基于SOA的Web系統(tǒng)層次模型

宋一兵，徐宇茹

（1.海軍潛艇學院訓練部，山東青島266071；2.海軍航空工程學院訓練部，山東煙臺264001）

近年來，逐漸興起的軟件工程方法SOA（Service Oriented Architecture，面向服務(wù)的架構(gòu)）具有結(jié)構(gòu)標準、松散耦合、共享服務(wù)、粗粒度等特點，為解決散亂的多業(yè)務(wù)、跨平臺的應(yīng)用提供了一個有效手段[1-2]。但是現(xiàn)有文獻在研究SOA 時，大多過于抽象，對于其邏輯結(jié)構(gòu)向技術(shù)架構(gòu)的映射和實用性簡化討論較少。本文在深入研究COM 組件、CORBA 語言、整體平臺等解決數(shù)據(jù)跨平臺共享方法的基礎(chǔ)上，又對SOA進行了研究[3-5]，提出了基于SOA 的Web 系統(tǒng)的層次模型，并據(jù)此開發(fā)實現(xiàn)了圖書館多業(yè)務(wù)統(tǒng)計系統(tǒng)（Library Business Statistic System，LBSS）。

1 SOA與Web Service

在SOA環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點通過服務(wù)的形式提供資源，其他結(jié)點可以使用標準的方式來訪問。大部分SOA都是用Web服務(wù)作為實現(xiàn)的。

1.1 SOA邏輯內(nèi)涵

從概念上講，SOA 是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元定義為服務(wù)（Service），并通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，這使得構(gòu)建在各系統(tǒng)中的服務(wù)可以以統(tǒng)一和通用的方式進行交互[6]。

同以往的對象模式、組件模式相比，SOA 不再重點考慮“以技術(shù)為中心”的細粒度實體，而是更注重于“以業(yè)務(wù)為中心”的服務(wù)實體，這些服務(wù)具有服務(wù)級的事物粒度。因此，SOA 是一種粗粒度、松耦合的服務(wù)架構(gòu)。

服務(wù)是SOA中關(guān)鍵概念之一，是對現(xiàn)實世界中業(yè)務(wù)活動的一種抽象與建模。W3C（World Wide Web Consoftium，WWW 聯(lián)盟）認為：服務(wù)提供者完成一組工作，為服務(wù)使用者交付所需的最終結(jié)果，最終結(jié)果通常是使用者或提供者的狀態(tài)發(fā)生變化的情況[7]。

可見，服務(wù)是封裝成用于業(yè)務(wù)流程的可重用組件，它提供了從一個有效的、一致的狀態(tài)向另一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中的信息。換而言之，開發(fā)者能夠據(jù)此從一個或多個數(shù)據(jù)源中獲得數(shù)據(jù)，或者了解數(shù)據(jù)的變化情況。

1.2 SOA體系結(jié)構(gòu)

SOA體系結(jié)構(gòu)由服務(wù)的提供者、服務(wù)的請求者和服務(wù)注冊中心3個基本單元構(gòu)成，如圖1所示[8]。

圖1 SOA體系結(jié)構(gòu)

在SOA 架構(gòu)中，服務(wù)的操作包括服務(wù)發(fā)布、服務(wù)發(fā)現(xiàn)以及服務(wù)綁定和調(diào)用；服務(wù)的構(gòu)件包括服務(wù)與服務(wù)描述。服務(wù)操作的3 個基本單元相互之間緊密聯(lián)系。首先，服務(wù)的提供者將封裝好的服務(wù)發(fā)布到服務(wù)注冊中心；接著，服務(wù)的請求者在注冊中心查找服務(wù)，并進行定位；最后，服務(wù)的請求者一旦發(fā)現(xiàn)符合自己需求的服務(wù)存在，就將根據(jù)服務(wù)注冊中心服務(wù)的描述信息激活該服務(wù)。

1.3 Web Service

Web Service 是一種自包含、自描述、模塊化的軟件組件，它使用基于標準的可擴展標記語言（XML）來描述服務(wù)功能，提供數(shù)據(jù)信息，以簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）在分布式環(huán)境下進行信息交換，形成一個在線應(yīng)用服務(wù)API[9]。

Web Service技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成的基礎(chǔ)，提供了異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)之間的交互手段，為信息系統(tǒng)的集成、數(shù)據(jù)和程序復用等提供了便利的技術(shù)實現(xiàn)。它不是產(chǎn)生了一個新的業(yè)務(wù)過程，而是使舊的業(yè)務(wù)更容易地被實現(xiàn)。

Web Service 可以通過Web 接入和訪問，基于XML 的服務(wù)描述語言（WSDL）描述了其服務(wù)接口和操作方法，同時隱藏了服務(wù)的實現(xiàn)細節(jié)，這使得基于Web Service 的應(yīng)用程序具備了面向消息、松散耦合、異構(gòu)集成的特點[10]。

SOA與Web Service雖然密切相關(guān)，但兩者是2個不同層面的問題。前者面向應(yīng)用，是概念模式；后者面向技術(shù)框架，是實現(xiàn)模式。Web Service是實現(xiàn)SOA的方法之一。

2 基于SOA的Web系統(tǒng)

Web 應(yīng)用系統(tǒng)是指在Intemet 環(huán)境下的信息服務(wù)。采用面向服務(wù)建模的思想，結(jié)合Web Service網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)技術(shù)，不同子系統(tǒng)能夠在松耦合條件下實現(xiàn)相互之間的整合與協(xié)同，使得整個系統(tǒng)對外表現(xiàn)出一致性的服務(wù)行為。

2.1 Web系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

基于層次化的分析方法，任何問題都可以通過引入一個中間層來得到簡化[11]。對于Web 應(yīng)用系統(tǒng)而言，可以將系統(tǒng)中各部分所需要實現(xiàn)的功能定義為獨立的服務(wù)，并在這些服務(wù)的基礎(chǔ)上將整個系統(tǒng)劃分為5 個層次，每個層次都具有獨立的Web Service 接口，能夠向下調(diào)用服務(wù)，向上提供服務(wù)。系統(tǒng)的總體邏輯架構(gòu)如圖2所示。

1）數(shù)據(jù)層。提供數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)邏輯，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的存儲和驗證。

2）訪問層。實現(xiàn)對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的操縱，可以使用存儲過程來完成所有的訪問操作，從而把由于數(shù)據(jù)庫層的變動而對程序帶來的負面影響減到最小。

3）業(yè)務(wù)邏輯層。實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)邏輯的處理，是應(yīng)用軟件系統(tǒng)中的核心部分。

圖2 Web應(yīng)用系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)

4）業(yè)務(wù)外觀層。將系統(tǒng)功能的提供者和使用者進行隔離，即隔離業(yè)務(wù)邏輯層和表示層（軟件的用戶界面），封裝業(yè)務(wù)邏輯為傳統(tǒng)的客戶端程序，Web程序以及其他外部系統(tǒng)。

5）表示層。主要為用戶提供方便友好的使用界面。

層次化的邏輯結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的維護、擴展更加方便。各層次相對獨立，層次中所使用的部件，單元的增刪、更替，對其他層次影響較小，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

2.2 Web系統(tǒng)技術(shù)框架模型

從技術(shù)角度來說，系統(tǒng)邏輯架構(gòu)中的每個功能模塊，都可以看作一個服務(wù)。通過對其應(yīng)用性分析，可以映射出Web系統(tǒng)的技術(shù)框架，如圖3所示。

圖3 Web系統(tǒng)技術(shù)框架

在該技術(shù)框架下，Web 系統(tǒng)需要完成XML 文檔和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，通過編寫ODBC（Open Data Base Connection）接口，實現(xiàn)對異構(gòu)數(shù)據(jù)源的訪問以及創(chuàng)建基于XML的業(yè)務(wù)表示等。

從具體技術(shù)開發(fā)角度來分析，上述技術(shù)框架又可以合并、簡化為一個3層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用模型，分別為表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層，如圖4 所示。這樣就為具體的程序設(shè)計提供了一個定義良好、可操作的技術(shù)框架。

圖4 Web系統(tǒng)的3層技術(shù)框架

3 異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成

SOA框架下的Web系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)流動與數(shù)據(jù)操縱都是完全基于服務(wù)。因此，將整個系統(tǒng)分解為若干的互相獨立的子系統(tǒng)進行討論，不僅簡化了設(shè)計，加快了開發(fā)進程，而且使系統(tǒng)具有了較好的重用性和松耦合性，更加方便了與原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，具有良好的維護性和擴充性。

對于大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)源，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速訪問，需要在業(yè)務(wù)服務(wù)與數(shù)據(jù)源之間增加一個異構(gòu)數(shù)據(jù)集成層。其主要功能就是實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的讀取、統(tǒng)計、更新，寫入集成數(shù)據(jù)庫中，并包含了若干Web觸發(fā)器和事件服務(wù)，如圖5所示。

圖5 異構(gòu)數(shù)據(jù)集成框架結(jié)構(gòu)

當服務(wù)（定時自動更新或人工更新）開始后，用戶層通過應(yīng)用程序發(fā)起對數(shù)據(jù)集成層的訪問，數(shù)據(jù)集成層使用SQL 和XML 實現(xiàn)對底層數(shù)據(jù)庫進行操縱，隱藏了不同數(shù)據(jù)源的差異性，使數(shù)據(jù)以一種統(tǒng)一、規(guī)范的格式呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)了服務(wù)的透明性和平臺無關(guān)性。

4 基于SOA的實踐應(yīng)用

在SOA體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計理念指導下，本文著眼于軍隊院校圖書館普遍存在的跨平臺數(shù)據(jù)集成和量化統(tǒng)計問題，開發(fā)了圖書館多業(yè)務(wù)統(tǒng)計系統(tǒng)（LBSS），如圖6所示。該系統(tǒng)包含主頁欄目、讀者、圖書、上網(wǎng)、資源訪問、數(shù)據(jù)集成等6個子系統(tǒng)，能夠?qū)D書館主要業(yè)務(wù)進行綜合統(tǒng)計。

圖6 LBSS讀者統(tǒng)計示例

圖書館現(xiàn)有各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用了不同的數(shù)據(jù)庫平臺，如圖書流通借閱系統(tǒng)、門戶主頁使用了SQL Server，數(shù)字化資源系統(tǒng)使用了Oracle，而其他一些系統(tǒng)使用Access 數(shù)據(jù)庫。按照SOA 標準，LBSS 系統(tǒng)首先對異構(gòu)數(shù)據(jù)進行了梳理，定義了規(guī)范的數(shù)據(jù)格式；然后設(shè)計了一個業(yè)務(wù)中心模塊，使用XML 描述各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交流的接口規(guī)范和Web Service調(diào)用方法；當用戶需要訪問某個業(yè)務(wù)時，由系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)中心對服務(wù)的描述來調(diào)用相關(guān)業(yè)務(wù)及其數(shù)據(jù)。

對于讀者到館總量、圖書總量、借閱總量等需要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，則按照本文提出的異構(gòu)數(shù)據(jù)集成思想，開發(fā)了數(shù)據(jù)集成模塊，設(shè)計了更新觸發(fā)機制，定義了人工、自動2 種數(shù)據(jù)統(tǒng)計模式，能夠?qū)?shù)據(jù)按照時間、類型、流向等進行分類匯總。

該系統(tǒng)在部分軍校圖書館投入使用后，取得了良好的實際應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語

實踐應(yīng)用表明，基于SOA的Web系統(tǒng)技術(shù)框架結(jié)構(gòu)合理，簡單實用，能夠滿足各子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)異構(gòu)性和靈活性的需求，為今后該系統(tǒng)的擴展打下了良好的基礎(chǔ)。該分層體系結(jié)構(gòu)能夠有效緩解數(shù)據(jù)處理壓力，減少對業(yè)務(wù)的干擾，提高了系統(tǒng)的魯棒性，有利于系統(tǒng)的構(gòu)建、擴展、重組和維護。進一步的工作將集中在服務(wù)的統(tǒng)一描述和封裝應(yīng)用上。

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