基于Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ的教學資源庫架構設計

首都師范大學北京市 100037

摘要 針對目前在教學資源庫建設過程中存在的系統開放性差、異構性差等問題提出基于Web Service的架構方案，采用面向服務架構方法，建立開放、可擴展的共享教學資源庫，本方案對整合現有教學資源平臺也有一定的參考意義。

關鍵詞 教學資源庫；XML；SOAP；Web服務

中圖分類號：G434文件標識碼：A 文章編號：1671-489X（2007）03－0036-03

Design of Education Resources System based on Web Service//Dong Xudong ，Ai Lun

Abstract This paper introduces Multimedia Resources Database System for Teaching Data Based on Web. It is mainly about the design of the architectonics of the system which is open， extendable， platform independent and more safer. This system is of certain value in application to the improvement and integration of current resources systems.

Key words educational resources system， XML， SOAP， web service

Author's address Capital Normal University， Beijing100037

因特網上教育教學資源遍及全球，異常豐富，但面對來自傳統資源的數字化處理、不同廠商不同結構資源庫、因特網上教育門戶網站、網校、學科資源站點以及數字圖書館等這些資源相對集中、結構各異、分散存儲的教育教學資源，需要進行科學的組織管理，才能優化基于網絡的教育教學資源服務[l]。另外，對于網絡中的海量信息，教師和學生主要是通過在搜索引擎鍵入關鍵詞的方式進行查找，然后再手工篩選返回的結果以從中獲取所需的信息。上述不僅耗費大量的時間與精力，而且結果準確性差，對教師和學生的信息素質要求也很高。

1問題的定義

1.1教學資源庫概念

本文中的教學資源是抽象層次上的教學資源，采用如下定義：教學資源是指經過數字化方式處理或者經過再加工和制作的、可以在計算機網絡上運行的、能夠展現相關知識節點內容的教學材料，它還能激發學生通過自主、合作、創造的方式來尋找和處理信息，從而促進網絡教學活動的開展[2]. 這些教學資源以對象的形式保存在數據庫中，同時將與數據庫中關于資源屬性的描述和評價信息關聯。教學資源庫指廣義的資源庫概念，它不僅包括教學資源存儲功能，而且包括教學資源管理功能，教學資源訪問功能，教學資源評價功能等，即廣義上的教學資源共享和管理系統。

從多媒體教學資源的可移植性角度出發，知識是有粒度的.不同大小的知識粒度將對資源的可移植性帶來不同的影響[3]。本文中的教學資源存取粒度為“單位文件對象”——即把每個完整并且獨立的教學資源作為一個整體以文件對象的形式保存在數據庫中。因為其存在于數據庫中已被抽象為“資源”，所以其粒度問題對系統架構不會有直接影響系統，在具體實施中可由按具體情況處理，關于應如何控制教學資源存取粒度不是本文重點討論的內容，本文不做過多論述。

1.2當前教學資源庫系統的不足

在教育信息系統建設中各部門自行開發自己的系統，缺乏標準化、規范化和兼容性，信息資源難以共享，出現了一個個“信息孤島”，與網絡共享的基本要求背道而馳 [4] 。

目前流行的教學資源庫系統存儲方式多樣，有以文件形式直接保存在存儲設備上，有的保存在數據庫中；有分布式存儲的也有集中式存儲的。操作系統絕大部分是Windows2000，也有少數的Linux 和Unix操作系統。由于在系統架構時的技術原因或者其它原因，目前的教學資源庫系統在體系結構方面存在著一些不足，如：系統的開放性、可擴展性、互操作性上還不盡如人意等。

2Web 服務簡介

Web服務被定義為一種新的Web應用程序，它是自包含、自描述和模塊化的應用程序并且可以通過Web來發布、定位和調用。自包含意味著一個服務不應該依賴其他服務而存在，服務和服務之間是松散耦合的；自描述指服務本身提供描述自身的詳細信息，如通信所需的數據類型、消息結構、傳輸協議等；模塊化揭示了Web服務的內部實現仍然是基于對象和組件的。WEB服務就是以獨立于平臺的方式，通過標準的Web協議可以由程序訪問的應用程序邏輯單元。WEB服務主要是由IT公司如IBM、Microsoft、HP及SUN等在INTERNET上定義或規范的一個開放的、面向WEB應用的標準。在這樣的網格系統中，一切皆是服務，系統的功能單元或者是服務的提供者，或者是服務的消費者，體系結構參見圖1所示。

1)可擴展性。系統采用了分層的架構模式，層與層之間通過接口方式傳遞信息，每一層只能調用下一層的功能，其它層是透明的，處于同一層的功能模塊可以相互調用傳遞信息。這樣就保證了系統的擴展性，在系統升級時可以重寫某一層只要保證提供一致的接口而不必保證具體實現，這樣就在保證系統一致性的前提下保證了系統的擴展性。

2)結果信息處理能力更強。關系數據庫的信息處理僅限于語法信息的處理，而異構數據庫的數據處理則需要在語義層次上進行。異構數據庫的信息融合問題解決需要人工智能、語義識別等技術，目前這些技術很多都是以XML作為數據處理的基本格式。Web Service的輸入輸出則均是標準XML格式的數據，這就為異構數據庫檢索結果的處理提供了方便[5]。

3)二次開發接口系統在不同層次上提供Web服務接口，用戶可以在自己的應用程序里調用這些接口從而把系統的服務嵌入到自己的應用系統里。同時目前的Web Service開發環境已經很成熟，如微軟的Visual Studio.Net，Borland的Delphi， Java Builder， IBM的WebSphere，開源軟件Eclipse，Netbeans 等，對于Web service 的應用開發已經變的越來越簡單和快捷。

4)松散耦合 這一特征也是源于對象/組件技術，當一個Web服務的實現發生變更的時候，調用者是不會感到這一點的，對于調用者來說，只要Web服務的調用界面不變，Web服務實現的任何變更對他們來說都是透明的。

5)使用協約的規范性。這一特征從對象而來，但相比一般對象其界面更加規范化和易于機器理解。首先，作為Web服務，對象界面所提供的功能應當使用標準的描述語言來描述。其次，我們知道安全機制對于松散耦合的對象環境的重要性，因此需要對諸如授權認證、數據完整性（比如簽名機制）、消息源認證以及事務的不可否認性等運用規范的方法來描述、傳輸和交換。最后，在所有層次的處理都應當是可管理的，因此需要對管理協約運用同樣的機制。

6)使用標準協議規范。作為Web服務，其所有公共的協約完全需要使用開放的標準協議進行描述、傳輸和交換。這些標準協議具有完全免費的規范，以便由任意方進行實現。一般而言，絕大多數規范將最終有W3C或OASIS作為最終版本的發布方和維護方。

7)高度可集成能力。由于Web服務采取簡單的、易理解的標準Web協議作為組件界面描述和協同描述規范，完全屏蔽了不同軟件平臺的差異，無論是CORBA、DCOM還是EJB都可以通過這一種標準的協議進行互操作，實現了在當前環境下最高的可集成性。

8)開放性。Web Service可以與其他Web Service進行交互。它具有語言和平臺無關性。支持CORBA、EJB、DCOM 等多種組件標準。支持各種通訊媒體如：HTTP、SMTP、MQ、FTP、RMI over IIOP等。

9)完好的封裝性。Web服務既然是一種部署在Web上的對象，自然具備對象的良好封裝性，對于使用者而言，他僅能看到該對象提供的功能列表。

3 系統體系結構

由圖2可以看出本系統是分層的分布式體系結構，它的核心功能分布在兩部分：一部分運行在資源控制主節點；另一部分運行在各個資源節點。主節點和各個子節點間通過Web Service相互調用傳遞信息。主控節點發出搜索請求前會在注冊中心查詢所有已注冊的服務，并選擇其中部分或全部子節點并把查詢請求以SOAP消息體形式發送到子節點，各個子節點把查詢結果返回給主節點，主節點再呈現給用戶的瀏覽器或其它調用程序。各個子節點自行維護管理自己的資源，各個資源子節點可以動態地加入和注銷其提供的服務，也就是說各個節點的注冊信息由各個子節點自己維護。

根據圖2可以看出，系統是一個開放的資源庫平臺，由于考慮到系統的安全性的原因，把Web Service接口服務部分集中放在了主控節點上實現，這樣在一定程度上限制了子節點的開發性，在用戶訪問資源庫時各個子節點其實是不可見的，用戶只能感覺到主控節點提供的服務，對于其它訪問系統的應用程序也是如此，對于子節點服務的調用必須通過主節點才能完成，這樣便于管理用戶身分、管理和限制用戶的訪問操作。

4 結論

Web services是一種描述操作接口的機制，通過標準化的XML來傳遞消息，通過網絡來調用操作。它提供了一種與語言無關、平臺無關的編程模式，能有效加速應用程序的集成過程。Web services使用標準的、規范的基于XML的WSDL語言描述，這稱為Web Services的服務描述。這一描述囊括了與服務交互所需要的全部細節，包括消息格式、傳輸協議和位置。該接口隱藏了服務實現的細節，允許通過獨立于服務實現、獨立于硬件或軟件平臺、獨立于編程序言的方式使用該服務。這使得基于Web services架構的應用程序具備松散耦合、面向組件和跨技術實現的等特點。