智慧校園綜合業務平臺的ESB架構分析與研究

李文翔+林丹楠

摘 要：智慧校園要求建立一個統一的數據共享平臺和綜合信息服務平臺，除了對已存在且分散在各處的數字化校園相關業務系統進行整合，還要支持基于物聯網應用技術智能化管理系統的應用。由于這些異構系統的業務各自獨立、應用環境不盡相同。為此利用ESB技術將這些異構系統以服務的形式整合到一個統一的架構中，從而解決異構系統協調運作問題，實現系統之間資源的整合。文中首先給出一個基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業務平臺架構，然后基于此架構給出該平臺的UML部署圖，為智慧校園綜合業務平臺的建設提供思路。

關鍵詞：ESB技術；企業服務總線；面向服務體系結構；智慧校園綜合業務平臺

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）02-00-03

0 引 言

智慧校園[1]是指以物聯網為基礎的智慧化校園工作、學習和生活一體化的環境，這種一體化環境以各種應用服務系統為載體，將教學、科研、管理和校園生活進行充分融合。目前，國內外在智慧校園平臺的架構設計與開發方面做了相關研究：文獻[2]提出利用云計算、虛擬化及SOA構建校園云，結合物聯網、RFID構建智慧校園，實現資源動態分配，提高資源利用率；文獻[3]提出一種面向私有云的IaaS架構的智慧校園信息化支撐平臺，為云計算在智慧校園平臺的建設應用提供了基礎；文獻[4]提出基于SOA的實時服務總線，用于構建分布式實時系統；文獻[5]在分析遠程教育平臺缺陷的基礎上提出了基于SOA的智能遠程教育平臺的概念，并給出了平臺架構和模型的實現方式；文獻[6]提出一種基于企業服務總線（ESB）的共享平臺架構模型，并以“貴陽市城市綜合應急管理共享平臺”為例探討了該共享平臺的實現方案，這為利用ESB技術實現智慧校園平臺架構設計提供了理論依據；文獻[7]在調研各個行業常用物聯網業務系統的基礎上，梳理出各類系統的共性功能，把各系統的共性功能看作服務，提出一種基于企業服務總線的物聯網綜合業務平臺架構；文獻[8]在綜合分析了Web Services，SOA和ESB三者之間聯系的基礎上給出一種基于Apache Synapse ESB平臺的應用集成規則。這些研究對物聯網技術和SOA應用在智慧校園平臺建設方面具有一定的借鑒意義，也為利用ESB技術構建與實現智慧校園綜合業務平臺提供了一定的技術基礎。

1 ESB簡介

企業服務總線（Enterprise Service Bus，ESB）是傳統中間件技術與XML、Web服務等技術結合的產物，是 SOA 的一種實現方式[9]。ESB主要提供了協議轉換、消息傳遞、消息轉換和服務路由等功能。在眾多ESB實現工具中，Apache Synapse是一個輕量級高性能的企業服務總線，通過一個快速的異步規則引擎，能分別提供XML，Web Services和REST的支持。除XML和SOAP外， Apache Synapse還支持其他中間內容格式，如純文本、二進制、JSON等，通過大量的適配器可以支持諸如HTTP（S），POP3/IMAP/SMTP郵件協議，TCP，UDP等傳輸協議，以支持與其他系統的通信[10]。

2 基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業務平臺的架構設計

2.1 平臺的總體架構

本文提出的基于ESB的智慧校園綜合業務平臺，不僅要解決智慧校園綜合業務平臺建設過程中存在的“信息孤島”問題，實現異構系統之間的集成與通信，還要側重滿足基于物聯網應用技術智慧校園的智能化管理功能。為此，結合Apache Synapse的特點，本文給出一種基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業務平臺的架構設計方案，如圖1所示。利用ESB技術實現平臺架構的最大特點在于組件服務化和業務編排，在平臺架構中，還引入了服務組件框架 （Service Component Architecture，SCA）編程規范機制來實現業務組件的服務化處理以及利用業務過程管理（Business Process Management，BPM）實現業務服務的彼此串接。

平臺采用3層架構設計，即基礎設施層、服務管理層和應用層。在服務管理層引入Apache Synapse ESB企業服務總線，主要負責向SCA組件模型傳入基于JMS傳輸協議的SOAP消息以及接收BPM流程管理傳入的基于JMS傳輸協議的SOAP消息。同時服務管理層還以服務適配器的形式封裝基礎設施層提供的基礎功能，而后通過SCA框架規范化這些服務適配器為基于SOAP的Web服務。這些基于SOAP的Web服務又供BPM消費使用。在應用層則通過HTTP傳輸協議向ESB傳入SOAP消息，而此時Apache Synapse ESB不僅要實現HTTP協議與JMS協議的轉換，還要根據消息的內容使用路由規則調用相應的服務。

2.2 平臺功能

平臺各層次的主要功能描述如下：

（1）應用層主要分為應用表示層和業務邏輯層。應用表示層包含了智慧校園領域的各項功能應用，并提供了一個良好的人機交互平臺，通過人工操作觸發驅動業務邏輯層接口，實現對底層服務的調用。業務邏輯層起著承上啟下的作用，除了要向上層提供良好、靈活的業務邏輯接口以供調用，還要向下發送基于HTTP傳輸協議的SOAP消息給Apache Synapse ESB總線，實現對服務的調用。

（2）服務管理層大致可以分為Apache Synapse ESB總線、SCA組件層、BPM業務流程管理和服務適配器層四個部分。

Apache Synapse ESB總線是服務管理層的核心部分，主要利用Apache Synapse ESB所提供的功能實現消息的傳遞和轉換、協議的適配等，實現異構系統之間基礎業務協同能力以及數據交換和共享能力。endprint

SCA組件層將服務適配器層提供的各種形式的服務適配器通過SCA框架定義和創建基于SOAP的Web服務，以供BPM業務流程管理使用。

BPM業務流程管理利用SCA組件層提供的服務組裝創建可建模、可執行的業務流程，并將其服務化為SCA組件，供Apache Synapse ESB使用。

服務適配器層主要設計開發不同語言環境下的服務適配器接口，向下實現調用平臺底層的基礎業務功能，向上提供一個可調用的良好接口。

（3）基礎設施層。可以將其劃分為基于物聯網技術的智能化管理系統、數據庫系統、歷史遺留的業務系統和可擴展接口四個部分。

基于物聯網技術的智能化管理系統主要利用物聯網技術將該部分分割為感知層和傳輸層。感知層主要負責將物聯網中各個感知節點的信息接入平臺；傳輸層具有多種類型的通信接口，便于感知層感知節點的信息接入以及傳遞服務管理層向感知層發送的命令。

數據庫系統提供有數據庫管理系統，便于各種業務數據的保存和讀取。

歷史遺留的業務系統保留著現有的業務系統，以便通過擴展現有的業務系統接口提供基礎業務功能。可擴展的接口主要包含平臺的可擴展業務，如郵件服務等。

2.3 平臺的UML部署圖設計

基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業務平臺的UML部署如圖2所示。在該部署圖中，主要有2個服務器，即SCA服務器和ESB服務器。SCA服務器主要負責將各業務功能和BPM服務化；ESB服務器則負責將服務化后的SCA組件進行部署，以供客戶端使用。其他各個業務系統以結點的形式通過通信協議連接到SCA服務器，從而實現業務功能的服務化。

3 結 語

本文提出了一個基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業務平臺架構，構建了一個高效的、易擴展的、趨于完善的平臺，使其可以支持智慧校園領域的更多應用，并對架構中的各層功能、平臺硬件和軟件的部署情況進行了闡述，為智慧校園綜合業務平臺的構建與研究奠定了一定的基礎。目前，該平臺還處于分析與研究階段，仍有一些功能未能完善，如平臺如何處理文件傳輸和實現存儲功能，以及如何使用Apache Synapse實現本文所提及的ESB架構，這些都是后期將要繼續研究的主要問題。

參考文獻

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