基于ＸＭＬ的校園網(wǎng)格應(yīng)用研究

摘要：為解決校園網(wǎng)網(wǎng)格應(yīng)用中軟件集成問題，提出了通過基于XML的Java中間件來實現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)各部門間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與匹配。首先通過Java中間件對校園網(wǎng)內(nèi)舊有異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行XML文檔化轉(zhuǎn)換；在此基礎(chǔ)上給出一套基于開放源代碼的J2EE架構(gòu)來組建以ESB為核心的軟件集成系統(tǒng)以實現(xiàn)校園網(wǎng)格應(yīng)用的基礎(chǔ)架構(gòu)；最后以應(yīng)用實例的形式在這一架構(gòu)下完成相應(yīng)網(wǎng)格應(yīng)用，并進行了相關(guān)性能測試，驗證了其有效性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：可擴展標記語言;網(wǎng)格;Java中間件

中圖分類號：TP393．02文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0144-02

新的形式下，國內(nèi)高校為順應(yīng)時代發(fā)展的需要，紛紛構(gòu)筑自己的數(shù)字化校園計劃。而數(shù)字化校園的構(gòu)建就其宏觀而言，是為了使學校在管理上實現(xiàn)電子政務(wù)，在教學上實現(xiàn)教學資源的共享，在校園金融消費上實現(xiàn)網(wǎng)上金額消費；就其微觀而言，它是一個系統(tǒng)、全面的工程，各類數(shù)據(jù)必須被組織成為一個有機的統(tǒng)一體，即必須實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成與軟件集成。在眾多工作中，實現(xiàn)對各異構(gòu)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的共享與集成理所當然地成了該項工程的核心工作與重中之重。

正是基于上述需求，筆者提出先通過Java中間件^[1]對校園內(nèi)舊有異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行XML文檔化轉(zhuǎn)換，然后給出一套基于開放源代碼的Mule ESB的J2EE架構(gòu)^[2]來組建SOA的軟件集成系統(tǒng)以最終實現(xiàn)校園網(wǎng)格應(yīng)用。

1XML的數(shù)據(jù)交換文檔轉(zhuǎn)換

由于XML是具有很強的數(shù)據(jù)描述能力的標記語言，它提供了豐富的數(shù)據(jù)構(gòu)造和解析方法，能夠適應(yīng)多樣且不斷變化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，被廣泛用于異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換和互操作應(yīng)用中。筆者主張將校園內(nèi)各部門的數(shù)據(jù)廣泛地進行轉(zhuǎn)換后以XML文檔方式加以表達。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以分為三個步驟進行：先將源XML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為源LCG (lexieal conceptual graph)；根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的需求，通過轉(zhuǎn)換規(guī)則和本體庫將源LCG轉(zhuǎn)換為目標LCG；最后將目標LCG重新構(gòu)造成XML文檔，由接入服務(wù)部件發(fā)送給目標系統(tǒng)。在此步驟中，數(shù)據(jù)交換中間件構(gòu)造如圖1所示。

下面是一個簡單的XML文檔與LCG的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)教務(wù)處教學管理系統(tǒng)A中數(shù)據(jù)的XML文檔如下：

〈學生〉

〈學號〉2003100101〈/學號〉

〈姓名〉李四〈／姓名〉

……

〈計算機過級〉75〈／計算機過級〉

〈英語過級〉63〈／英語過級〉

……

〈／學生〉

其對應(yīng)的LCG圖如圖2所示。同時XDDX可以自動構(gòu)建教務(wù)處教學管理系統(tǒng)A的ontology概念關(guān)系如下：

attribute(學生，學號)

value(學號，2003100101)

attribute(學生，姓名)

value(姓名，李四)

……

假設(shè)有學生處管理系統(tǒng)B的ontology為

attribute(student，學號)

attribute(student，是否獲取畢業(yè)證)

……

則教務(wù)處教學管理系統(tǒng)A與學生處管理應(yīng)用系統(tǒng)B間的轉(zhuǎn)換規(guī)則的ontology為

synonym(A:學號，B:學號)//通過XML的名字空間區(qū)分學號

snonym(學生，student)

mp(是否獲取畢業(yè)證，{計算機過級，英語過級，…}，{計算機過級>=60，英語過級>=60，…>=60})

根據(jù)以上ontology，獲得學生處管理應(yīng)用系統(tǒng)B的數(shù)據(jù)LCG如圖3所示。

由圖3的LCG可以獲得學生處管理應(yīng)用系統(tǒng)B數(shù)據(jù)的XML表示：

〈student〉

〈學號〉2003100101〈/學號〉

〈是否獲取畢業(yè)證〉.T.〈/是否獲取畢業(yè)證〉

〈/student〉

從而實現(xiàn)了兩部門間數(shù)據(jù)在不同平臺上的轉(zhuǎn)換。

2以ESB為核心的解決方案

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)信息整合方式為直接進行應(yīng)用層兩兩互連的方式，該方式下可以使用RPC、RMI、Web services^[3]等技術(shù)予以實現(xiàn)。該解決方案下實現(xiàn)N個系統(tǒng)的互連需要n×(n-1)/2個bridge技術(shù)，并且需要n×(n-1)/2個domain(每個獨立系統(tǒng)一般都有自已定義的domain)的converter來實現(xiàn)。為維護這些舊有系統(tǒng)的互連或引入新系統(tǒng)，需要投入巨大的時間成本并承受相當大的技術(shù)風險。另一種解決方案則是通過一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫來進行數(shù)據(jù)層集成，如通過WebMethods的數(shù)據(jù)倉庫解決方案等加以完成，此方案會帶來大量舊有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層的重設(shè)計，且集成后的系統(tǒng)性能風險較大。另外，還有一種正在興起的解決方案就是以ESB為核心技術(shù)的SOA解決方案。該方案以成熟的ESB作為基礎(chǔ)，而后組織一種以消息流為核心的集成方案。其中的ESB基礎(chǔ)負責關(guān)注更為低層的網(wǎng)絡(luò)交互協(xié)議，開發(fā)者則可更多地關(guān)注各種業(yè)務(wù)流的組織。以這種方式組建的系統(tǒng)具有更好的靈活性和可擴展性，并充分實現(xiàn)軟件復用技術(shù)^[4]。當前業(yè)界各大公司，如Sonic、SAP、BEA、IBM等均推出了自己的ESB產(chǎn)品；開源社區(qū)中的Mule與Server－Mix等ESB項目也已發(fā)展得較為成熟。這里所提出的電子商務(wù)的系統(tǒng)就是基于Mule這一J2EE框架下的開源ESB方案來實現(xiàn)的。

基于以上觀點，筆者通過對校園網(wǎng)中現(xiàn)有信息系統(tǒng)功能、技術(shù)框架等進行分析后，將校園網(wǎng)集成環(huán)境用例對象劃分為如下三類，其相互關(guān)系如圖4所示。

1）服務(wù)提供類（S1，S2）元數(shù)據(jù)的提供者或提供某種服務(wù)API，亦可稱之為feed。目前互聯(lián)網(wǎng)上的各類內(nèi)容提供（CP）網(wǎng)站紛紛推出RSS服務(wù)，這種RSS就是一種很好的feed。把校園網(wǎng)內(nèi)部的遺留系統(tǒng)(legacy system)作為feed后可以得到充分重用，同時feed可通過開放的協(xié)議進行通信。

2）服務(wù)消費類(C1，C2)通過某種方式找到服務(wù)提供者，并以請求/響應(yīng)這種經(jīng)典pattern與遠程或同一個虛擬機(VM)內(nèi)的服務(wù)提供者通信。服務(wù)消費者可以是一個rich client software，或是Web based application。本文將此類用例對象稱為farm。

3）業(yè)務(wù)組織類(ESB)使用統(tǒng)一的軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)ESB來協(xié)調(diào)校園網(wǎng)內(nèi)部各獨立系統(tǒng)（B2B、ERP、C2C、CRM等）的互連與系統(tǒng)之間的消息流轉(zhuǎn)；讓校園網(wǎng)外部暴露出服務(wù)，接收消費者的SOAP請求，發(fā)送SOAP響應(yīng)，向服務(wù)訂閱者（如C2）提供基于OASIS WSN^[5]規(guī)范的publish。圖4中，C1先從ESB取得WSDL；然后根據(jù)WSDL的描述向S1發(fā)起一個SOAP請求，ESB接收到SOAP請求后將請求的內(nèi)容轉(zhuǎn)入S1，再將S1處理結(jié)果返回C1，從而完成一個業(yè)務(wù)。

在實際應(yīng)用程序中，前兩類用例有交叉現(xiàn)象。圖5反映了所組建的校園網(wǎng)集成系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。

3用JMeter測試SOA系統(tǒng)

這里筆者通過JMeter對上述設(shè)計中基于SOA的校園網(wǎng)格應(yīng)用進行了相關(guān)性能測試，以證明其關(guān)鍵組件如Xfire SOAP engine、mule ESB等的實際工作性能。測試環(huán)境Mule UMO component的配置如下：

〈mule－descriptor name=\"DRPService\" implementation=\"com.sample.DRPServiceImpl\"〉

〈inbound－router〉

〈endpoint address=\"xfire:http://localhost:8080/ services\"/〉

〈/inbound－router〉

〈/mule－descriptor〉

本文的實驗環(huán)境為：以一臺CPU為P4 2.26 GHz、內(nèi)存為1 GB、100 Mbps以太網(wǎng)環(huán)境下的主機為測試服務(wù)器，另一臺相同配置的主機為客戶端。客戶端使用JMeter向DRPService發(fā)送SOAP（每個SOAP消息1 000 Byte以內(nèi)，持續(xù)發(fā)送時間20 s）請求。在單用戶與50用戶的不同并發(fā)量下，集成系統(tǒng)中統(tǒng)一用戶認證業(yè)務(wù)性能表現(xiàn)結(jié)果如圖6、7所示。從圖6可以看出，單用戶環(huán)境下，20 s內(nèi)共發(fā)送454個請求，系統(tǒng)吞吐量為1 360個/min。此時響應(yīng)時間偏離較大，主要是因為此時網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響作用得更為明顯。50個用戶并發(fā)情況下，20 s內(nèi)共發(fā)送701個請求，系統(tǒng)吞吐量為2 100個/min，如圖7所示。此時多數(shù)SOAP消息能在3 s內(nèi)較快響應(yīng)，能滿足實現(xiàn)應(yīng)用的需要。當然，在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于網(wǎng)絡(luò)存在系統(tǒng)響應(yīng)延遲與波動，系統(tǒng)平均響應(yīng)時間會有一定的變化。

4結(jié)束語

本文以Mule ESB為核心，實現(xiàn)了校園網(wǎng)內(nèi)各舊有信息系統(tǒng)的集成和校園網(wǎng)格的相關(guān)應(yīng)用，同時為校園網(wǎng)外部用戶提供Web服務(wù)。一方面提高了學校的網(wǎng)絡(luò)化管理效率，另一方面降低了軟件集成的復雜性與成本，增加了已有軟件的重用性。最后通過實際測試證明了應(yīng)用速度是能夠滿足業(yè)務(wù)需求的。后續(xù)工作中，筆者將對所提出的集成架構(gòu)與WSBEPL^[6]的集成與事務(wù)特性進行進一步研究，進一步提升其性能；同時還將在網(wǎng)格的安全性方面展開深入的研究。畢竟一個將投入實際使用的網(wǎng)格系統(tǒng)，其安全性才是至關(guān)重要的。

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