Generación de reportes gráficos en SharePoint 2010 a partir de múltiples fuentes de datos

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1 Generación de reportes gráficos en SharePoint 2010 a partir de múltiples fuentes de datos Palabras claves (keywords): SharePoint 2010, Programación e Ingeniería de Software, Inteligencia de Negocios, Gráficos Web (SharePoint 2010, Computer Programming and Software Engineering, Business Intelligence, Web Graphics) Resumen Este trabajo propone una solución a la problemática de la representación visual de datos en la Plataforma SharePoint Se presenta el diseño de un componente para dicha plataforma que permite configurar y mostrar datos de forma gráfica a partir de diferentes fuentes de datos. Se describe cómo lograr la extracción, transformación y carga de estos datos de manera que sea posible conectar diversas fuentes de los mismos, además de mostrar cómo permitir la utilización de diferentes bibliotecas de generación de gráficos en la Web. Finalmente se comenta un caso de uso de este componente en la Plataforma Académica Weboo Live de la Facultad de Matemática y Computación de la Universidad de La Habana. Abstract This article presents a computational solution for a SharePoint 2010 data visualization component. It describes the design of an extension for this platform that allows the user to get data from different data sources, configure it and present it graphically through some of the most common web graphics libraries. It shows then, how to extract, transform and load the data from several data sources. The article also shows the necessary structure to handle graphical web libraries and the way to use them in a web part for Microsoft SharePoint Finally, is presented an application of this component in WebooLive an academic web platform hosted in the Math s and Computer Science Faculty at the University of Havana. Introducción Uno de los conceptos muy desarrollados en el mundo informático en nuestros días es la Inteligencia de Negocios [1], en inglés Business Intelligence, o simplemente, BI. La aplicación de la BI se ha hecho indispensable en aras de tener un dominio completo sobre grandes volúmenes de datos que se manejan en muchos sistemas informáticos. Uno de los puntos clave en la BI es brindar una visión global sobre una gran cantidad de información para así facilitar el proceso de toma de decisiones por parte de los usuarios. Es de suponer entonces que una gran cantidad de software haya sido desarrollado con este fin. Algunos de estos son herramientas que permiten computar los datos, analizarlos y mostrar los resultados en un formato apropiado para un escenario determinado. Entre ellos se encuentran algunos productos como Microsoft SQL Server, Integration Services, Analysis Services y Reporting Services [2], y las tablas pivotes de Microsoft Office Excel [3], entre otros. Estos permiten realizar el proceso de extracción, transformación y carga de los datos, proporcionando funcionalidades para su análisis y representación casi siempre de forma tabular o gráfica. Estos productos, junto a otros muchos que existen, cuentan en ocasiones con la limitante de que o son

2 complicados de configurar y utilizar (como es el caso de Reporting Services [2]) o la representación de los datos de forma gráfica se lleva a cabo por componentes que solamente pueden ser visualizados en contextos definidos. Sin embargo el escenario de la Inteligencia de Negocios es mucho más amplio que el antes mencionado, no obstante, las herramientas referidas constituyen el punto de contacto entre la problemática existente y el mundo de la BI. El problema detrás de este trabajo es la representación gráfica de datos en el contexto de Microsoft Office SharePoint 2010 [4]. Para esto se podrían utilizar los productos anteriores haciendo uso de la interoperabilidad que brindan los mismos 1, en cambio, lo que se propone en este trabajo es una solución liviana, flexible y fácil de integrar como un elemento web más en las páginas de los sitios de SharePoint 2010; que al mismo tiempo brinde al usuario facilidades de interacción con los datos. Desarrollo Arquitectura La solución propuesta consta de tres partes fundamentales (resaltadas en la Figura 1 con fondo naranja y verde): recuperación de los datos, procesamiento de los mismos y su representación gráfica. Fuentes de Datos es de Datos Web Part en el servidor de SharePoint es Gráficos SQL Server SSAS Sql SSAS Esquema de datos de Sql Server Esquema de datos de SSAS X, Y Series de datos X, Y OData OData Esquema de datos de OData Series de datos Fuentes Externas Componente dentro de SharePoint 2010 Figura 1. Arquitectura general del componente de generación de reportes gráficos a partir de diferentes fuentes de datos. En la se muestra la arquitectura general del componente. En ella se distinguen dos partes del mismo llamadas conectores de datos y conectores gráficos, el objetivo de estos elementos es no atar la solución propuesta a una fuente 1 Microsoft SQL Server, Microsoft Office Excel y Microsoft Office SharePoint 2010 pertenecen a la línea de productos de Microsoft para la Inteligencia de Negocios (LOB) [4]

3 de datos en particular, de la misma manera se pretende que la visualización final de los gráficos pueda realizarse con múltiples alternativas. Las fuentes de datos a utilizar por este componente, serían todas aquellas para las que se pueda crear un conector de fuente de datos que sirva de puente entre ambos (este proceso se haría a través de la utilización de la API 2 definida para esto). De forma análoga sucede con las bibliotecas gráficas y sus conectores gráficos. es de Fuentes de Datos Los conectores a fuentes de datos están concebidos como bibliotecas compiladas en.net Framework 3.5 [5] (las soluciones para SharePoint 2010 no soportan versiones superiores) que utilizan una API diseñada para que, por medio de Entidades y Relaciones entre ellas, se brinde al componente un esquema representativo del dominio de datos que se desea representar gráficamente. En la Figura 2 se encuentra una representación gráfica de esta estructura y del uso de la API. Servidor de fuente de Datos Fuente de Datos a fuente de datos Web part en el servidor de SharePoint API Fuente de Datos Interface Fuente de Datos Entidades Entidades cargadas de las fuentes de datos Entidades dentro Relaciones de la fuente de datos Figura 2. Estructura de acceso a los datos de una fuente de datos a través de un conector a fuente de datos. Un conector a fuentes de datos debe ser capaz de extraer un esquema de entidades y relaciones que representen el dominio de datos que se desea graficar. Además de esto debe brindar un mecanismo para retornar los datos correspondientes al esquema seleccionado. Es decir, será quien se encargue directamente de efectuar los pedidos del componente de SharePoint a la fuente de datos. La comunicación entre la fuente de datos y el componte se garantiza a través de la implementación de la interfaz definida para este propósito dentro de la API que se brinda. En esta API se encuentra además un conjunto de clases (en su mayoría abstractas, para brindar la mayor flexibilidad posible) que permiten una comunicación conector-componente 2 API (Application Programming Interface), es un protocolo dirigido a ser utilizado como una interfaz por componentes de un software para comunicarse mutuamente.

4 de manera que sea transparente para este último el cómo se resuelven las operaciones de extracción, transformación y carga de los datos para la fuente de datos específica. Las entidades del esquema son una manera de agrupar datos que pueden pertenecer a un mismo concepto. En el caso de que la fuente de datos sea Microsoft SQL Server [2], estas entidades pueden representar tablas de sus bases de datos. Por otra parte si la fuente de la información son documentos de Microsoft Excel, la implementación del conector debe entonces proveer la interpretación adecuada para obtener a partir del documento el esquema mencionado. Las relaciones del esquema brindan un mecanismo mediante el cual se pueden relacionar las entidades creadas y de esta manera los conceptos creados sobre los datos. Estas relaciones son llamadas relaciones locales. Este tipo de relación tiene la característica de que son gestionadas por la misma fuente de datos (siempre que esto sea posible) y no en el servidor de SharePoint. Esto permite una mayor eficiencia en el momento en que se efectúe la carga de los datos, pues en lugar de que el componente tenga que mezclar la información de todo el esquema de datos obtenida a partir de su fuente de datos, es la propia fuente de datos la que realiza esta operación para la cual se encuentra optimizada, y solo envía al componente los datos específicos que requiere de ella. Este diseño distribuido para el procesamiento de las consultas [6] permite entre otras cosas un mayor rendimiento en el servidor de SharePoint y una disminución de la carga de la red pues solo se envía la información necesaria. El proceso de agregar nuevos conectores al servidor de SharePoint 2010, donde se encontraría desplegado el componente, puede lograrse mediante la activación de una característica para SharePoint. Esto coloca el ensamblado del nuevo conector en el GAC 3 el cual es después integrado al componente dinámicamente. La carga se lleva a cabo mediante la utilización de la biblioteca para SharePoint Microsoft.Practices.ServiceLocator [7], una biblioteca pensada para la implementación del patrón ServiceLocator, el cual está basado a su vez en el patrón IoC 4 [8]. La idea es eliminar las dependencias de tipos concretos mediante el uso de interfaces que definen las funcionalidades requeridas. Cuando se requiere una implementación concreta que implemente alguna de las interfaces mapeadas, la biblioteca es capaz de resolver la dependencia y devolver dicha instancia. Como todo conector, constituye una implementación concreta de la interfaz definida en la API, basta registrar cada conector mapeándolo con la interfaz adecuada. Controlador de Fuentes de Datos El controlador de fuentes de datos es un objeto que forma parte del componente. Su función es manejar los conectores a fuentes de datos, seleccionar, mezclar y filtrar los datos que son cargados desde cada una de estas y ponerlos a disposición de la siguiente fase del proceso. 3 GAC (Global Assembly Cache) [4], que traducido se escribe Cache de Ensamblados Global. Esta es una carpeta especial del sistema operativo Windows que se encuentra generalmente en [C:]\Windows\assembly y que sirve como carpeta temporal para ensamblados que podrán ser utilizados de forma global por diferentes aplicaciones. 4 IoC (Inversión of Control), en español, Inversión del Control. Es también conocido como Principio Hollywood (Hollywood Principle).

5 Como se puede apreciar en Figura 3 este objeto contiene un conjunto de esquemas que son representativos, cada uno, del esquema de datos definido para cada fuente de datos. Estos esquemas individuales están compuestos por entidades y las relaciones locales entre las mismas. Una de sus funcionalidades es la de permitir relacionar los esquemas particulares de cada una de las fuentes de datos mediante la utilización de relaciones remotas [8]. Así se le ha llamado a este tipo de relación, la cual se lleva a cabo en el propio componente y no en las fuentes de datos, las mismas permiten relacionar entidades de distintas fuentes de datos (por ejemplo una base de datos creada con Microsoft SQL Server y un documento creado con Microsoft Office Excel). Lo anterior implica que el controlador de fuentes de datos, cuando va a realizar la carga de los mismos, primeramente ejecuta la carga de los datos de las diferentes fuentes de datos de manera independiente y luego, con los datos obtenidos, efectúa las relaciones remotas para crear el conjunto resultante de datos, opcionalmente el conjunto de datos resultante pudiera ser filtrado si el usuario lo desea. es a fuentes de datos Controlador de Fuentes de Datos Relación local Controlador Gráfico Relación remota Figura 3. En esta figura se muestran partes del componente como son el objeto controlador de fuentes de datos y la lista de instancias de conectores a fuentes de datos. Además se puede apreciar el esquema relacional que se crea a partir de las entidades, relaciones locales y remotas que da lugar a un conjunto de datos que es utilizado por la próxima etapa. El resultado de este procesamiento de los datos es precisamente la obtención de un subconjunto de ellos que represente los datos que realmente se quieren representar gráficamente y que se encuentran de manera adecuada para su consumo por la próxima etapa. Controlador de Gráficas El controlador de bibliotecas gráficas es un objeto capaz de tomar un conjunto de datos, resultado del paso anterior, y adecuarlo para que pueda ser representado gráficamente. Además dispone de una lista de instancias de conectores

6 gráficos a las diferentes bibliotecas gráficas que se encuentran registradas, así como brinda una manera de poder crear diferentes tipos de layouts 5 en los que se puedan visualizar estos gráficos. La mayoría de las bibliotecas generadoras de gráficos para la web (como Highcharts [9] y jqplot [10]) crean sus gráficos a partir de una o varias series de datos. Una serie de datos es un conjunto de vectores ordenados (x 1,,x n) donde el valor de cada componente es representado en el eje apropiado. Las bibliotecas gráficas consumen estas series y utilizan estos valores para generar los gráficos según del tipo de gráfico que se visualizará. Cuando se habla de adecuar el conjunto de datos retornado por el controlador de fuentes de datos se refiere a que es necesario crear un conjunto de series de datos a partir de ellos teniendo en cuenta cuál será el tipo de gráfico que será visualizado con cada una de las series. En la Figura 4se muestra un esquema que comienza con la transformación del conjunto resultante del proceso de carga y transformación en un conjunto de series listas para ser utilizadas por alguna de las bibliotecas de gráficos. Conjunto de datos resultante Controlador de bibliotecas gráficas API de es Interface Gráfico Series, Tipos de Gráficos, Propiedades Bibliotecas Gráficas Highcharts jqplot Controlador de Layout del Web part Figura 4. Esquema que presenta el proceso de creación de series a partir de un conjunto de datos resultantes y un conjunto de bibliotecas gráficas utilizadas a través de sus respectivos conectores gráficos. El Controlador de Bibliotecas de Gráficos afronta el problema de la diversidad de bibliotecas generadoras de gráficos que pueden ser escogidas por el usuario para la generación de los diferentes gráficos. Nuevamente se requiere de una solución flexible que posibilite la comunicación entre estas bibliotecas de gráficos y el controlador. La solución propuesta incluye en la API tipos con los que se pueden manipular estas bibliotecas de forma transparente para el controlador. Esto se hace mediante la implementación de una interfaz que sirve de puente comunicador entre los diferentes conectores gráficos específicos para cada biblioteca gráfica y el controlador de las mismas, que se apoya en los tipos ya existentes en la API (como las series de datos y propiedades generales de los gráficos). 5 La palabra layout puede traducirse como diseño, disposición, esquema. En nuestro contexto se refiere al diseño de la interface de usuario en la que se mostrara el gráfico o varios de ellos.

7 Estos conectores gráficos son bibliotecas compiladas en.net Framework 3.5 que son desplegadas en el servidor de SharePoint por medio de una característica. Este proceso registra el ensamblado en el GAC desde el cual sus declaraciones de tipos serán accesibles desde cualquier sitio de SharePoint. La biblioteca Microsoft.Practices.ServiceLocator permite la carga de los conectores gráficos dinámicamente de forma análoga a como se hace para los conectores a fuentes de datos. Algo que sería interesante incorporar al componente es la habilidad de poder capturar ciertos eventos lanzados por la interfaz web de su página para, de esta manera, incrementar su grado de interactividad. Esto se podría lograr a través de la incorporación a la API de tipos wrappers 6 de algunos de los eventos definidos en las bibliotecas de gráficos. El problema con esta concepción radica en que estas bibliotecas se encuentran implementadas, en su mayoría, en lenguajes como JavaScript utilizando CSS y la API de adaptadores está implementada en lenguaje C# por lo que no es tan directa la solución a este problema. Figura 5. Esquema que representa una propuesta de conexión entre los diferentes componentes que permita dar solución al problema de la interactividad de los gráficos. Una posible solución es la creación de un servicio WCF/REST [4] desplegado como una solución para SharePoint en el servidor. Este tendría acceso a los wrappers declarados en la API de adaptadores y uno de sus puntos de enlace 7 recibirá como argumentos el nombre del evento y sus valores asociados. Este, haciendo uso de los wrappers, devuelve como resultado un texto que contiene el código JavaScript necesario para realizar los cambios en el gráfico. En el momento en que un gráfico lance un evento, este tendrá especificado un llamado asíncrono (Ajax [11]) a la URL en la que se encuentra mapeado el punto de enlace del servicio antes mencionado, pasándole como parámetros de la URL los argumentos necesarios. En la Figura 5 se representa, en forma de diagrama, este proceso. 6 Un tipo es wrapper de otro si este sirve de envoltura o encapsulamiento de las funcionalidades del otro. 7 Un punto de enlace [4], en el contexto de WCF no es más que un método de CSharp que puede ser mapeado a una de las direcciones de comunicación que ofrece el servicio. Si se encuentra en formato REST entonces es una dirección orientada a recursos.

8 Bibliotecas Generadoras de Gráficos Web Las bibliotecas generadoras de gráficos para el escenario web son aquellas que poseen funcionalidades para, a partir de datos en forma de series y una configuración adecuada, mostrar un gráfico en una página web. Las bibliotecas actuales y más utilizadas se basan en HTML5 [12], JavaScript y CSS3. En particular, HTML5 brinda una nueva característica llamada SVG (Scalable Vector Graphics) [12] con la cual permite al usuario una mayor interactividad con los elementos del gráfico. Como ejemplo de esto, tenemos una de las más utilizadas actualmente, Highcharts [9]. En la Figura 6 se muestran algunos de los gráficos que se pueden generar con esta biblioteca. Figura 6. Visualización de gráficos generados por bibliotecas gráficas para la web. Estos en particular fueron tomados del conjunto de ejemplos brindado por la biblioteca Highcharts. Visualización Gráfica de Información Docente En la Facultad de Matemática y Computación de la Universidad de La Habana En la facultad de Matemática y Computación de la Universidad de La Habana se encuentra hospedado sobre un servidor de SharePoint 2010, un portal de sitios docentes llamado WebooLive [13]. Cada uno de los sitios que forman parte de este conjunto contiene información acerca de distintos procesos de la facultad. Entre estas informaciones se encuentran los registros de asistencias a clases y evaluaciones en las diferentes asignaturas que cursan los estudiantes. Estos están almacenados en una biblioteca de documentos compartidos, como documentos creados utilizando Microsoft Office Excel, a la cual los profesores acceden para obtener o introducir información acerca de estos aspectos. Para los profesores y directivos de la facultad es de importancia poder realizar análisis de esta información de manera que pueda ayudar a un mejor funcionamiento del proceso docente que se lleva a cabo sirviendo como apoyo a la toma de decisiones. Como parte de la solución a esta problemática se ha desarrollado el componente descrito en la sección anterior para lograr una visualización gráfica de la información. Esta manera es preferible a la forma tabular tradicional en la representación de datos pues muestra resultados compactos y sintetizados además de ser fáciles de interpretar por el usuario.

9 La solución comienza por acceder al contenido de cada uno de los documentos de cada sitio de asignatura. Esto se puede lograr mediante la utilización del OCM (Object Client Model o Modelo Cliente de Objetos [4]) que se encuentra en la API brindada por SharePoint 2010 para el manejo de sus objetos internos. Utilizando sus clases se puede navegar por cada sitio y, en cada uno, acceder a la biblioteca de registros de asistencias y evaluaciones. Para la obtención de los datos residentes en el interior de cada registro se utilizará una herramienta llamada ShareReport [3]. Esta herramienta utiliza la biblioteca OpenXml [3] para acceder al contenido de los documentos creados por Microsoft Office y obtener o introducir datos. En este caso es utilizada para obtener los datos necesarios de cada uno de los registros. Estos datos obtenidos son colocados en una base de datos en Microsoft SQL Server. El esquema de tablas que se propone es en forma de estrella [14] lo que optimiza el acceso a la información a través de la utilización de un cubo [14] de Microsoft SQL Analysis Services [14]. Ya que la información contenida en los registros de asistencia y evaluaciones cambia constantemente, es necesario realizar el proceso de carga de los datos con frecuencia. Para automatizar el proceso se utilizan los Jobs de SharePoint los cuales no son más que conjuntos de instrucciones que tienen una programación de horarios para su ejecución. En este caso se coloca el código necesario para la navegación a través de los sitios, la carga de la información desde los registros, la transformación y carga en la base de datos de Microsoft SQL Server y la activación del proceso de precálculo de los resultados. En la Figura 6 se muestran ejemplos de gráficos resultantes de este proceso representado en la Figura 7. Asistencia Evaluación ShareReport SQL Server Analysis Services Adaptador Figura 7. Representación gráfica de las principales etapas de la solución propuesta. Conclusiones Con el desarrollo de este componente se ha creado una solución computacional que permite elevar la eficiencia en el análisis de información empresarial. Uno de sus principales aportes radica en la implementación de una arquitectura basada en conectores que permite extender dinámicamente el conjunto de fuentes de datos disponibles para el usuario así como las bibliotecas generadoras de gráficos para la web que puede utilizar para las representaciones visuales. Otro punto importante a resaltar es que es un componente altamente personalizable pues brinda al usuario, mediante la API, la opción de crear sus propias implementaciones de conectores e incorporárselos al componente dinámicamente. Como su implementación está basada en un elemento web de SharePoint, permite ser manipulado como tal, brindando

10 además de sus propias funcionalidades las que poseen los elementos web de manera predeterminada. Además esta implementación no necesita de otras aplicaciones externas a SharePoint para su funcionamiento. Este trabajo es apenas un comienzo, existe trabajo que hacer. El procesamiento de las consultas de forma distribuida y su optimización es una primera línea de investigación que podría ser desarrollada porque a pesar de que el volumen de información que es representable en un gráfico no suele ser grande, las consultas que se realicen para obtener los datos que serán representados sí podrían contener bastante información. También es necesario continuar desarrollando el conjunto predeterminado de conectores de datos con el fin de cubrir un dominio mayor de fuentes de datos y bibliotecas generadoras de gráficos para la web. Además es necesario enriquecer las capacidades del Controlador Gráfico explotando las cualidades interactivas de los gráficos. Bibliografía [1] Microsoft Corporation, «Business Intelligence,» Microsoft Corporation, [En línea]. Available: [2] Microsoft Corporation, «SQL Server,» [En línea]. Available: [3] L. S. M. K. Karel Trueba, «Licenciado en Ciencia de La Computación, Universidad de La Habana,» Facultad de Ciencias de la Computación de la Universidad de la Habana, La Habana, [4] J. Krause, C. Langhirt, A. Sterff, B. Pehlke y M. Döring, SharePoint 2010 as a Development Platform, New York: Apress, [5] Pro C# 2008 and the.net 3.5 Platform, New York: Apress, [6] D. Kossmann, «The State of the Art in Distributed Query Processing,» ACM Computing Surveys, vol. 32, nº 4, p , [7] Microsoft Corporation, «MSDN,» Microsoft Corporation, [En línea]. Available: [8] M.-S. C. Chihping Wang, «On the Complexity of Distributed Query Optimization,» IEEE TRANSACTIONS ON KNOWLEDGE AND DATA ENGINEERING, vol. 8, nº 4, [9] J. Kuan, Learning Highcharts, Birmingham, [10] C. Leonello, «jqplot,» [En línea]. Available: [11] W3C, «AJAX,» Enero [En línea]. Available: [12] M. J. Collins, Pro HTML5 with Visual Studio 2012, New York: Apress, [13] M. K. Lester Sánchez, «PLATAFORMA ACADÉMICA PARA LA GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO Y EL APRENDIZAJE COLABORATIVO,» Facultad de Matemática y Computacion de la Universidad de la Habana, La Habana, [14] S. M. Reed Jacobson, Microsoft SQL Server 2005 Analisys Services Step by Step, Washington: Microsoft Press, [15] Ultra-Fast ASP.NET 4.5, New York: Apress, [16] Microsoft Corporation, «MSDN,» [En línea]. Available:

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