基于SOA架構的數字化校園系統設計

王炎

(陜西財經職業技術學院， 咸陽 712000)

0 引言

近來年，在我國信息技術的推動下，教育部門對高校教學服務工作提出了更高要求。在此背景下，高校為提高自身教學服務工作對相關資源的利用率，開始致力于信息管理系統的研究中。但就目前情況來看，大部分高校在信息管理系統方面的研究成果還不夠理想，這些信息管理系統普遍以相互獨立的形式存在于高校各部門中，難以實現對各項教學服務資源的整合利用。因此，具備規范統一管理模式功能的數字化校園系統受到教育部門的重點關注。但由于數字化校園系統在設計過程中具備牽扯范圍廣、設計負責以及投資量大等特點，使得該系統設計工作存在一定的難度。對此，本文將從系統設計原則以及建設目標出發，將SOA架構引入到數字化校園系統設計中，降低系統各平臺之間的耦合性，以此賦予數字化校園系統重用性及集成性特征，提升既有系統的整合速度。

1 SOA架構體系

SOA(Service Orient Architecture)是一種面向服務的體系結構，其主要通過標準的中間件來實現異構系統間的操作與信息共享，進而解決單個系統存在的“信息孤島”問題。SOA的關鍵是服務、注冊等，具有開發簡單、可移植性強等特點，并通過Web Services對流程進行分配。其具體的結構，如圖1所示。

圖1 SOA基本架構

通過圖1看出，SOA包括服務請求者、服務注冊中心、服務提供者三個角色。其中，服務請求者通過輔助注冊中心查詢服務，而服務注冊中心則提供注冊和檢索功能；服務提供者則主要創建服務，并在測試通過后，將服務接口信息發布到服務注冊中心當中。

2 系統建設目標與設計原則

2.1 建設目標

數字化校園設計的主要目的在于實現高校各部門信息資源的統一集中，為全體師生帶來更加便捷的教學服務。數字化校園系統建設目標具體如以下幾點：第一，數字化校園系統建設的關鍵在于建立起具有獨立數據庫的數據共享平臺，以此實現高校各部門之間的信息共享，以規范統一的數字化校園系統開展教學服務工作；第二，在系統中建立起統一身份認證平臺，使該系統能夠針對不同需求的系統用戶，賦予其相應的操作權限。如此一來，不僅能使數字化校園系統滿足高校全體師生不同需求，還能使該系統不易受到外界人員的入侵及破壞；第三，建立起統一信息門戶平臺，實現系統內部各程序的交互，以此滿足用戶不同功能需求。

2.2 設計原則

2.2.1 實用性及先進性原則

實用性是指系統應以較少的成本投入到來較高的收益，能夠滿足一定時期內用戶的使用需求，為其帶來便利性。先進性是指系統中關鍵技術的先進性，能夠保障系統在后續使用中的價值，不會隨著信息技術的發展而被淘汰。因此，在數字化校園系統設計過程中應充分利用一切可用的人力、財力及物力，本著系統的實用性與先進性原則進行關鍵技術的選擇工作。

2.2.2 可擴展性及易升級性

為了使數字化校園系統的各項功能能夠跟上用戶快速變化的需求，該系統在設計過程中還應遵照可擴展及易升級性原則。可擴展性及已升級性是指系統在后續的更新維護中，可通過對某些技術的升級或是設備的升級來進行系統更新，使其各項功能能夠長期為高校教學服務工作帶來便利。系統在設計過程中應當選擇具備可擴展性特征的相關技術，為系統今后升級更新工作提供支持。

2.2.3 安全性及保密性原則

數字化校園系統主要的面向對象為高校全體師生，其系統內部自然具備大量的個人信息數據。出于對高校全體師生信息安全性及系統安全性的考慮，系統在設計過程中還需充分考慮系統安全性及保密性，使數字化校園系統在實現高校各部門信息資源共享的同時，又能保障高校各項關鍵信息數據及用戶信息的安全性。

3 系統設計

3.1 系統集成功能

結合高校校園網的相關業務，在數字化校園的建設中，包含校園一卡通、后勤管理、教務管理、圖書館管理等相關的業務。因此，本文引入SOA數字化校園系統就是要將這些系統全部集中到一個統一的平臺中，具體的功能則如圖2所示。

圖2 SOA網站整體功能組成

3.2 SOA框架搭建

通過以上對數字化校園系統建設目標以及設計原則的分析，采用B/S三層架構思想，將該系統整體架構設計為基礎設施層、數據層、應用支撐層、應用層以及展現層，以此滿足用戶不同功能需求，實現高校各項信息資源共享的最終目的。具體數字化校園系統整體架構設計，如圖3所示。

圖3 數字化校園系統整體架構設計

如圖3所示，數字化校園整體架構主要由基礎設施層、數據層、應用支撐層、應用層以及展現層組成。其中，基礎設施層由系統硬件、軟件及二次開發平臺構成，作用于為系統其他是數字化校園系統得以實現及運行的基礎。基礎設施層硬件方面主要包含網絡、服務器、監控等硬件設備。軟件方面由Linux、Unix、Windows、Oracle等組成。二次開發平臺包括WebService、SOA標準、XML、ESB、BPM等，是數字化校園系統得以實現及運行的基礎；

數據層主要負責檢查高校各業務應用系統內相關數據是否具備一致性，如教務管理系統、學生管理系統以及財務管理系統等。若是在檢查過程中發現無效及缺失數據，數據層將會對其進行相應的處理，并對有效數據采取統一集中儲存措施，以此構建數字化校園系統數據共享中心；

應用支撐層由三大功能平臺構成，分別為數據共享平臺、統一身份認證平臺以及統一信息門戶平臺。應用支撐層主要作用于為數字化校園系統應用層各服務功能提供支撐，為用戶與應用系統提供接口；

應用層主要由數字化高校各業務應用系統組成，如一卡通系統、人事管理系統、圖書管理系統；

展現層是實現數字化校園系統與用戶之間交互的橋梁，能夠為高校教師、學生以及管理人員提供更為高效、便捷的信息交互服務。

4 系統詳細設計

4.1 數據共享平臺設計

在數字化校園系統中，各類數據無法直接在系統中實現共享與交換，必須構建起一個數據共享平臺對各類結構化數據進行標準化管理，以作為該平臺實現的支撐。數字化校園系統可通過數據共享平臺中數據整合中間件，將系統數據統一存儲至共享數據中心庫中，借助共享數據中心庫實現數據的共享及交換。同時，通過數據共享平臺還能幫助數字化校園系統實現功能豐富的數據挖掘分析。具體數據共享平臺架構設計，如圖4所示。

圖4 數據共享平臺架構

在數據共享平臺設計過程中，本文將以高校信數字化校園建設標準為基礎，通過對共享數據中心平臺系統的設計，構建起基于SOA架構的數據共享平臺。在數據共享中心平臺中，制定webservice接口標準的方式，使數字化校園系統中各業務應用系統數據能夠在數據共享平臺得以共享及交換。同時，在該平臺中建立起相應的數據管理機制，本著“誰產生，誰負責”原則對各應用系統所產生的數據進行管理，以此提高數字化校園系統數據的準確性及一致性。另外，本文還將在數據共享平臺的基礎上建立通用數據平臺，避免出現由新建信息系統而產生“信息孤島”現象，真正意義上實現高校一切信息姿態的互通共享。

4.2 統一身份認證平臺

要保證校園數字化系統的安全，用戶必須以系統認證的合法身份，才能進入到相應的界面操作中。由于數字化校園系統需面向高校全體師生，因此，該系統同樣需要一個統一身份認證平臺對用戶身份進行認證，將不同業務需求的用戶合理劃分到相應的應用系統中，以統一身份認證平臺支持系統對眾多用戶進行統一管理、統一授權以及統一認證。然而，想要實現數字化系統這一目的，還需借助具備認證服務以及目錄服務的系統，將數字化校園系統眾多用戶信息進行統一存儲，并根據用戶不同權限對存儲信息進行授權，以統一身份認證平臺實現對數字化校園系統用戶的集中認證。在此基礎上，出于數字化校園系統中各業務應用系統安全性及用戶方便性的考慮，本文還將在各應用系統中設計單點登錄系統，使用戶在完成登錄統一身份認證平臺之后，就能完成相應的身份認證，系統將給予該用戶與權限相符的信息資源及功能。同時，當用戶出現職位變動時，管理人員僅需在通過統一身份認證平臺，就能實現對該用戶原有權限的修改，以此提高數字化校園系統工作效率，降低系統維護成本。具體統一身份認證平臺架構設計，如圖5所示。

圖5 統一身份認證平臺的基本結構

以上具體運行的邏輯則，如圖6所示。

圖6 統一身份認證邏輯圖

3.3 統一信息門戶平臺

統一信息門戶平臺主要作用于為數字化校園系統用戶提供各類信息服務，為用戶與各應用系統之間的交互提供支持。統一信息門戶平臺主要采用將各應用系統功能進行集成及重構的方式，為不同需求用戶提供各類服務。統一信息門戶平臺將充分展示高校教學服務工作各項信息，并將數字化校園系統中較為獨立的業務系統功能集中到一起。擁有不同權限的用戶通過統一信息門戶入口，可訪問到自身工作所需的一切信息資源。具體統一信息門戶平臺整體架構設計，如圖7所示。

圖7 統一信息門戶平臺整體架構

4 系統實現關鍵工具

4.1 ETL數據抽取

在該系統中，要實現校園網數據的共享，就必須要實現多個數據庫的共享。對此，就需要借助一定的手段對數據進行集成，以實現異構多數據源的集成。在本SOA系統的實現中，則采用ETL抽取工具對數據進行抽取集成。該工具可以從校園網關系型數據庫、XML文件和桌面文本文件中抽取，進而為后續的數據挖掘奠定基礎。具體的數據抽取與集成過程，如圖8所示。

圖8 ETL數據抽取過程

4.2 中間件技術

在本系統的開發中，為進一步節約開發時間，采用中間件技術對數據結構進行描述定義，并通過統一的公共接口，完成對不同系統和數據庫的訪問。中間件作為一種面向對象的建模方式，其主要是借助這種工具，進而完成不同接口之間的開發。

3 結束語

綜上所述，本文本著數字化校園系統建設目標及設計原則，引入SOA架構至系統整體設計中，以數據共享平臺、統一身份認證平臺以及統一信息門戶平臺對數字化校園系統各業務應用系統提供支持，為高校教務工作提供一個安全、完善、便利的數字化校園系統。