数字化校园网站群管理平台下数据传输序列化模型的研究

石文兵，葛 斌

安徽理工大学计算机科学与工程学院，安徽淮南，232001

数字化校园网站群管理平台下数据传输序列化模型的研究

石文兵，葛 斌

安徽理工大学计算机科学与工程学院，安徽淮南，232001

针对传统校园网站通常无法实现站点间的数据交互，普遍存在设计重复和信息孤岛等问题，对网站群管理平台下的数据传输结构进行了分析，对集中式结构和分布式结构下的数据传输模式进行了研究，采用数据序列化算法构建了一种数据传输序列化模型，并且在模拟终端进行了仿真实验，实验数据表明，该数据传输序列化模型对站群间的信息共享和数据融合具有很好的效果，为站群间的数据传输层构建了一种标准化的数据传输模型。

数据传输；序列化模型；网站群管理；数字化校园

1 问题提出

目前，Web应用系统发展迅速，它在为用户提供高效快捷的网络应用服务的同时，也面临异构信息系统之间数据交互频繁所带来的数据传输效率低下、数据传输格式不兼容的情况。数字化校园网站群管理平台是通过资源整合与信息共享实现统一平台网站集群化管理系统。当前,高等学校的Web应用系统普遍存在技术平台不统一、规划设计重复、信息孤岛、工作流程和工作机制不合理以及维护升级困难等问题，网站群管理模式将是未来数字化校园的发展趋势[1-2]。网站群管理平台下,Web应用系统之间通常存在数据互访问、互传输的用户需求，如开放式实验预约系统要获取教务管理系统中学生的基本信息和选课信息等。本文将对网站群管理平台下的数据传输进行分析，提出一种应用系统之间数据传输的序列化模型，加强系统间的信息融合，提高数据传输效率。

2 数据传输体系结构

构建网站群管理平台的目标是加强信息资源的共享和融合，消除数据冗余，提高数据传输效率。网站群管理平台的建设是一个庞大复杂的系统工程，其核心任务主要包括两个方面。

2.1 集中式统一站群平台的构建

在数字化校园中，很多部门网站结构和功能相同，存在的差异主要是网站栏目、布局和主题风格不同，这类网站的单独开发设计导致校园网站建设质量参差不齐、规划设计重复、升级维护困难等问题，与数字化校园的发展趋势相背离，对这类网站可以采用集中式统一站群架构模式，数据集中存储，提供标准化的建站接口和分级管理权限。在该模式下，通过设计集中式数据传输层负责应用系统间的数据传输，可以提高站群间数据的共享与融合[3]。

2.2 分布式站群的信息融合

在数字化校园网站群中，存在一些比较特殊或重要的Web应用系统，其运行时间长、系统结构复杂，将整个系统迁移到集中式统一的站群平台难度较大，并且系统迁移导致的不可预期的不稳定因素可能影响正常的业务处理，对这类系统或网站最佳的管理方式是实施分布式站群的信息融合，保持各应用系统物理上的独立性，在逻辑上构建共享集中的数据传输层，通过标准化的数据传输序列化模型，实现异构系统间的数据互访问、互传输[4]。

通过以上两个方面的分析，网站群管理平台下的数据传输体系结构包括两大模块：集中式数据传输层和分布式数据传输层，如图1所示。

3 数据传输序列化模型

3.1 JSON数据模式

在Web系统中，浏览器是数据传输与交互的客户端，JSON是一种能够使浏览器支持的JavaScript透明地处理服务器端传输数据的交互格式，它是JavaScript的子集，其数据存储格式完全独立于开发语言，在不同的计算机语言中可以被理解为记录类型、结构体或对象等，对应的数据结构为“Name：Value”的有序列表，能很好地被JavaScript浏览器和高级语言支持，JSON数据成为网络数据传输的理想数据交换格式，其主要的文法描述如表1所示。

图1 数据传输体系结构

类型语法格式描述说明object{},{members}object对象,对象可以包含成员membersstring:valuemembers,string:value成员可以是“name:value”或其他成员array[],[elements]数组中包含元素elementsvaluevalue,elements元素可以是基本类型或其他元素valuestring,number,array,object,true,false,null值可以是双引号括起来的字符串、数值、true、false、null、对象或数组

3.2 数据对象的序列化

在数字化校园网站群管理平台中，系统的设计采用J2EE架构，数据持久层采用Hibernate数据持久化技术，系统内部逻辑层次之间数据传输的节点均为POJO对象，数据对象符合简单Java对象的规范。在集中式站群结构中，数据存储在中心数据库中，站群之间的数据传输如果以Java数据对象为节点，客户端浏览器的JavaScript引擎将无法直接解析，并且不能实现站群间数据传输的标准化，因此在客户端浏览器和服务器端构建数据传输层就显得十分必要[5-6]。集中式数据传输层的主要任务是对数据对象构建序列化模型，实现标准化数据传输，从而提高站群间的通信效率和数据的融合，数据传输模型如图2所示。

图2 数据序列化传输模型

在以上数据传输模型中，服务器端生成的数据主要包括两大类：基本数据类型和POJO对象数据类型，其中基本数据类型主要包括int、long、float、double、boolean、String等类型的简单数据；POJO类型的数据是实体对象的封装，包括私有的属性和公有的get/set方法。该数据传输模型可进一步描述为以下状态转移方程。

输入集合I={Scalar,Object}对应服务器端的两种数据类型，Scalar代表基本数据类型，Object为POJO数据对象；状态转换函数f(x)对应数据对象的序列化模块，数据状态集合D={JSS,JSO}表示JSON数据流，其中JSS为基本数据类型的JSON序列化格式，JSO为POJO对象的数据序列化格式。输入数据和JSON数据流的转换关系为：f(Scalar)=JSS，f(Object)=JSO。下面给出数据传输序列化的实例，图3所示为服务器端生成的数据对象，得到的JSON序列化数据如图4所示。

3.3 XML数据序列化

在数字化校园网站群管理系统中，数据的传输包括集中式结构和分布式结构，集中式结构数据统一存储在中心数据库中，数据传输层的对象序列化模块很好地解决了站群间数据的共享与融合，实现了标准化数据传输。在分布式结构中，各应用系统在物理上是异构的，系统间的数据传输存在一定的障碍，但这类应用系统通常具有XML格式的数据访问接口。XML数据具有良好的可读性，侧重于对信息内容的描述，通常成为应用系统间数据共享的有效手段，但XML数据存在大量冗余的标签，对系统间高效率的数据传输产生很大的影响，特别是移动互联网用户的剧增，对数据的传输效率提出了更高的要求。因此，分布式数据传输层的核心任务是对XML数据进行序列化，构建分布式应用系统间高效率的数据传输模式。

XML数据序列化主要对XML数据进行压缩，通过解析算法，将XML数据转换为JSON数据，消除冗余的XML标记。JSON数据格式是一种轻量级的数据传输格式，JSON数据流与浏览器的JavaScript引擎具有很好的融合性[7]。XML数据可以采用树形结构定义，对XML的解析过程转换为树形结构的遍历，根节点的子节点直接解析为List对象集合，子节点解析为List集合中对象元素的属性(属性可以是基本数据类型，也可以是复合对象类型)，XML数据序列化算法描述如图5所示，输出数据为JSON对象。

图5 XML数据序列化为JSON对象

图6 集中式结构下数据对象序列化输出显示耗时对比

4 仿真实验分析

根据以上数据序列化模型的论述，在构建的仿真模拟实验环境下，模拟终端挑选安徽理工大学校园网中具有代表性的网络数据进行测试，由于网络环境因素的影响，实验数据存在一些波动，最终数据取多次试验的平均值。

图7 分布式结构下XML数据序列化数据量对比

图6所示为集中式结构下数据传输层序列化的JSON数据对象和原始数据对象输出显示到模拟终端的耗时对比，实验随机选择网站页面，通过100次模拟取平均值可以看出，通过数据传输层序列化后，数据输出显示的响应时间更短，校新闻网数据量较大，对比更加明显。图7所示为分布式结构下XML数据序列化为JSON数据对象的字符数对比，根据实验数据可以看出，图书查询服务、校园云视频、电子政务平台和开放式实验预约系统的XML数据都有不同程度的压缩，序列化为JSON数据对象提高了数据传输效率，因此数据传输序列化模型在站群信息共享与融合方面有很好的应用价值。

5 结束语

数字化校园中信息量增长迅速，网站群管理平台提高了数字化校园的信息化水平，站群管理模式摆脱了各自为政的管理状况，消除了信息孤岛。本文详细分析了站群管理模式下数据传输的体系结构，根据校园网站的运行现状，设计了集中式结构和分布式结构下的数据传输序列化模型，通过仿真实验在模拟终端进行了数据测试，实验数据表明，站群管理平台下的数据传输序列化模型对数据的共享与融合具有很好的效果，为高等学校的教学、科研、管理和生活服务提供了标准化的数据传输服务，同时也为站群管理平台下的数据共享和融合提供了理论支持。

[1]李春子.网站集群式管理在高校中的应用分析[J].数字技术与应用,2010(5):81-82

[2]高新成,李苏龙,王燕.校园网站群内容更新监控系统的设计与实现[J].陕西理工学院学报：自然科学版,2013,29(6):16-17

[3]王臻,闻星火,谢素萍,等.基于网站群的实验室管理系统设计与实现[J].中山大学学报：自然科学版,2009,48(3):156-157

[4]杜义华,张亚.中国科学院网站群建设的系统工程方法[J].计算机系统应用,2012,21(1):18-19

[5]高静,段会川.基于移动设备的JSON数据传输效率研究[J].信息技术与信息化,2011(1):13-15

[6]王鹏,吴晓东,杨华民.基于不同数据传输格式对Ajax实时性响应影响的研究[J].长春理工大学学报：自然科学版,2011,34(2):148-149

[7]谷方舟,沈波.JSON数据交换格式在异构系统集成中的应用研究[J].铁路计算机应用,2012,21(2):2-3

(责任编辑：汪材印)

2014-05-18

安徽理工大学青年教师科学研究基金项目“基于J2EE的数字化校园网站群管理平台的研究”(2012QNY30)。

石文兵(1982-)，安徽安庆人，硕士，讲师，主要研究方向：计算机网络与智能信息系统。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.09.025

TP391

A

1673-2006(2014)09-0082-04