數(shù)字化校園統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

摘要：首先從數(shù)字化校園系統(tǒng)的總體架構(gòu)層面，進(jìn)行統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)；然后提出采用面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)搭建統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)思路，給出基于面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)系統(tǒng)解決方案。該方案可很好地解決應(yīng)用互操作問題，這對于企業(yè)實(shí)現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間應(yīng)用集成與協(xié)作具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園； 信息孤島； 應(yīng)用支撐平臺(tái)； 面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-3695(2007)12-0279-03

高校教育信息化已經(jīng)發(fā)展到廣泛應(yīng)用階段，如在高校辦學(xué)中普遍采用了校園網(wǎng)、圖書館、教務(wù)、教學(xué)以及辦公等應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理與信息服務(wù)。但在不少已實(shí)現(xiàn)的高校信息系統(tǒng)中，仍有許多不盡如人意的地方，如各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間互通信息困難、缺乏有效的數(shù)據(jù)共享、無法實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的集成等。最典型的問題是呈現(xiàn)許多信息孤島^[1]。分析其原因，最大問題是各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)支撐平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)不統(tǒng)一，難以實(shí)現(xiàn)互操作與協(xié)作，共享信息和應(yīng)用集成也不令人滿意。因此，信息孤島問題需要從應(yīng)用支撐平臺(tái)進(jìn)行解決。

數(shù)字化校園系統(tǒng)是高校信息化建設(shè)一種新的呈現(xiàn)形式。它涵蓋寬廣范圍的高校信息系統(tǒng)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境、校園設(shè)施、教育活動(dòng)、教育資源和校園生活等各個(gè)方面的信息化與智能化處理。實(shí)施數(shù)字化校園系統(tǒng)建設(shè)，除了拓展信息技術(shù)應(yīng)用范圍外，更關(guān)鍵是需要解決目前高校信息化建設(shè)存在的主要弊病——信息孤島問題。其中構(gòu)建統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)是解決這一關(guān)鍵問題的基本方案。本文將探討如何構(gòu)建數(shù)字化校園統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)，剖析統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)的技術(shù)問題，討論基于SOA架構(gòu)統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

1數(shù)字化校園系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

高校數(shù)字化校園系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大的信息系統(tǒng)，它通常包括大小幾十個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。如何構(gòu)建一個(gè)開放的、可擴(kuò)展的、可伸縮的，并適應(yīng)業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)變化的信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是實(shí)施數(shù)字化校園系統(tǒng)重點(diǎn)解決的課題。應(yīng)用支撐平臺(tái)是信息系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部分，它作為信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件的承載平臺(tái)，提供應(yīng)用所需的各種服務(wù)，如資源共享、信息交換、業(yè)務(wù)訪問、業(yè)務(wù)集成、安全可信和系統(tǒng)管理等。同時(shí)它也為應(yīng)用軟件的開發(fā)、部署和運(yùn)行提供環(huán)境。早期的高校信息系統(tǒng)建設(shè)由于多種原因，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)采用了不同平臺(tái)技術(shù)體系，使得應(yīng)用之間缺乏統(tǒng)一架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)，這樣的信息系統(tǒng)難以滿足應(yīng)用之間的互通、互操作、業(yè)務(wù)協(xié)作以及數(shù)據(jù)共享等需求。因此，出現(xiàn)各種技術(shù)方案來解決這些問題^[2，3]。它們的基本思想是借助標(biāo)準(zhǔn)的中間件來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的互操作與信息共享。本文提出采用統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)來解決應(yīng)用之間的互通、互操作等問題。其基本思想是通過采用一致結(jié)構(gòu)的、基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的支撐平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)之間的互連、互通和互操作，以及數(shù)據(jù)共享與集成。本文將數(shù)字化校園總體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

數(shù)字化校園總體框架分成四個(gè)層次，即系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施層、統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)層、應(yīng)用系統(tǒng)層和信息門戶層。

1）系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施層由數(shù)字化校園系統(tǒng)硬件平臺(tái)（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)等）和系統(tǒng)軟件平臺(tái)（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等）組成。它們是數(shù)字化校園的基礎(chǔ)設(shè)施，并提供數(shù)字化校園系統(tǒng)運(yùn)行的基本環(huán)境。

2）統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)層作為數(shù)字化校園應(yīng)用系統(tǒng)的承載平臺(tái)，提供跨平臺(tái)應(yīng)用框架和底層通用服務(wù)，并為各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行、開發(fā)與部署提供支撐作用。

3）應(yīng)用系統(tǒng)層利用應(yīng)用支撐平臺(tái)提供的環(huán)境與服務(wù)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理和信息服務(wù)，如提供教務(wù)管理、網(wǎng)上教學(xué)、數(shù)字圖書館、學(xué)生管理、校園一卡通等業(yè)務(wù)功能與信息服務(wù)。

4）信息門戶層為各類用戶提供統(tǒng)一的數(shù)字化校園系統(tǒng)信息訪問入口，獲得與其身份相應(yīng)的信息服務(wù)和應(yīng)用訪問權(quán)限。信息門戶提供個(gè)性化信息呈現(xiàn)、應(yīng)用表示集成、單點(diǎn)登錄訪問、信息授權(quán)訪問以及負(fù)載均衡服務(wù)等功能。

此外，數(shù)字化校園系統(tǒng)總體框架還包括完備的安全體系，它可從系統(tǒng)不同的層面保證數(shù)字化校園系統(tǒng)的安全性。其中在統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)層面需要建立起安全服務(wù)子平臺(tái)，為各種應(yīng)用提供安全基礎(chǔ)服務(wù)。

同樣，數(shù)字化校園系統(tǒng)總體框架也包括完備的管理和維護(hù)體系，它可從系統(tǒng)不同的層面實(shí)施數(shù)字化校園系統(tǒng)的管理與維護(hù)。其中在統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)層面需要建立起統(tǒng)一管理子平臺(tái)，為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一管理與維護(hù)基礎(chǔ)服務(wù)。

2基于SOA的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)

2．1SOA的基本思想

為解決企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息孤島問題，目前大多數(shù)應(yīng)用支撐平臺(tái)均是采用中間件與EAI技術(shù)來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用互操作與協(xié)作，如Microsoft的DCOM、Sun的RMI、OMG的CORBA等。這些以RPC為基礎(chǔ)的分布式技術(shù)提供了開發(fā)人員熟悉的程序函數(shù)調(diào)用以及位置透明化，但是它們存在以下缺陷：緊密耦合、依賴特定中間件平臺(tái)、穿越防火墻困難、復(fù)雜的點(diǎn)到點(diǎn)集成、實(shí)施成本高、難以快速適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求等。為了解決這些問題，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）模型便應(yīng)運(yùn)而生。SOA是一個(gè)具有粗粒度、松耦合、獨(dú)立于平臺(tái)與編程語言，基于標(biāo)準(zhǔn)的軟件體系結(jié)構(gòu)模型，如圖2(a)所示。在SOA模型中，所有業(yè)務(wù)邏輯均以服務(wù)形式進(jìn)行封裝，它們可以被共享、重用和配置。任何一種應(yīng)用均由若干種服務(wù)組成，這些服務(wù)通過企業(yè)服務(wù)總線（ESB）進(jìn)行通信、交互以及編排管理。每個(gè)服務(wù)通過標(biāo)準(zhǔn)的接口可以被其他服務(wù)所調(diào)用。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)由服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者以及服務(wù)代理組成，它們以一種標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行服務(wù)交互來完成業(yè)務(wù)功能。其交互關(guān)系如圖2(b)所示。

SOA模型采用面向服務(wù)思想實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能，以統(tǒng)一和通用的服務(wù)方式進(jìn)行應(yīng)用交互，從而可容易地實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用集成、業(yè)務(wù)集成^[3]。

2．2數(shù)字化校園支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)的集成方法相比，基于SOA的集成方法具有較多優(yōu)勢，即可重用、平臺(tái)獨(dú)立、基于標(biāo)準(zhǔn)、粗粒度、松耦合以及可適應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化等。此外，SOA架構(gòu)本身具有很好的擴(kuò)展性、靈活性和適應(yīng)性，并容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的互操作與信息互通，可避免信息系統(tǒng)各應(yīng)用之間的信息孤島出現(xiàn)。因此，采用SOA來架構(gòu)數(shù)字化校園統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)是一種很好的思想。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在上面架構(gòu)中，統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)分為支撐軟件、應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用服務(wù)框架三層結(jié)構(gòu)。與其他應(yīng)用支撐平臺(tái)不同之處是基于SOA架構(gòu)的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)采用了服務(wù)的形式來包裝實(shí)現(xiàn)應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)層與應(yīng)用框架層中的各個(gè)功能組件，使其成為企業(yè)服務(wù)總線（ESB）上可以實(shí)現(xiàn)互操作與互通信息的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)?；跇?biāo)準(zhǔn)的服務(wù)成為應(yīng)用間的集成點(diǎn)，通過ESB任意服務(wù)之間可以實(shí)現(xiàn)互通、互操作，服務(wù)的編排和組合增加了服務(wù)的靈活性、重用性和集成性。它們?yōu)閼?yīng)用的接入和業(yè)務(wù)流程重組提供了方便靈活的方式。

1）應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)

它采用中間件實(shí)現(xiàn)可互操作、可重用的基礎(chǔ)架構(gòu)及其服務(wù)，并提供面向服務(wù)應(yīng)用的基本環(huán)境，屏蔽不同支撐軟件平臺(tái)的差異，使創(chuàng)建的應(yīng)用服務(wù)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨集成技術(shù)。應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)包括企業(yè)服務(wù)總線、提供服務(wù)交互的通道與環(huán)境。各類適配器，如應(yīng)用適配器、消息適配器、數(shù)據(jù)庫適配器、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)適配器等。它們用于連接各類應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)源。應(yīng)用基礎(chǔ)服務(wù)，如數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、應(yīng)用集成服務(wù)、業(yè)務(wù)集成服務(wù)、公用服務(wù)、消息服務(wù)、認(rèn)證服務(wù)、安全服務(wù)以及服務(wù)管理等。它們負(fù)責(zé)處理消息傳遞、服務(wù)管理、數(shù)據(jù)一致和安全管理等需要。

2）應(yīng)用服務(wù)框架

應(yīng)用服務(wù)框架是對數(shù)字化校園特定領(lǐng)域的共性功能進(jìn)行抽象后，得到的服務(wù)集合及其服務(wù)接口，如門戶、用戶管理、多接入、身份認(rèn)證、權(quán)限管理以及各種通用業(yè)務(wù)服務(wù)等。部署在SOA應(yīng)用支撐平臺(tái)上的應(yīng)用很容易從應(yīng)用服務(wù)框架中復(fù)用、重組這些基礎(chǔ)服務(wù)和通用業(yè)務(wù)服務(wù)，并可添加新的功能服務(wù)，所以基于SOA的數(shù)字化校園應(yīng)用能更快地應(yīng)對業(yè)務(wù)變化，提供新的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

3）典型的基礎(chǔ)服務(wù)

a)數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。提供對數(shù)字化校園系統(tǒng)各種關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等服務(wù)。這些服務(wù)通常隱藏了對數(shù)據(jù)資源的直接訪問，隱藏了基本格式的復(fù)雜性，也隱藏了數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)換和操縱。它們提供了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖以及整個(gè)應(yīng)用程序中一致信息的重用，可使應(yīng)用服務(wù)可以訪問數(shù)字化校園的各種數(shù)據(jù)資源，包括第三方系統(tǒng)和遺留系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源。

b)數(shù)據(jù)共享與交換服務(wù)。提供數(shù)字化校園系統(tǒng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換服務(wù)。數(shù)據(jù)共享與交換服務(wù)需要基于數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、消息服務(wù)、應(yīng)用集成服務(wù)等來提供基本的服務(wù)功能。數(shù)據(jù)共享與交換服務(wù)的功能包括：支持不同的數(shù)據(jù)源連接；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和服務(wù)表示方式；標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)過濾處理與格式轉(zhuǎn)換；提供數(shù)據(jù)自描述能力；提供數(shù)據(jù)自動(dòng)同步與復(fù)制功能；提供基本的數(shù)據(jù)查詢能力；提供有效的數(shù)據(jù)安全管理能力等。

c)應(yīng)用集成服務(wù)。提供對數(shù)字化校園各應(yīng)用系統(tǒng)的連接服務(wù)，它基于消息總線實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用服務(wù)之間的互通與互操作服務(wù)。為系統(tǒng)中各部門應(yīng)用系統(tǒng)間的集成提供應(yīng)用集成環(huán)境，使應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互操作與信息互通。

d)業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)。提供數(shù)字化校園應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)協(xié)同支撐服務(wù)。它基于應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)共享交換、安全、統(tǒng)一管理、門戶提供的基礎(chǔ)服務(wù)功能來提供基本的服務(wù)功能。業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)的功能包括：支持各種基本的工作流程；支持分布式流程；支持人工操作過程；支持多種流程驅(qū)動(dòng)方式；提供完善的流程運(yùn)行控制能力；提供方便直觀的流程定義和修改能力；提供角色和組織結(jié)構(gòu)管理能力；流程過程監(jiān)控；提供標(biāo)準(zhǔn)的外部系統(tǒng)連接接口；提供標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程模板等。

e)門戶服務(wù)。以應(yīng)用服務(wù)器和門戶服務(wù)器為底層支撐軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園各種應(yīng)用系統(tǒng)的內(nèi)容和功能的統(tǒng)一展現(xiàn)。門戶服務(wù)基于認(rèn)證服務(wù)和安全服務(wù)進(jìn)行用戶認(rèn)證和權(quán)限管理。門戶服務(wù)的功能包括：單點(diǎn)登錄；用戶管理與授權(quán)；個(gè)性化服務(wù)；內(nèi)容管理；支持多種設(shè)備的接入。

f)統(tǒng)一安全服務(wù)。為數(shù)字化校園應(yīng)用提供信息的機(jī)密性、完整性、有效性、可靠性、不可抵賴性、可審查性和可控性等綜合的統(tǒng)一安全服務(wù)。統(tǒng)一安全服務(wù)的具有安全應(yīng)用網(wǎng)關(guān)、安全信任管理、授權(quán)訪問等功能組合。其中，統(tǒng)一安全應(yīng)用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)信息機(jī)密性、身份認(rèn)證與訪問權(quán)限控制的統(tǒng)一控制點(diǎn)，安全信任管理實(shí)現(xiàn)信息機(jī)密性和身份認(rèn)證的基礎(chǔ)設(shè)施，而授權(quán)訪問控制實(shí)現(xiàn)訪問權(quán)限控制需要的基礎(chǔ)設(shè)施。

g)統(tǒng)一管理服務(wù)。提供統(tǒng)一的服務(wù)注冊、服務(wù)查找、服務(wù)配置、服務(wù)監(jiān)控等管理能力。

3SOA平臺(tái)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

SOA架構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)可以采用Web 服務(wù)技術(shù)。它是一種在Internet 上通過Web service 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和信息格式來發(fā)布和訪問應(yīng)用服務(wù)的分布式計(jì)算技術(shù)。由于Web service技術(shù)具備如下特點(diǎn)，使其成為SOA 解決方案的一個(gè)理想技術(shù)。

1)互操作性在采用Web service技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)中，任何Web 服務(wù)均可以基于SOAP 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)與其他Web服務(wù)進(jìn)行交互。避免了在CORBA、DCOM與其他協(xié)議之間轉(zhuǎn)換帶來的麻煩。

2)普遍性Web服務(wù)使用SOAP協(xié)議和XML進(jìn)行通信，因此，任何支持這些技術(shù)的系統(tǒng)均可以重用和訪問Web服務(wù)。

3)易用性Web服務(wù)的概念易于理解，任何開發(fā)語言均可以用來編寫Web服務(wù)。目前已經(jīng)有很多工具可以開發(fā)和部署Web服務(wù)，還有一些工具可以將已有的COM組件和Java－Beans、Enterprise JavaBeans部署為Web服務(wù)。

構(gòu)成Web服務(wù)技術(shù)棧的主要成員有XML、SOAP、WSDL、UDDI和WS－BPEL，如圖4所示。它們都是完全基于數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)XML。XML為在不同系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)而提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn);SOAP描述了一種在分布式的環(huán)境中如何交換信息的輕量級(jí)協(xié)議，為在不同系統(tǒng)之間實(shí)施平臺(tái)無關(guān)的交互定義了一套基本的元規(guī)則和跨平臺(tái)消息機(jī)制，SOAP提供了Web服務(wù)體系中服務(wù)交互的基礎(chǔ)架構(gòu);WSDL則是Web服務(wù)接口界面的跨平臺(tái)描述工具，依靠WSDL、Web服務(wù)的交互界面就能被系統(tǒng)自動(dòng)處理;UDDI是一套基于Internet來描述服務(wù)、發(fā)現(xiàn)服務(wù)、注冊服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它把Web服務(wù)與用戶聯(lián)系起來，起到中介作用；WS－BPEL提供了業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)交互協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)語言，它所定義的可互操作的集成模型能夠促進(jìn)在企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間的自動(dòng)流程集成的擴(kuò)展。

這組技術(shù)可實(shí)現(xiàn)面向SOA的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用跨平臺(tái)、互操作以及數(shù)據(jù)集成與共享，從而使應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息孤島得到了徹底解決。

4結(jié)束語

基于SOA的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園應(yīng)用系統(tǒng)互通、互操作與數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)環(huán)境。它由支撐軟件、應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用服務(wù)框架三層結(jié)構(gòu)組成?；赟OA的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)采用服務(wù)的形式來包裝實(shí)現(xiàn)應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)層與應(yīng)用框架層中的各個(gè)功能組件，使其成為企業(yè)服務(wù)總線上可以實(shí)現(xiàn)互操作與互通信息的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)?；赟OA的統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，可以很好地解決信息孤島問題，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間互通、互操作與數(shù)據(jù)共享。

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