基于SOA的數(shù)字化校園業(yè)務(wù)和信息集成

摘要隨著高校信息化的發(fā)展，各高校在數(shù)字化校園基礎(chǔ)平臺(tái)趨向穩(wěn)定后，數(shù)字校園中的應(yīng)用系統(tǒng)不斷增加，在增強(qiáng)高校的管理、教學(xué)科研等活動(dòng)的同時(shí)也帶來了信息管理和同步的復(fù)雜度問題。如何對(duì)校園的各方面的信息資源進(jìn)行集成，將跨部門的業(yè)務(wù)整合起來面向全校用戶提供服務(wù)，是數(shù)字化校園發(fā)展面臨的一個(gè)課題。文章提出一個(gè)基于SOA(service-oriented architecture)的業(yè)務(wù)和信息資源集成解決方案。通過開源的ESB(Enterprise Service Bus)和消息中間件構(gòu)建集成平臺(tái)，遵循各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將學(xué)校各部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行提取和封裝，存儲(chǔ)到集成平臺(tái)，從而達(dá)到業(yè)務(wù)和信息資源集成、共享的目的。

關(guān)鍵詞SOAESB信息資源集成、共享數(shù)字化校園服務(wù)

中圖分類號(hào):TP311.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 數(shù)字化校園目前的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)大部分高校在信息化建設(shè)方面，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)施和網(wǎng)絡(luò)帶寬建設(shè)已經(jīng)基本完成，但學(xué)校基于網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)都是以滿足部門業(yè)務(wù)管理要求為主的局部型建設(shè)，而不是從學(xué)校整體規(guī)劃出發(fā)，以向?qū)W生和教師提供服務(wù)為主線的全局型建設(shè)。因此各高校基本上是一個(gè)部門一個(gè)系統(tǒng)，一套信息資源庫，各個(gè)系統(tǒng)之間通過手工傳遞方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和共享。這種模式對(duì)于單個(gè)業(yè)務(wù)部門而言管理比較簡單，只要系統(tǒng)功能滿足該部門的業(yè)務(wù)要求，而不需要考慮與數(shù)字化校園中其它系統(tǒng)的集成和信息共享。但隨著學(xué)校信息化的發(fā)展，各部門在建設(shè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)如果缺乏全局的規(guī)劃，采用的技術(shù)路線和信息化標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成大量低水平的重復(fù)建設(shè)，同時(shí)由于信息孤島的存在，造成學(xué)校關(guān)鍵數(shù)據(jù)的不一致性，如人事處的教師數(shù)據(jù)與科研處或者教務(wù)處的教師數(shù)據(jù)很難完全保持一致，從而無法向?qū)W校決策層提供可信的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

解決上述問題有兩種方式，一是從學(xué)校全局出發(fā)，制訂數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)范，在此規(guī)范的基礎(chǔ)上，對(duì)原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，甚至推翻重做。這種方式思路比較清晰，操作也比較簡單，但是相對(duì)投資比較大，周期長，風(fēng)險(xiǎn)大，并且不利于保持各業(yè)務(wù)部門信息化的積極性。第二種方式是在盡量不影響原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，利用分布式和SOA的技術(shù)，通過提供web服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)基于流程的信息資源集成，以達(dá)到數(shù)字化校園應(yīng)用和信息集成、共享的目的。

2 SOA相關(guān)技術(shù)介紹

面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元——服務(wù)(service)，通過服務(wù)間定義良好的接口和契約(contract)聯(lián)系起來。接口采用中立的方式定義，獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言，使得構(gòu)建在這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通訊。

SOA作為一種以服務(wù)為核心的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，嘗試給出在特定環(huán)境下推薦采用的一種架構(gòu)，從這個(gè)角度上來說，它其實(shí)更像一種架構(gòu)模式(Pattern)，是一種理念架構(gòu)，是人們面向應(yīng)用服務(wù)的解決方案框架。服務(wù)是整個(gè)SOA實(shí)現(xiàn)的核心。SOA架構(gòu)的基本元素是服務(wù)，SOA指定一組實(shí)體(服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者、服務(wù)注冊(cè)表、服務(wù)條款、服務(wù)代理和服務(wù)契約)，這些實(shí)體詳細(xì)說明了如何提供和消費(fèi)服務(wù)。遵循SOA觀點(diǎn)的系統(tǒng)必須要有服務(wù)，這些服務(wù)是可互操作的、獨(dú)立的、模塊化的、位置明確的、松耦合的，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)查找其地址。Web 服務(wù)(web service)是實(shí)現(xiàn) SOA 的最好方式，但是 SOA 并不局限于 Web 服務(wù)。其他使用 WSDL 直接實(shí)現(xiàn)服務(wù)接口并且通過 XML 消息進(jìn)行通信的協(xié)議也可以包括在 SOA 之中。如:CORBA 和 IBM 的 MQ 系統(tǒng)通過使用能夠處理 WSDL 的新特征也可以參與到 SOA 中來。

ESB(Enterprise Service Bus)是由中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)并支持 SOA 的一組基礎(chǔ)架構(gòu)功能。ESB 支持異構(gòu)環(huán)境中的服務(wù)、消息，以及基于事件的交互，并且具有適當(dāng)?shù)姆?wù)級(jí)別和可管理性。為了達(dá)到此目的，需要將多種功能集中起來并加以分類。本文論述采用的是一種開源的輕量級(jí)的ESB框架——Mule。

3 信息集成模型設(shè)計(jì)

在目前大多高校的信息化管理系統(tǒng)中，本文以學(xué)生為對(duì)象建立數(shù)字化校園應(yīng)用和信息集成模型，模型中包括學(xué)生管理系統(tǒng)和教務(wù)系統(tǒng)針對(duì)學(xué)生提供的服務(wù)。下圖是學(xué)生服務(wù)供求關(guān)系圖:

在該供求關(guān)系圖中，SSB(Student Service BUS)是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)提供者與服務(wù)消費(fèi)者之間的消息以及數(shù)據(jù)通信。服務(wù)管理中心負(fù)責(zé)Student Service BUS的用戶登陸控制、服務(wù)管理以及相關(guān)的監(jiān)控。其余模塊作為服務(wù)消費(fèi)者或者服務(wù)提供者，分別由各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供。

學(xué)生管理系統(tǒng)中以學(xué)生綜合測評(píng)為例，學(xué)生通過學(xué)生管理系統(tǒng)提供的相關(guān)服務(wù)來進(jìn)行綜合測評(píng)，其中除了使用學(xué)生管理系統(tǒng)本身的服務(wù)外，還需用到教務(wù)管理系統(tǒng)中學(xué)生成績信息。以往做法是通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式，將學(xué)生成績導(dǎo)入到學(xué)生管理系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)維護(hù)人員具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)背景，并且在導(dǎo)入導(dǎo)出的過程中，容易產(chǎn)生各種錯(cuò)誤和安全問題。此外，由于提供服務(wù)的各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)很可能采用不同的技術(shù)路線，例如學(xué)生管理系統(tǒng)基于J2EE平臺(tái)，教務(wù)管理系統(tǒng)基于.net平臺(tái)等，使系統(tǒng)之間很難互相調(diào)用接口。

信息集成模型采用開源的ESB框架Mule和開源的JMS中間件JBossMQ完成SSB的主體功能，負(fù)責(zé)調(diào)度和通訊。不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)按照相關(guān)技術(shù)路線開發(fā)符合Mule接口標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)構(gòu)件。各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)不再直接暴露底層數(shù)據(jù)給其他應(yīng)用系統(tǒng)或服務(wù)，而是在相關(guān)業(yè)務(wù)功能接口上按照相關(guān)協(xié)議進(jìn)行封裝，以服務(wù)的(下轉(zhuǎn)第122頁)(上接第118頁)方式集成到SSB，用戶或者其他服務(wù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)方式調(diào)用該服務(wù)，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而達(dá)到信息集成的目的。

4 信息集成模型實(shí)現(xiàn)

數(shù)字化校園信息集成中最重要的工作就是對(duì)服務(wù)的抽取和封裝。首先，從各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中將涉及到跨業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，構(gòu)建相應(yīng)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，形成標(biāo)準(zhǔn)的WSDL描述文檔，然后對(duì)相關(guān)功能進(jìn)行封裝，在本文涉及到的這些功能的封裝都是采用web service技術(shù)。最后就是對(duì)這些服務(wù)進(jìn)行集成，完成服務(wù)的提供和消費(fèi)。

Mule架構(gòu)將對(duì)信息流的處理分成三個(gè)部分，分別是入站信息流階段、組件信息流階段、出站信息流階段，其中入站信息流階段將輸送進(jìn)來的信息進(jìn)行過濾和轉(zhuǎn)換;組件信息流階段將信息按照客戶預(yù)定義的方式進(jìn)行處理;出站信息流階段的功能與入站信息流階段剛好相反。Mule以這種方式將不同的功能組件以管道(Channel)的方式進(jìn)行連接，管道的兩邊是Endpoint，從而達(dá)到服務(wù)總線的功能。下圖是信息集成模型的實(shí)現(xiàn)信息流程圖。

上圖展示了我們要構(gòu)建的服務(wù)流程:當(dāng)學(xué)生用戶通過學(xué)生管理系統(tǒng)提供的相關(guān)服務(wù)進(jìn)行成績查詢的時(shí)候，學(xué)生管理系統(tǒng)將對(duì)成績查詢服務(wù)的請(qǐng)求先發(fā)送到JBoss MQ上，再通過SSB的Mule平臺(tái)，將請(qǐng)求發(fā)送到教務(wù)管理系統(tǒng)上進(jìn)行處理。成績出來之后，教務(wù)管理系統(tǒng)將查詢結(jié)果發(fā)送到Mule平臺(tái)上，通過Mule平臺(tái)的轉(zhuǎn)發(fā)，將查詢結(jié)果發(fā)送到消息隊(duì)列MQ上，由學(xué)生管理系統(tǒng)提供的相關(guān)服務(wù)來處理結(jié)果，并將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。

由于該流程涉及到基于兩種不同平臺(tái)開發(fā)出來的系統(tǒng)，所以必須在教務(wù)管理系統(tǒng)與學(xué)生服務(wù)系統(tǒng)之間定義好元數(shù)據(jù)，經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)換之后就產(chǎn)生WSDL描述文檔。協(xié)議構(gòu)建好元數(shù)據(jù)后，才能為不同的平臺(tái)之間通訊建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

5 小結(jié)

目前廣東的高校如華南理工大學(xué)、廣東教育學(xué)院的數(shù)字化校園學(xué)生管理系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用集成的階段，目前正處于信息整合的研究實(shí)施階段(圖3)，并且逐步與學(xué)校的教務(wù)和其他學(xué)生素質(zhì)拓展、就業(yè)管理系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)整合。本文引入SSB來對(duì)現(xiàn)有的學(xué)生相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行重構(gòu)和整合，使各個(gè)不同業(yè)務(wù)部門和不同技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)以松耦合的方式連接成一個(gè)統(tǒng)一的、高效的學(xué)生服務(wù)系統(tǒng)。

如何采用SOA來集成數(shù)字化校園中各業(yè)務(wù)部門的信息和業(yè)務(wù)流程，是數(shù)字化校園發(fā)展面臨的一個(gè)較新的問題，本文提出了一個(gè)初步模型設(shè)計(jì)，并在幾個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)之間進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，如何全面展開，在安全性和效率方面還有許多工作要做。