Abstract
The introduction of faster and cheaper global data
networks has resulted in a significant growth in demand
for integrated access to new and existing information
sources. A Global Information System allows integrated
access to any number of such information sources independent
of the degree of heterogeneity of the associated subsystems.
However, Global Information Systems do place integration
demands on these subsystems in that they require them,
for example, to be able to cooperate even if not designed
for this purpose.
Previous approaches for database integration such as
those adopted for distributed, federated and multi-database
systems are not feasible for Global Information Systems.
These approaches assume the subsystems to be database
management systems and, further, expect that they conform
to some form of global goal in order to be integrated.
They do not scale up to such large, evolving networks
with high-levels of heterogeneity in terms of the essential
nature of the information sources.
This thesis presents a different approach based on
the integration of subsystems by means of gateways.
A gateway is a program which allows global access to
data stored in a subsystem without requiring changes
to that subsystem. The subsystem continues to operate
normally and remains responsible for updates to local
data while the gateways enable data to be retrieved
by any users and applications of the global network.
We introduce a graphical language, SGIS, for describing
the general architecture, configurations and components
of Global Information Systems. The language SGIS supports
the description of both the structure and dynamic interactions
of such systems. Gateways between information systems
(IS-gateways) are discussed in detail and we propose
both a reference architecture and a classification scheme.
The reference architecture describes an IS-gateway in
terms of its elements, the interfaces and the interoperation
of the elements. The classification scheme can be used
to identify integration situations associated with one
or more subsystems and select appropriate gateway solutions.
To support the development of individual IS-gateways,
we have developed an Interface Description Language,
IDLE. The IDLE language facilitates the formal description
of user interfaces to subsystems, thereby allowing a
gateway program to access a subsystem in a manner similar
to local users.
The thesis describes five different IS-gateways which
were developed to validate the concepts developed in
this work. We also present general guidelines for the
efficient development of IS-gateways.
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Zusammenfassung
Mit der Verfügbarkeit von immer leistungsfähigeren
und billigeren weltweiten Datennetzen entsteht eine
stark wachsende Nachfrage nach integrierter Nut zung
der durch diese Datennetze erschliessbaren Informationsquellen.
Eine solche integrierte Nutzung von beliebig vielen,
beliebig heterogenen Teilsy stemen wird durch globale
Informationssysteme ermöglicht. Globale Informationssysteme
stellen hohe, aber spezifische Anforderungen an die
Einbindung von Teilsystemen. So müssen die Teilsysteme
beispielsweise mit anderen zusammenarbeiten können,
ohne speziell darauf vorbereitet zu sein.
Die bisherigen Ansätze zur Integration von Datenbanken,
etwa die Bildung von verteilten, föderierten oder
Multidatenbanken, eignen sich nicht für globale
In formationssysteme. Erstens gehen sie von Datenbanken
als Teilsystemen aus und stellen somit hohe Anforderungen
an die einzubindenden Teilsysteme. Zweitens versuchen
sie, die Einbindung mit einer Perfektion zu erreichen,
die oft weder nötig noch erwünscht ist. Sie
verlangen im wesentlichen, dass sich die Teilsysteme
mehr oder weniger einem globalen Ziel unterordnen.
Diese Arbeit zeigt einen anderen Weg. Die einzubindenden
Teilsysteme blei ben unverändert funktionsfähig,
der Zugang zu den daraus erhältlichen Infor mationen
erfolgt über geeignete Zwischenelemente, sogenannte
Gateways. Dabei lassen sich Gateways für bestimmte
Typen von Informationssystemen systematisch bereitstellen.
Mit diesem Ansatz gelingt es, auf heterogene, be stehende
Informationssysteme ohne Änderung derselben in
einer neuen, inte grierten Art zuzugreifen. Im Vordergrund
steht dabei der Lesezugriff. Für Muta tionen bleiben
die einzelnen Teilsysteme zuständig. Um Strukturen
in globalen Informationssystemen beschreiben zu können,
wird die grafische Notation SGIS" eingeführt. SGIS
erlaubt eine einfache Darstel lung statischer Konfigurationen
und dynamischer Abläufe innerhalb dieser Konfigurationen.
Ein theoretischer Teil über Gateways zwischen
Informationssystemen (sogenannte IS-Gateways) schlägt
neben einer allgemeinen Klassifikation auch eine Referenzarchitektur
für IS-Gateways vor. Die Klassifikation erlaubt
das einfache Einschätzen einer konkreten Situation
sowie Rückschlüsse auf geeignete Lösungsansätze.
Die Referenzarchitektur beschreibt ein IS-Gateway durch
dessen Elemente, die Schnittstellen dazwischen und das
Zusammen wirken der Elemente.
Als Hilfsmittel für die schnelle Realisation von
IS-Gateways wird die Schnittstel lenbeschreibungssprache
IDLE vorgestellt. Mit IDLE lassen sich auch Benutzerschnittstellen
effizient formal beschreiben, so dass anstelle des Endbenutzers
ein Programm diese benutzen kann. Dies erlaubt anderen
Programmen den Zugriff auf bestehende Informationssysteme
über die Benutzerschnittstelle.
In einem praktischen Teil werden anhand von fünf
realisierten IS-Gateways die theoretischen Konzepte
verdeutlicht und umgesetzt.
Den Abschluss der Arbeit bilden konkrete Hinweise für
die effiziente Entwicklung von IS-Gateways.
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