基于SOA的異構系統集成構架的研究

王靜蕾

(鄭州旅游職業學院招生就業辦，鄭州450009)

1.引言

隨著社會信息化的發展，異構應用系統集成問題日趨明顯，人們從各個角度嘗試解決相關異構系統之間的互操作問題，使用面向服務的架構(SOA)是其一種方法，它對于解決集成問題，有著明顯的優勢，但業界一直以來對SOA看法卻并不統一。我國的SOA應用，也正經歷著由點到面的發展過程。因此，本文主要是提出通過基于SOA的思想，以ESB為核心、以SDO+BPEL為組件編程開發模型，來解決集成問題。力求使集成以極小的投資短期內達到預期成效。

2.關鍵技術分析

2.1 SOA

面向服務的架構SOA(Service-Oriented architecture)是一個以服務為組件的模型，一種面向服務的架構，一種服務驅動的主流信息系統設計方法。它促使各系統中相關聯的服務按需求進行重組，從而變成新的服務，同時實現服務的創新。這樣的系統能夠快速、便捷地滿足不斷變化的服務需求，而且系統中的服務流程具備高度的靈活性，系統資源也得以重用。利用SOA實現系統和數據的集成即是為系統、企業乃至行業進行功能和數據整合時提供一個框架，使這個框架中的組件更靈活地適應千變萬化的服務需求。

2.2 ESB

在實現SOA參考構架時，許多研究提到了一種“企業服務總線(Enterprise Service Bus，ESB)”的概念。它是從面向服務的架構發展而來的，是實現SOA的基礎設施，它采用一條“總線”的模式來管理和簡化應用集成之間的拓撲結構，是傳統中間件技術與XML、Web服務等技術結合的產物。ESB的基本原理:基于SOA架構，通過標準的整合技術將Web Services和XML等技術融入到統一的分布式架構中，實現統一并易于部署、可管理的整合基礎設施。ESB能夠提供連接，達到業務之間的互操作、數據映射和路由的作用，以及其他一些如安全和監測等附加功能。ESB被譽為SOA參考架構的中心構件，ESB更是起到了網絡中最基本的連接中樞作用，是當下SOA系統的必要元素。

2.3 SDO

服務數據對象SDO(Service Data Object)是一種針對在不同的數據源之間使用統一的數據編程模型的一種規范說明。它是以對象為中心的層次樹型數據模型，不僅可以解決異構數據的兼容性問題，還提出了一個簡單并且統一的模式供服務處理相關的數據。SDO將各種各樣的數據訪問模型用統一的抽象數據實體來代替，用以創建、更新、搜索或者刪除服務實現所使用的業務數據。它致力于為不同來源和格式的服務數據提供統一處理的方式。它的工作原理是用一種單一的、統一的方式來訪問和操作異構數據源中的數據，這些異構數據源可以是關系型數據庫、XML數據源、Web服務、企業遺留系統中的數據，在處理的同時提供相應的機制將數據同其來源分離。SDO被視為SOA解決方案中典型的數據信息集成技術。

2.4 BPEL

業務流程執行語言BPEL(Business Process Execution Language)是一種使用XML編寫的編程語言，它以XML、Web服務等眾多規范為基礎，定義了用于業務流程建模的、以業務流程和其參與者交互為基礎的業務流程描述語法。其作用是把一系列具有不同功能但之間卻有著相互關系的服務關聯在一起，然后依照某種邏輯方式來共同完成某項任務的這個過程。簡言之，即對系統中的業務流程進行編排，實現自動化。BPEL與Web服務標準相融合，可以輕松的與各種環境進行跨系統、跨企業的互操作，在SOA系統中，它可以提供一種理想方式把服務編排入整個商業流程，這是當前最為成熟且已被各大公司熱衷的業務流程建模的標準。

3.系統的框架設計

本文以“高校迎新系統”為例，旨在建立一個通用的框架將各異構系統進行集成。集成系統囊括新生報到過程的各個環節，它是一個面向學校所有院系、招辦、財務室等相關行政管理部門和所有應屆新生的綜合性信息管理系統。它起著將參與新生報到的相關部門子系統中的服務實現統一的調用以及數據的統一、共享和查詢。基于這種設計理念，以下就鄭州旅游職業學院實際情況，重點說明對于整個集成系統的框架分析。

首先說明在迎新過程中所涉及部門的職能。

招辦注冊處:主要提供新生入學注冊功能，并對入學狀態進行統計。

財務處:收費、補交費用、日常退費和各種收費統計匯總等。

教務處:制定和分配班級、學號規則;新生專業調整申請及處理、新生信息管理等。

學生處:新生綠色通道申請及處理、分配宿舍資源，明確學生的宿舍區，匯總學生宿舍床位信息等。

目前的研究成果中框架設計主要有針對Web Services的，也有針對ESB或者是針對SCA的，但大多數只是側重于其一，本文將這些技術有機的進行結合，在實現異構系統集成時，主要采用了自頂向下的分析方法和這種框架相結合，首先根據客戶端的業務需求進行分析，對業務流程采取端到端的形式進行逐層分解，直到分解為原子構件為止。其次和六層構架結合起來分析:①在業務流程層針對客戶端所需工作流程，反向分解出所需的服務。②在服務層明確需要調用哪些Web服務。③ESB層對哪些服務進行部署。④業務組件層需要有什么樣的組件和構件。⑤最終將這些原子構件和組件對應到資源層不同的子系統中。綜上所述，將系統的框架分為六層進行設計如圖1所示。

圖1 系統框架圖

3.1 客戶應用層

該層是一個門戶，也是終端用戶直接面對的程序操作界面，是訪問集成系統的入口，它作為用戶接口和外界進行數據交互。它以開放的形式使業務流程和服務暴露給用戶，能夠對權限進行驗證，保證用戶的安全，并且依據用戶的需求提供個性化的服務。服務消費者通過該層提供的訪問接口調用企業的應用服務。該層在多層架構中起到的作用是屏蔽了服務與訪問系統客戶端的所有表現邏輯，用戶使用單一的訪問入口，輸入業務需求到下一層，該層則構造會話管理，控制業務服務訪問。

3.2 業務流程層

該層是對服務請求進行流程管理，通過使用BPEL定義業務服務流程以達到某種業務目的。關鍵步驟是業務邏輯從服務注冊中心查找并調用相關的服務，然后進行業務流程編排，形成一個滿足調用需求的業務流程。這一層主要是根據用戶的業務需求來組裝服務層已經封裝好的服務，此層實現的最大障礙不是技術，關鍵在于分析與理解系統領域業務。業務流程層的目的是隨著企業的業務需求變化，只需調整服務間的組裝方式就可快速響應。目前實現業務流程控制的業界標準是BPEL，它能夠指出用什么樣的順序調用封裝好的服務。它是基于XML的，通過包裝Web服務。

簡言之，在此層用BPEL實現流程的控制，流程層的任務是利用已經封裝好的各種服務，通過配合、編排服務，構建集成系統的業務流程，服務的不同組合方式代表了不同的業務流程，服務可共同協作成為一個單獨的應用程序。

3.3 服務層

這一層中主要元素是已確定公開且被發現的服務。主要是提供相應的數據接口和企業應用接口服務，對企業內部各種EIS(主管信息系統)進行Web服務封裝，將封裝好的服務暴露給其他模塊或者其他系統。該層主要由四種服務組成，即原子服務、組合服務、流程服務和外部服務。其中原子服務是細粒度服務，它以實體為核心;由原子服務組合而成的是組合服務，它根據某種需求和簡單合成原子服務而來。第三種服務流程是把原子服務或是組合服務進行流程編排而來的粗料度服務。最后，來自于企業系統外部的服務，它也是一種粗粒度的服務，并且封裝了服務的具體實現，通過對外提供的描述服務接口調用。將最基本的原子服務裝配為組合服務，將組合服務裝配為更大粒度的具有業務語義的流程服務即是該層的核心思想。通過這種組合和裝配由總線調用滿足某個特定業務功能的一系列服務組件。

框架中服務層的作用是，將放在ESB上的由組件層實現的構件，裝配成服務，通過ESB總線暴露給其他模塊或其他系統。這一層的思想核心:將服務發現或者靜態綁定，之后被調用或組合成復合服務，它們的接口均是以WDSL形式對外發布的，通過ESB總線調用滿足業務的相關原子服務或者組合服務。

3.4 ESB 層

該層主要對用戶請求消息以及回執消息的整個過程進行處理，包括消息監聽器、消息處理器、注冊中心以及安全組件等。ESB是整個集成應用系統的核心，起著橋梁作用。它集成了諸如日志、安全、審計等服務和消息機制，提供了服務注冊和服務網的存儲，把服務網中的服務關系通過利用BPEL對其業務進行描述并進行實現，最后以總線型的結構實現底層服務組件的調用。服務交互的參與方并不直接交互，而是通過總線交互，它在架構中工作原理:對業務組件層封裝好的組件建立監聽和入站服務，一但監聽站收到服務請求，便將調用入站服務，根據它描述的信息將服務請求放置服務總線尋找服務提供者，一但找到后根據服務組件的WSDL路徑地址創建出站服務，出站服務將所調用的服務提供給服務請求者。這樣，降低了服務提供者和使用者服務的耦合度，整合調用過程相對于客戶端是透明的，因此具有該體系結構的業務應用可以適應客戶端各種業務與技術的變化。

3.5 業務組件層

該層由各個組件組成，用于實現領域相關的業務邏輯，支持業務建模，良好的業務建模是系統成功的基礎。該層利用SDO技術來實現標準的封裝和映射，封裝業務建模的數據結構。業務組件層支持數據訪問，包括了對數據查詢和保存、更新以及刪除等操作，它同時提供了三種類型的組件實現方式:Java構件、邏輯構件、工作流。通過對這三種構件組裝、調用運算邏輯，或者相互調用來實現業務操作。一個邏輯構件定義了一套業務操作的接口，用WSDL對專有的API做出描述，以中立的方式發送至ESB總線，以HTTP/SOAP消息傳輸方式與外層進行交互。其它模塊調用時，不必關心這個業務屬于哪種構件，只需調用相應的接口便可。

3.6 資源層

最底層資源層主要功能是對原始系統的數據資源進行整合，通過在原有系統中采用的Java平臺和J2EE，可以提供豐富的數據編程模型和API，可它們都是分散的，不能滿足對于整體框架的服務。不僅如此，原來系統中的一些技術功能已不夠豐富，無法滿足集成系統的需求，而且采用的技術也是難以實現的。因此，在這里使用SDO數據模型，用統一的處理方式將不同來源和格式的服務數據進行訪問和操作，創建一個統一的數據訪問層，這樣，就可向組件層提供SDO數據，使得應用程序不再依賴于數據庫，而是獨立于整個持久化技術。實現了為異構數據源提供數據訪問的方案

在集成系統實現時，每一層都對應有相關的技術。資源層主要是完成SDO數據建模;業務組件層完成構件的組裝并且調用運算邏輯實現業務操作，將業務操作以中立的方式發送至ESB總線;ESB總線主要完成消息的路由、服務管理和動態轉換;在服務層將原子服務進行組裝且通過端口調用ESB上的其它服務繼而在業務流程層實現服務的BPEL流程編排，將滿足要求的服務提供給客戶應用層。由此完成了對遺留系統的服務集成。在對集成系統進行整體規劃和逐步實施過程中，始終遵循著信息開放性和標準性，理念和技術的先進性及成熟性，結構的可擴展性和可維護性，系統的實用性、創新性，操作的安全性及保密性，軟硬件的集約性和易操作性等原則。

4.結束語

由于各高校的信息化建設的程度不盡相同，本文主要是對于原先已存在大量的異構信息系統的情況，從架構上尋找出一個通用的方案。SOA是一種比較新型的軟件體系結構，能較好地克服傳統集成方法，將面向服務的架構思想應用于集成系統當中。它能夠混搭不同的執行環境、服務接口并與執行技術明確分離，這種架構中服務之間的通訊是和底層編程接口及通訊模型無關，僅是通過簡單但是精確定義的接口來進行通訊的，因此以這種方式完成的集成設計，不但可以組合現有的服務，同時也可以靈活的開發和拓展新的業務來完善整個系統。另外，它也能夠快速、便捷地滿足不斷變化的服務需求，具備高度的靈活性。

［1］張慶福，萬麟瑞.基于SOA的異構數據集成軟件架構研究［J］.計算機技術與發展，2011(5):17-21.

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