ＳＯＡ在校際資源共享中的應用研究
2008-12-31 00:00:00劉志都程新黨詹仕華
計算機應用研究 2008年9期
摘 要：針對目前各高校間教學應用系統集成度不足，異構平臺下資源難以共享的問題，提出了利用SOA的技術優勢，并結合Web services技術特點，在J2EE與.NET環境下設計實現了校際教學資源共享平臺，經濟方便地解決了校際教學應用系統的交互性困難、教學資源共享問題。
關鍵詞：異構平臺；面向服務的體系結構；Web服務；資源共享
中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A
文章編號：1001-3695(2008)09-2721-02
Application and research of SOA in interscholastic resource share
LIU Zhidu1， CHENG Xindang1，ZHAN Shihua2
(1.College of Computer Information Technology， Nanyang Normal University， NanyangHenan 473061， China；2.College of Computer Information， Fujian Agriculture Forestry University， Fuzhou 350002， China）
Abstract:For the insufficiency of integrated level of teaching application system between colleges， and the problem of resource share due to different platforms， taking advantage of SOA and Web services technology，the interscholastic teaching resource sharing platform was designed and implemented in the .NET and J2EE，which find a solution to resolve the difficulty of teaching interscholastic resource share and exchanging of application system.
Key words:different platforms; SOA ; Web services; resource share
0 引言
我國高校在網絡教育資源的建設上，已取得了令人矚目的成績，但在教學資源的建設與使用上，重復開發的現象較為嚴重，因此實現網絡教育資源共建共享就顯得尤為緊迫。考察各高校的教學資源組織結構與應用現狀，媒體、課件、題庫、案例等資源的組織方式多樣性、資源平臺的異構性與經費不足是導致校際資源整合的主要障礙。而SOA是一種構造分布式系統的方法，它將業務應用以服務的形式提供，以便更好地復用、組裝與集成，從而實現對現有資源的整合。同時針對各高校的教學資源與應用系統不斷變化的事實，為了實現動態配置教學資源的目的，首先須將各高校資源按一定的方式進行面向服務的組件化包裝；其次需要運用軟件集成技術，在復雜環境中將各種小粒度的功能單元靈活地組織為有機的整體，實現校際資源的即插即用。
SOA要求建立統一的面向服務的接口，通過對學校原有資源服務模塊進行重新分析，利用Web services的松散耦合、消息驅動的體系結構封裝舊的代碼，使之轉換為標準的、消息驅動的服務，在不犧牲性能或增加成本的情況下，實現統一的面向服務的接口。XML提供了一套跨平臺、跨網絡、跨語言的數據描述方式，XML及其相關技術和標準構成了完整的XML架構并進一步解決了平臺的異構性問題。同時，在Web services的開發中，開源技術中的AXIS（apache extensible interaction system）是目前應用最廣泛的 Web services引擎之一，在實現基于SOA的Web services應用中，采用了該技術將具有較高的性價比[1]。
1 SOA技術
SOA是一種應用軟件架構，所有的功能都是相互獨立的服務模塊，通過完備定義的接口可相互聯系起來。而Web servers 是實現SOA的最典型的方式。Web servers與CORBA等中間件技術的不同在于Web servers是基于標準以及松耦合的，其使用廣泛接受的標準提供了在不同解決方案之間的交互性。
1.1 SOA應用于資源整合的優勢
網絡教學資源組織的多樣性與平臺的異構性導致傳統的面向對象的架構已經無法很好地滿足校際教育資源整合的需求， 而與傳統的系統架構相比，SOA具有如下重要特點。
1.1.1 實現松散耦合的系統
SOA作為一種分布式的系統，它將服務與描述等概念相結合。SOA中的服務用標準的語言來描述，并通過某種傳輸協議來實現雙方的交互，通過這種方式將系統中的各部分連接起來，利用服務和語義的描述，在不同應用系統之間進行交互，從而實現松散耦合的軟件架構。
1.1.2 提高軟件的重用性
面向服務架構最基本的特點還在于它的軟件可重用性。因為每一個服務在設計時都是獨立的，與系統中別的部分沒有依賴關系。以同一系統內部的服務可以被其他服務所調用，不同系統之間也可以相互調用對方提供的服務，充分提高了軟件的可重用性。
1.1.3 完好的封裝性和高度集成能力
SOA之所以被用于信息資源整合，是因為其具備了標準化、可組裝的特性。因此，基于SOA資源整合的關鍵技術是將原有的信息資源封裝為服務，然后各種小粒度的功能單元靈活地組織為有機的整體。在SOA架構下，提供服務的組件代碼可以分布在松散結構中的不同位置，可以按需提供服務[2]。
1.2 SOA 的結構和操作
SOA中相互支撐的三個頂點分別為服務提供者、服務請求者和服務代理（圖1），它們各自承擔著服務注冊發布、服務查找和服務綁定三項操作。服務請求者使用查找服務來定位服務，查找服務的操作由用戶通過用戶界面或通過其他服務發起。服務提供者將服務的信息發布到注冊中心，服務的信息包括所有與該服務交互必要的信息，如網絡位置、傳輸協議以及消息格式等。當服務請求發現合適的服務時，它將根據服務描述中的信息在運行時直接激活服務，即服務的綁定。
2 系統實現技術Web servers
Web services是一種部署在Web上的對象/組件，對于實現SOA體系有著天然的優勢。作為SOA的一種實現手段，Web服務繼承XML語言的優勢，是一種與開發語言、應用平臺無關的開發技術，并采用和支持國際公開的開放技術標準規范。面向服務的體系結構SOA和Web services體系結構是兩個不同層面的架構。前者是概念模式，后者是實現模式，并面向技術框架。Web services體系結構實際上是面向服務的體系結構的一個特定的實現。其中Web services中的SOAP、WSDL、UDDI正是定義這些具體實現細節的標準。
2.1 簡單對象訪問協議（SOAP）
簡單對象訪問協議(simple object access protocol)主要是以XML形式提供了一種基于消息通信方法，溝通服務提供方與服務請求方。SOAP 不依賴于具體的傳輸協議，用來在應用層程序之間方便地以對象的形式交換數據，下層協議可以是HTTP、SMTP、FTP等協議。 Web servers建立在XML和SOAP之上，利用SOAP攜帶需要傳輸的信息并綁定到HTTP等協議，完成Web servers方法的請求與應答，實現數據交換。SOAP協議使得Web services具有平臺和語言無關性、使用多樣性等特點，可滿足教育資源分布于不同操作系統平臺的需求[3]。
2.2 Web服務描述語言（WSDL）
Web服務描述語言(Web service description language，WSDL)是采用XML語言來描述Web服務屬性的文檔。其中包括Web服務做什么，位于哪里和怎樣調用等信息。WSDL用來說明Web service服務接口和部署位置的XML文檔，描述網絡上通過SOAP消息進行訪問的操作集合。
2.3 統一描述、發現和集成協議（UDDI）
統一描述、發現和集成協議(universal description，discovery and integration，UDDI)是一套基于Web的、分布的，為Web服務提供的信息注冊中心實現的標準規范。UDDI提供了一套對Web service的標準化描述以及動態發布、查找、調用Web service的機制。各種不同的教育應用系統通過UDDI機制發現并集成不同的Web services，從而大大減少了重復開發，實現共享與協作目的。
3 Web services的實現環境——AXIS
本文在實現基于SOA的Web services應用中，采用了目前流行的開源技術AXIS。開源技術的應用，使該方案具有較高的性價比。從宏觀角度來看，該方案可以為高校的教學資源建設節省一筆不菲的投入，因此為國內校際應用提供了新的技術方案。AXIS具有如下的特點： a）支持XML協議。
b）定義一個消息處理節點。AXIS消息處理節點是一個服務提供者或服務請求引擎，幫助對XML消息進行處理。
c）為類似Serializer/Deserializer這種傳輸對象的組件提供一個可插入的框架。AXIS采用SAX解析器，比它的前身Apache SOAP引擎速度更快，采用了完全開放和可插入的體系結構。
d）AXIS實現Web services主要是通過一些處理程序（Handler）和鏈（Chain）來完成對Message的處理。Handler和Chain都是程序，但是Chain與已展開的Web services的輸入、輸出相關，并包含一些有序的Handler。其中處理程序包括傳輸監聽程序、傳輸發送程序等，鏈包括引擎全局鏈等。
4 異構平臺下校際共享系統實現
當前，異種計算環境是各高校實現資源共享中所面對的一個現實，解決方案必須尋求各種異構平臺之間更大的互操作性。首先，從用戶的軟件開發平臺來看，目前，J2EE與.NET都沒有壟斷 Web services市場，采用哪個平臺，對用戶沒有太大影響。J2EE本身就是為企業級應用設計的，其具有穩定、可靠、跨平臺的特性。而受微軟技術和文化的影響，.NET平臺也有廣泛的市場。為了實現在異構平臺下Web services的發布、調用與實現技術無關，本應用中兩個高校的資源共享系統將分別在Linux與Windows操作系統下，分別采用J2EE與.NET技術進行開發。該系統中對現有應用系統不作修改，而是將各個教學資源轉換為服務；再將新開發的資源組件封裝為服務，這些服務彼此相對獨立并且可以進行組合，從而能有效地實現教育資源整合[4]。
4.1 構建應用架構
該平臺模型主要包括了構成SOA服務體系結構的三類角色，即服務請求者、基于UDDI的SOA服務注冊中心和基于Web服務集成環境的服務提供者[5]。服務請求者、服務提供者與SOA注冊中心之間使用SOAP協議進行通信。服務的提供者可以用WSDL描述Web服務的接口和調用機制，并將Web服務發布在SOA注冊中心登記注冊；SOA注冊中心管理已注冊的服務；服務的請求者通過SOA注冊中心進行查詢找到所需的服務后，可以利用SOAP協議來綁定這些服務；最后在應用層對Web服務進行整合。在請求服務過程中，校內外用戶可通過登錄學校門戶網站對系統進行統一訪問，系統通過服務注冊中心發現并集成現有的Web服務，然后直接調用所需的服務即可。
該平臺可通過XML封裝現有校內各種教育信息資源，形成標準的信息系統接口，并使用WSDL來描述，然后通過UDDI實現資源的發布與共享。最終通過SOAP實現在廣域網、異構網絡環境下的信息與服務的交互，從而解決了現有教育資源的共享問題。
4.2 系統安全性策略
在系統構建時，充分考慮了系統的安全性，福建農林大學的相關Web services基于.NET平臺，所以使用了WSE類庫，這樣SOAP消息可以自己驗證其完整性，并可以使用定義在WSSecurity規范中的機制進行簽名與加密。南陽師院端基于J2EE環境，采用基于AXIS的WSSecurity通用架構來實現其安全性。此架構是基于Handler實現的，SOAP消息Handler能夠訪問代表RPC請求或響應的消息。在JAXRPC技術中，SOAP消息Handler可以部署在服務器端，也可以在客戶端使用，通過一系列Handler實現了對SOAP消息的權限驗證、加密、日志處理等工作。
5 結束語
本文利用SOA技術的優勢，結合網絡教育資源與應用系統共建共享的實際需要，設計實現了異構網絡環境下教育資源共享平臺原型，并采用了一定的安全性策略，安全快捷地實現了兩校資源的共享。該平臺由資源注冊中心、資源提供者和使用者三部分組成。由于網絡教育資源的種類繁多，將SOA技術應用在網絡教育領域，要找到適合每一種資源的實現方法，需要做很多工作和耗費巨大的人力物力， 本文初步實現的這樣一個基于SOA的校際資源共享系統對于國內高校實施教育資源共享有著重要的參考價值。
參考文獻：
［1］徐林.基于SOA的遠程教育資源整合系統研究[J].微電子學與計算機，2007，24(6):182184.
[2]尹晚成.SOA技術在網絡教育資源共享中的應用研究[D].上海：華東師范大學，2007.
[3]高巖，張少鑫，張斌，等.基于SOA架構的Web服務組合系統[J].小型微型計算機系統，2007，28(4):729732.
[4]王輝，邵貝恩.用SOA和BPM組合架構實時企業[J].計算機應用研究，2007，24(6):220221.
[5]王濱，黃永峰，許曉東.基于SOA的應用程序框架研究與實現[J].計算機工程與設計，2006，27(7):11981200.
