息类型的网格服务。由于这些海量数字博物馆标本信息属于多种不同的学科或领域，各个大学数字博物馆的标本信息主要存储在各自的数据库中，例如SQL Server、Oracle、DB2等。所以，如何确定网格环境下异构数据库的访问和集成方法(Database Access andIntegration，简称DAI)，为用户如何提供异构数据库资源的全局统一视图和一致访问接口，是UDMGrid面临的关键问题。

广义的异构数据库集成可以将分散、异构的数据以统一、一致的形式表现出来，为用户屏蔽各种数据在来源和结构等方面的差异，它主要包括：异构数据库的访问与狭义的集成。其中，异构数据库访问主要针对不同数据库之间的互连互通、数据交换与数据共享等问题；狭义的集成则侧重于屏蔽不同数据库系统在语义方面的异构性，研究如何向用户提供统一的模式和访问接口等问题。在异构数据库集成的数据仓库方法中，SQL Server提供的数据导入导出和数据传输服务，可以将不同数据库系统的数据复制到相同的数据库中，消除平台和系统层的异构性，但它不能消除语义层的异构性。异构数据库集成的虚拟集中方法涉及有全局统一模式的多数据库系统和无全局统一模式的联邦式数据库系统。全局统一模式一般采用属性等价的方法，并结合XML Schema和本体(Ontology)技术，在异构数据库集成的方面具有较好的效果。联邦式数据库系统没有全局统一模式，但支持异构数据库之间的松散耦合关系，数据库可以通过输入输出模式进行数据访问。

随着网格技术及其应用的不断发展，网格环境下异构数据库的访问和集成已经成为网格研究的重要组成部分。全球网格论坛(Global Grid Forum，简称GGF，)的数据库访问和集成服务工作组(Database Access and Integration Services Working Group，简称DAIS-WG)正致力于网格数据库服务的标准建设，其中包括异构数据库系统的一致访问规范、网格框架中数据库系统的协同机制等方面。目前该工作组已经提出了网格环境下数据库服务接口的部分规范，其中涉及关系数据库、XML数据库和索引文件等。英国e-Science网格计划的开放网格服务体系框架数据访问和集成(Open Grid ServicesArchitecture Data Access and Integration，简称OGSA-DAI)是支持数据库访问和集成的网格中间件，能够支持多种数据库资源的查询、更新、传输和交付，为数据库资源生成配置文件(例如：数据库的类型、JDBC驱动名、URL、用户名和口令等)，并根据配置文件自动部署GDSF服务，为用户提供数据库的查询和访问服务。但是OGSA-DAI目前主要侧重于数据库访问服务，其数据库资源注册不包括其它数据库模式信息。中科院计算机网络信息中心提出了一种基于网格服务的数据库元数据管理框架，在网格服务(Grid Service)的基础之上，使用轻量级目录访问协议(Lightweight DirectoryAccess Protocol，简称LDAP)存储各数据库的元数据，使用JDBC(Java DataBase Connectivity)实现异构环境下数据库的统一访问接口，以网格服务方式提供元数据的访问功能。

上述异构数据库访问与集成方面的研究工作，对大学数字博物馆网格建设有一定的启发和借鉴作用，但也存在一些需要进一步探索的问题：(1)由于UDMGrid的异构数据库资源来自各个大学数字博物馆，数据复制方法可能会产生数字标本的版权保护等问题，也可能产生网格存储资源的浪费。(2)由于为UDMGrid的数据库资源涉及许多不同的学科和领域，基于数据库元数据方法的网格应用经常要求数据库资源的专业知识。(3)DAIS-WG和OGSA-DAI的研究工作侧重于多种数据库的访问，难以支持标本信息类型相差较大的异构数据库集成工作，并且难以描述UDMGrid数据库资源的全局模式。

发明内容

根据网格环境下访问和集成异构数据库资源的实际需求和关键问题，本发明的目的在于：为网格环境的资源使用者提供异构数据库资源的全局统一视图和一致访问接口，整合网格节点的异构数据库资源。

为完成本发明的目的，本发明提出了一种网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法(Database Access and Integration in Grid，简称Grid-DAI)，该方法首先提出了一种模式复用的虚拟数据库构建策略，根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格资源的各种本体，利用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式为资源使用者提供异构数据库资源的全局统一视图。然后采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，并且通过查询映射方法，将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问异构数据库的一致接口。最后在包含异构数据库资源的网格环境下，实现了从数据库资源注册到使用的全过程，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。

本发明的优点是：在网格系统的异构数据库整合过程中，本发明提供了灵活的虚拟数据库机制，无论是对网格系统构建者，还是对资源提供者，或是对资源使用者，都具有好的实用性。资源提供者只需要使用客户端程序即可自动完成大部分的注册工作；资源使用者通过虚拟数据库查询服务即可获得异构数据库资源的全局统一视图，不需要关心真实数据库资源的地理分布、数据库模式、语义信息等，并且可以通过虚拟数据库服务的一致接口获取其所需要的异构数据库资源。

附图说明

图1是本发明的Grid-DAI构建过程图；

图2是虚拟数据库的树林结构图；

图3是虚拟数据库管理器图；

图4是虚拟查询语句转换算法图；

图5是Grid-DAI总体结构图；

图6是异构数据库资源的访问过程图；

图7是虚拟数据库的创建与维护图；

图8是航空航天数字博物馆后台数据库注册结果图；

图9是“一站式”标本信息服务结果图。

具体实施方式

如图1所示，Grid-DAI的构建过程是：根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格资源的各种本体，利用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式生成异构数据库资源的全局统一视图；采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，图1中虚线箭头表示资源注册过程；通过查询映射方法，将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，并利用虚拟数据库服务提供访问异构数据库的一致接口。最后在包含异构数据库资源的网格环境下，实现从数据库资源注册到使用的全过程，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程。

异构数据库资源来自不同的网格节点，隶属于多种不同的学科或领域。为了将这些异构数据库整合成按学科领域划分的虚拟数据库，同时避免虚拟数据库之间的相对孤立性，本发明提出了一种模式复用的虚拟数据库构建策略。其中的模式复用，主要是在虚拟数据库的构建过程中，依据异构数据库资源隶属的学科或领域之间的内在联系、网格资源的全局本体与局部本体，借鉴面向对象设计方法的继承特性，利用树状结构表现虚拟数据库之间的继承关系，从而减少虚拟数据库构建的重复性工作，并保留虚拟数据库之间的内在联系，也体现了学科或领域之间的内在联系。如图2所示，在大学数字博物馆网格UDMGrid的虚拟数据库树林中，“人文与社会学科”可以继承“博物馆”的虚拟数据库模式，“考古”与“艺术”又可以继承“人文与社会学科”的虚拟数据库模式，这种继承关系使子虚拟数据库能够复用父虚拟数据库的模式。

虚拟数据库可以包含一个或多个虚拟表，虚拟表可以包含一个或多个虚拟字段，虚拟数据库、虚拟表和虚拟字段的概念分别类似于关系数据库理论中的数据库(Database)、表(Table)和字段(Column)的概念。具体而言，本发明的模式复用的虚拟数据库构建策略主要包括：(1)在创建子节点虚拟数据库的虚拟表时，既可以继承父节点虚拟数据库的虚拟表，也可以不继承任何虚拟表而创建自身的新虚拟表，并且这种继承关系具有递推性，可以一直上溯到根节点的虚拟数据库。(2)在创建子节点虚拟表的虚拟字段时，如果子节点的虚拟表继承了父节点的虚拟表，称前者为子虚拟表，称后者为父虚拟表。子虚拟表自动具有父虚拟表的所有虚拟字段，其中包括父虚拟表自身创建的虚拟字段和继承祖父的虚拟字段，并且子虚拟表也可以创建其自身的虚拟字段。(3)根据异构数据库资源的学科或领域类型，相近或者相同学科的虚拟数据库位于同一棵子树内，相差较远学科的虚拟数据库位于不同的子树中。

以上述方式构建的模式复用型虚拟数据库，能够表现异构数据库资源的全局统一视图。如图3所示，以UDMGrid中所构建的虚拟数据库模式为例：虚拟数据库“博物馆”拥有一个名为“标本”的虚拟表，“标本”虚拟表有“名称”、“类型”、“时间”、“说明”、“图片路径”、“二进制图片”等虚拟字段。虚拟数据库“工程与技术学科”是“博物馆”的子虚拟数据库，虚拟数据库“航空航天”是“工程与技术学科”的子虚拟数据库，并有两个虚拟表“飞机”和“发动机”，都继承了祖父的虚拟表“标本”。同时，虚拟表“飞机”和“发动机”不但继承了“名称”、“类型”等虚拟字段，而且“飞机”创建了“产地”、“速度”和“用途”等自身虚拟字段，“发动机”创建了“推力”、“转速”等自身虚拟字段。

模式复用的虚拟数据库构建策略支持两种继承关系：其一是虚拟数据库之间的继承关系，这是一种比较“弱”的继承关系，这种继承关系使得子虚拟数据库的虚拟表可以继承父虚拟数据库的所有虚拟表中的某个虚拟表，如果子虚拟数据库的所有虚拟表都没有继承父虚拟数据库中的虚拟表，则这种继承关系没有产生作用；其二是虚拟表之间的继承关系，这是一种比较“强”的继承关系，这种继承关系会使子虚拟表自动拥有父虚拟表的所有虚拟字段，也正是这种继承关系，使得父虚拟数据库的模式能够被子虚拟数据库所复用，并且这种复用的方式具有较大的灵活度。其中，第一种继承关系是第二种继承关系的基础，第二种继承关系是第一种继承关系的体现。该策略具有的继承特性，有利于网格环境下异构数据库资源的注册与映射。数据库资源提供者在注册数据库资源时，可以选择一个与自身最相近的虚拟数据库，设定其资源与该虚拟数据库之间的映射关系。例如：UDMGrid在注册航空航天数字博物馆数据库资源时，如果选择“航空航天”虚拟数据库，在设定航空航天数据库与子虚拟表“飞机”、“发动机”之间的映射关系后，由于“飞机”和“发动机”继承了“博物馆”的“标本”虚拟表，这使航空航天数据库与父虚拟表“标本”之间自动建立了同样的映射关系，从而减少了数字博物馆资源注册的重复性工作。所以网格应用服务在查询虚拟数据库时，无论是查询“博物馆”还是查询“航空航天”的“数据”，都能根据这些映射关系而获得来自航空航天数字博物馆后台数据库的真实数据。

在模式复用的虚拟数据库构建策略基础上，数据库资源提供者注册其所持有的数据库资源时，需要设定三方面的信息：本地数据库访问参数、本地数据库模式、本地数据库与虚拟数据库之间的映射信息。具体而言，主要包括：(1)外部网络访问本地数据库所需要的参数。如果本地数据库可直接为外网访问，这些参数则包括数据库的类型、服务器IP、端口号、数据库名称、只读用户与口令等。如果外网不能直接访问本地数据库，可以使用一个部署在Web Services容器中的Web服务，作为本地数据库访问的代理服务，提供者只需提供该Web服务的地址和访问参数。(2)本地数据库表和视图的模式信息。在资源提供者设置上述的访问参数之后，客户端软件能够自动注册本地数据库表和视图的模式信息。(3)本地数据库模式和虚拟数据库模式之间的映射关系信息。主要指本地数据库中某一个字段到虚拟数据库中某一个虚拟字段之间的映射关系，其映射关系可以定义为：映射关系信息(MappingInformation)是映射规则(MappingRule)集合的子集，一条映射规则包括字段映射(ColumnMapping)子集和表间关系(TableRelation)子集，并且字段映射子集的所有元素必须针对同一虚拟表(VirtualTable)。该定义也可以表示为：

MappingInformation＝{mr|mr∈MappingRules}

MappingRules＝{<CMs，TRs>|CMs ColumnMappings，TRsTable Relations，

cm1，cm2，cm1∈CMs，cm2∈CMs→

cm1.virtualColumn.virtualTable＝cm2.virtualColumn.virtualTable}

ColumnMappings＝{<column，virtualColumn>|

column∈Columns，virtualColumn∈VirtualColumns}

Table Re lations＝{<(column1，column2)，relation>|

column1，column2∈Columns，relation∈Relations}

Relations＝{″＝″，″＜″，″＞″，″＜＞″，″＞＝″，″＜＝″，″LIKE″}

其中：MappingRule为映射规则的集合；ColumnMapping为字段映射的集合；TableRelation为表间关系的集合；Columns为本地数据库中字段的集合；VirtualColumns为虚拟数据库中虚拟字段的集合；Relations为逻辑关系的集合。

在虚拟数据库的查询映射之前，资源使用者首先要确定与网格应用相关的一个或多个虚拟数据库。由于父虚拟数据库能够自动具有子虚拟数据库中所设定的部分映射关系，所以网格应用开发者可以选择虚拟数据库树林中的任何一个虚拟数据库节点进行访问。如果资源使用者期望获得比较“专业”的数据，则可以选择虚拟数据库中靠近下层的虚拟数据库进行访问，如果资源使用者期望获得更广泛的数据，则可以选择虚拟数据库中靠近上层的虚拟数据库，这样可以获得来自更多真实数据库中的数据，但也是损失了一部分数据的“精度”。例如，如果UDMGrid的资源使用者访问“博物馆”虚拟数据库中的“标本”虚拟表时，就肯定不能获取到“推力”这一虚拟字段所对应的数据，因为“推力”是“航空航天”虚拟数据库中“发动机”虚拟表所特有的；另一方面，如果资源使用者访问“发动机”虚拟表，则可以顺利获得“推力”所对应的数据，但不能获得“考古”虚拟数据库中的“出土地”虚拟字段对应的数据。所以，在虚拟数据库的选择过程中，“精度”和“广度”是一对矛盾，资源使用者可以根据具体应用的需求特点选择合适的虚拟数据库，从而在“精度”和“广度”之间获得平衡点。模式复用的虚拟数据库构建策略，为资源使用者提供了选择虚拟数据库的灵活性，同时也没有增加系统构建者和资源提供者在初始化工作过程中的负担。

根据模式复用的虚拟数据库构建策略，在数据库资源注册与虚拟数据库选择的基础上，本发明给出了虚拟数据库查询映射算法，主要包括：(1)虚拟查询语句的转换。根据数据库资源注册确定的映射关系，将资源使用者对虚拟数据库的查询语句(即虚拟查询语句)，转换为多个真实数据库的真实查询语句。(2)数据库查询结果的整合。将来自各真实数据库的查询响应整合为一个结果集，该结果集的元数据结构能够匹配所访问的虚拟数据库模式。请见图4，映射算法具体步骤如下：

(1)使用正则表达式分析虚拟查询语句，提取其虚拟字段、虚拟表、查询条件与排序规则；

(2)根据虚拟表名获取到该虚拟表的所有虚拟字段与映射规则(MappingRule)；

(3)判断虚拟查询语句中出现的虚拟字段是否为虚拟表虚拟字段的子集，否则抛出异常，返回空的真实查询语句列表；

(4)遍历映射规则列表，针对每一条映射规则，执行步骤(5)～(10)；

(5)获取该映射规则的字段映射(ColumnMapping)列表和表间关系(TableRelation)列表；

(6)对于虚拟查询语句中的每一个虚拟字段，根据字段映射列表，找出其对应的真实字段，生成转换后真实查询语句的SELECT部分；

(7)根据表间关系列表，生成联表检索条件，生成真实查询语句中FROM部分和WHERE部分(部分内容)；

(8)根据虚拟语句的查询条件和字段映射列表，生成真实查询语句中WHERE部分的后续内容；

(9)根据虚拟查询语句中的排序规则，生成真实查询语句的排序规则；

(10)合成真实查询语句，并将此语句加入到返回值中；

(11)待所有映射规则均已处理完毕后，返回真实查询语句列表。

根据本发明模式复用的虚拟数据库构建策略，以及数据库资源注册、虚拟数据库选择和虚拟数据库查询映射等方式，可设计实现网格环境下异构数据库的访问和集成方法。如图5所示，Grid-DAI总体结构主要包括七个部分：(1)虚拟数据库管理器(VDB Management)，在应用系统构建过程中，领域专家或系统构建者使用其来维护虚拟数据库的模式(VDBSchema)；(2)数据库资源注册服务与客户端(ResInit Service，ResInit Client)，数据库资源提供者在向应用系统注册其数据库资源时，使用该客户端自动注册其持有的数据库模式，并设定其数据库资源与虚拟数据库之间的映射关系；(3)数据库访问代理(Access Agent)，为Grid-DAI中其它模块(如资源监测服务，查询与响应转换服务等)提供数据库访问服务，该代理可以支持对各数据库资源的并行访问；(4)虚拟数据库查询服务(VDB SGR)，网格应用服务(GAS)或其它客户端，通过虚拟数据库查询服务，获取应用系统中的虚拟数据库模式信息；(5)虚拟数据库服务(VDBS)，网格应用服务或其它客户端通过访问虚拟数据库服务获得来自各异构数据库中的信息，为了尽量避免虚拟数据库集中处理应用查询请求而降低系统效率，可以在网格系统中部署多个虚拟数据库服务以分流查询请求；(6)查询与响应转换服务(Req/Res TranServ)，将资源使用者对虚拟数据库的访问请求转换为对真实数据库的访问请求，并将来自多个真实数据库的响应，整合为针对一个虚拟数据库的响应；(7)资源监测服务(ResMonitor)，定期通过数据库访问代理监测已注册数据库资源的状态；(8)元数据目录，用来存储虚拟数据库模式、数据库资源元数据和数据库资源到虚拟数据库之间的映射信息。其中，数据库资源注册服务、虚拟数据库查询服务、虚拟数据库服务等部署在网格服务容器中，分别被数据库资源注册客户端、网格应用服务(Grid Application Service，简称GAS)或其它客户端调用。

如图6所示，利用本发明的Grid-DAI，UDMGrid的网格应用服务访问异构数据库资源的过程为：(1)网格应用服务向Grid-DAI的虚拟数据库提交访问请求；(2)虚拟数据库服务将查询请求递交给查询映射服务；(3)查询映射服务访问数据库元数据目录，结合虚拟数据库模式，将对虚拟数据库的访问请求通过前文给出的虚拟数据库查询映射算法转换为对相应真实数据库的访问请求；(4)查询映射服务通过访问代理，顺次或并行访问真实的异构数据库资源；(5)查询映射服务将依次得到的查询响应合并成一个结果，返回给虚拟数据库服务；(6)虚拟数据库服务将整合后的查询响应返回给网格应用服务；(7)虚拟数据库服务将查询响应返回给网格应用服务，完成一次访问过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。

为了验证Grid-DAI在异构数据库资源整合方面的正确性和实用性，在中国教育科研网格环境下，以大学数字博物馆网格UDMGrid为典型应用示范，首先由系统构建者和领域专家创建UDMGrid数据库资源的全局模式，然后由数据库资源提供者在UDMGrid注册其提供的数据库资源，最后由网格应用服务的开发者使用虚拟数据库服务提供的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。图7是虚拟数据库的构建过程，根据领域专家的建议构建了“博物馆”、“航空航天”、“考古”等虚拟数据库。图8描述了航空航天数字博物馆数据库资源的注册过程，将资源数据库的“Model”等表映射为“飞机”和“发动机”等虚拟表。所以，UDMGrid利用“博物馆”虚拟数据库开发的“一站式”标本信息服务，能够支持用户通过UDMGrid门户获得来自多个异构数字博物馆资源的标本信息。例如，用户输入标本名称“马”，设定查询范围为已注册数字博物馆资源，在提交任务之后获得的信息服务结果如图9所示。左上角为来自中山大学生物数字博物馆中的“斑马”，右上角为来自中国农业大学昆虫数字博物馆的石雕“马上蝇”，左下角为来自航空航天数字博物馆的“野马”战斗机，右下角为来自山东大学考古数字博物馆的西汉时期文物“车马器”。本次服务从清华大学美术数字博物馆、西安建筑科技大学建筑数字博物馆、航空航天数字博物馆等12个数字博物馆的异构数据库中，共获得878条数据库标本信息、1249条Web标本信息，用时5分22秒。

在网格系统的异构数据库整合过程中，本发明提供了灵活的虚拟数据库机制，无论是对网格系统构建者，还是对资源提供者，或是对资源使用者，都具有好的实用性。资源提供者只需要使用客户端程序即可自动完成大部分的注册工作；资源使用者通过虚拟数据库查询服务即可获得异构数据库资源的全局统一视图，不需要关心真实数据库资源的地理分布、数据库模式、语义信息等，并且可以通过虚拟数据库服务的一致接口获取其所需要的异构数据库资源。

比较内容	OGSA-DAI	Grid-DAI
			侧重点	数据访问	数据集成
资源全局模式	无	可定制，灵活
			资源注册	系统构建者完成，对资源的描述粗糙	资源所有者完成，对资源的描述精准
资源使用	必须通过其它途径去了解资源的模式和语义信息等	直接访问虚拟数据库，不需要分别去熟悉各种资源
			查询效率	高效，且支持分布式查询评估等	一般，简单的数据库连接池技术
推广程度	使用广泛，用户众多，软件相对成熟	目前还只有UDMGrid使用，还不够成熟，有待于推广

表1

如表1所示，与OGSA-DAI、OGSA-DQP比较，Grid-DAI主要针对的是数据库资源的统一视图问题，更侧重于对异构数据库的集成；OGSA-DAI和OGSA-DQP虽然提供了统一访问接口并支持分布式查询评估，但并不提供数据库资源的全局视图。

以上所述仅为本发明的一些基本说明，依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)根据异构数据库资源的学科或领域类型、网格资源的各种本体，利用模式复用的虚拟数据库描述各种数据库资源，通过虚拟数据库模式为资源使用者提供异构数据库资源的全局统一视图；

步骤2)采用资源注册的方式，资源提供者确定其数据库模式与虚拟数据库模式之间的映射关系，并且通过查询映射方法，将基于虚拟数据库的查询请求转换为基于真实数据库资源的查询请求，利用虚拟数据库服务为资源使用者提供访问数据库的一致接口；

步骤3)通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。

2.如权利要求1所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

所述步骤1)中的模式复用，是指在虚拟数据库的构建过程中，依据异构数据库资源隶属的学科或领域之间的内在联系、网格资源的全局本体与局部本体，借鉴面向对象设计方法的继承特性，利用树状结构表现虚拟数据库之间的继承关系，并保留虚拟数据库之间的内在联系，从而减少虚拟数据库构建的重复性工作，也体现了异构数据库资源的学科或领域之间的内在联系。

3.如权利要求2所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

在虚拟数据库树林中，虚拟数据库包含一个或多个虚拟表，虚拟表包含一个或多个虚拟字段，虚拟数据库、虚拟表和虚拟字段的概念分别类似于关系数据库理论中的数据库、表和字段的概念，这种继承关系使子虚拟数据库能够复用父虚拟数据库的模式。

4.如权利要求3所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

在创建子节点虚拟数据库的虚拟表时，既可以继承父节点虚拟数据库的虚拟表，也可以不继承任何虚拟表而创建自身的新虚拟表，并且这种继承关系具有递推性，可以一直上溯到根节点的虚拟数据库；

在创建子节点虚拟表的虚拟字段时，如果子节点的虚拟表继承了父节点的虚拟表，称前者为子虚拟表，称后者为父虚拟表，子虚拟表自动具有父虚拟表的所有虚拟字段，其中包括父虚拟表自身创建的虚拟字段和继承祖父的虚拟字段，并且子虚拟表也可以创建其自身的虚拟字段；

根据异构数据库资源的学科或领域类型，相近或者相同学科的虚拟数据库位于同一棵子树内，相差较远学科的虚拟数据库位于不同的子树中。

5.如权利要求1所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

在所述步骤2)中，数据库资源提供者注册其所持有的数据库资源时，需要设定三方面的信息：本地数据库访问参数、本地数据库模式、本地数据库与虚拟数据库之间的映射关系信息。

6.如权利要求5所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

所述本地数据库访问参数是指外部网络访问本地数据库所需要的参数，如果本地数据库可直接为外网访问，这些参数则包括数据库的类型、服务器IP、端口号、数据库名称、只读用户与口令等；如果外网不能直接访问本地数据库，则使用部署在Web Services容器中的Web服务作为本地数据库访问的代理服务，提供者只需提供该Web服务的地址和访问参数。

7.如权利要求5所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

所述本地数据库模式是指本地数据库表和视图的模式信息。

8.如权利要求5所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

所述本地数据库模式和虚拟数据库模式之间的映射关系信息是指本地数据库中某一个字段到虚拟数据库中某一个虚拟字段之间的映射关系，其映射关系可以定义为：映射关系信息是映射规则集合的子集，一条映射规则包括字段映射子集和表间关系子集，并且字段映射子集的所有元素必须针对同一虚拟表。

9.如权利要求1所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

在所述步骤2)中，虚拟数据库的查询映射方法具体包括以下步骤：

使用正则表达式分析虚拟查询语句，提取其虚拟字段、虚拟表、查询条件与排序规则；

根据虚拟表名获取到该虚拟表的所有虚拟字段与映射规则；

判断虚拟查询语句中出现的虚拟字段是否为虚拟表虚拟字段的子集，否则抛出异常，返回空的真实查询语句列表；

遍历映射规则列表，针对每一条映射规则，执行以下步骤，待所有映射规则均已处理完毕后，返回真实查询语句列表；

获取该映射规则的字段映射列表和表间关系列表；

对于虚拟查询语句中的每一个虚拟字段，根据字段映射列表，找出其对应的真实字段，生成转换后真实查询语句的SELECT部分；

根据表间关系列表，生成联表检索条件，生成真实查询语句中FROM部分和WHERE部分；

根据虚拟语句的查询条件和字段映射列表，生成真实查询语句中WHERE部分的后续内容；

根据虚拟查询语句中的排序规则，生成真实查询语句的排序规则；

合成真实查询语句，并将此语句加入到返回值中。

10.如权利要求1所述的网格环境下模式复用的异构数据库访问和集成方法，其特征在于：

在所述步骤3)中，通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程包括以下步骤：

3.1)网格应用服务向Grid-DAI的虚拟数据库提交访问请求；

3.2)虚拟数据库服务将查询请求递交给查询映射服务；

3.3)查询映射服务访问数据库元数据目录，结合虚拟数据库模式，将对虚拟数据库的访问请求转换为对相应真实数据库的访问请求；

3.4)查询映射服务通过访问代理，顺次或并行访问真实的异构数据库资源；

3.5)查询映射服务将整合后的查询响应返回给虚拟数据库服务；

3.6)虚拟数据库服务将整合后的查询响应返回给网格应用服务；

3.7)通过网格应用服务结果完成异构数据库资源的整合过程，使网格应用服务的开发者能够利用虚拟数据库服务的接口获取来自异构数据库资源的整合信息。

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