基于SOA模式的南華大學(xué)數(shù)字化校園

劉煥華　盧銀

摘要：該文首先描述了南華大學(xué)數(shù)字化校園基本特征和建設(shè)目標(biāo)，分析了南華大學(xué)數(shù)字校園的現(xiàn)狀，提出了用IRP規(guī)劃方法進(jìn)行數(shù)字校園頂層設(shè)計(jì)和采用了面向服務(wù)的體系架構(gòu)的數(shù)字化校園建設(shè)模式。簡(jiǎn)單描述了面向服務(wù)的相關(guān)概念技術(shù)以及面向服務(wù)的解決方案。在此基礎(chǔ)上分析了數(shù)字校園的體系結(jié)構(gòu)，技術(shù)架構(gòu)和服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。對(duì)下一步數(shù)字校園要做的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字校園；面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)；服務(wù)；WEB服務(wù)；企業(yè)信息集成

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）07-1711-04

數(shù)字化校園最早的概念來源于克萊蒙特大學(xué)教授凱尼斯.格林（Kenneth Green）發(fā)起并主持的一項(xiàng)大型項(xiàng)目“信息化校園計(jì)劃”（The Campus Computing Project）[2]。數(shù)字化校園就是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信技術(shù)以及信息技術(shù)對(duì)校園的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境（ 包括實(shí)驗(yàn)室、教室、設(shè)備等），資源（ 如公文、圖書、講義、課件等），到活動(dòng)（ 包括教學(xué)、科研、管理、服務(wù)、辦公等） 的全部數(shù)字化，用現(xiàn)代科學(xué)方法對(duì)信息資源進(jìn)行整合，最終的目的是把傳統(tǒng)校園建設(shè)成擺脫時(shí)空限制的面向?qū)W校，面向社會(huì)的虛擬大學(xué)。南華大學(xué)進(jìn)行了長(zhǎng)期的信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋（有線，無線），以及眾多的核心的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)：教務(wù)系統(tǒng)，OA系統(tǒng)，研究生系統(tǒng)，一卡通系統(tǒng)，監(jiān)控平臺(tái)?；旧蠈?shí)現(xiàn)了南華大學(xué)實(shí)體和流程的數(shù)字化，近兩年是南華大學(xué)數(shù)字化校園系統(tǒng)集成，應(yīng)用集成和信息集成這樣一個(gè)三重交叉階段。一方面存在著數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)源不唯一、核心系統(tǒng)難以對(duì)接、數(shù)據(jù)的分析不共享，形成了眾多的信息孤島需要進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)集成。另一方面校級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)尚未構(gòu)建需要進(jìn)行應(yīng)用集成；再者隨著高校信息化的快速發(fā)展， 用戶對(duì)于信息化的需求越來越高， 從原來的局部信息管理發(fā)展到跨部門的業(yè)務(wù)流程整合與決策支持，從簡(jiǎn)單的信息發(fā)布發(fā)展到整合的、個(gè)化的、主動(dòng)的信息服務(wù)， 信息集成業(yè)是勢(shì)在必行。

1 南華大學(xué)數(shù)字校園的基本特征以及建設(shè)目標(biāo)

1.1 南華大學(xué)數(shù)字校園特征

應(yīng)用系統(tǒng)集成和信息集成階段同事進(jìn)行是一種挑戰(zhàn)也是一種機(jī)遇。數(shù)字化校園建設(shè)后要使數(shù)字校園成為高校不可或缺的有機(jī)組成部分，為我校培養(yǎng)高素質(zhì)的畢業(yè)生和創(chuàng)造出優(yōu)秀的科研成果服務(wù).規(guī)劃中的南華大學(xué)校園具有以下特征：1）以構(gòu)建更貼近現(xiàn)實(shí)校園虛擬空間為重心，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跨部門的校級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)；2）以信息資源的開發(fā)、共享、利用為目標(biāo)建設(shè)信息系統(tǒng)， 充分發(fā)揮信息資源的作用。數(shù)據(jù)不等于信息，數(shù)據(jù)是提供信息的前提，只有對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、挖掘、評(píng)價(jià)，才能提煉出有用的信息，將信息看成基礎(chǔ)資源像師資，以及其他硬件環(huán)境一樣，讓其發(fā)揮相應(yīng)的作用，為學(xué)校的決策與發(fā)展服務(wù)。3）以用戶的需求為驅(qū)動(dòng)來組織信息資源與服務(wù)，以往的系統(tǒng)集成，應(yīng)用集成是以系統(tǒng)功能，業(yè)務(wù)流程為驅(qū)動(dòng)，而信息集成以用戶的信息需求為導(dǎo)向，用戶也是數(shù)字校園最終的服務(wù)對(duì)象。

1.2 南華大學(xué)數(shù)字校園建設(shè)目標(biāo)

南華大學(xué)數(shù)字校園建設(shè)的總體目標(biāo)是通過IRP（Information Resource Planning）的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃， 構(gòu)建關(guān)聯(lián)整合的信息系統(tǒng)和有機(jī)集成的支撐環(huán)境， 為用戶提供個(gè)性化的貼切服務(wù)。在頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃的指導(dǎo)下采用分層建設(shè)思路，具體可以分解為下面幾部分。

1）有機(jī)關(guān)聯(lián)的IT生態(tài)環(huán)境。關(guān)聯(lián)的應(yīng)用環(huán)境是核心是實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的流程整合、內(nèi)容整合的關(guān)鍵所在。

2）集成的數(shù)據(jù)環(huán)境。集成數(shù)據(jù)環(huán)境為業(yè)務(wù)系統(tǒng)和最終用戶提供方便、高效、安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù).

3）以人為本的用戶環(huán)境。建立個(gè)性化的用戶環(huán)境和按需訪問的用戶界面， 為用戶提供個(gè)性化的貼切服務(wù)， 戶登錄進(jìn)入數(shù)字校園后， 展現(xiàn)在用戶面前的是用戶希望看到的和有權(quán)看到的信息與服務(wù)。

2 面向服務(wù)的數(shù)字校園

為了使企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)能快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，解決信息的孤島問題，96年Garnter公司提出了SOA概念模型，在當(dāng)時(shí)環(huán)境和技術(shù)條件下，SOA只是被當(dāng)做一種軟件模型的原則被提出來。Bloomberg提到SOA的實(shí)現(xiàn)原則有：1）業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)，服務(wù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。2）業(yè)務(wù)敏捷是最基本是業(yè)務(wù)需要。3）一個(gè)成功的SOA總在變化中。

2.1 SOA參考模型

文獻(xiàn)[7]描述了SOA體系中的三個(gè)參與者，服務(wù)提供者，和服務(wù)消費(fèi)者，以及與之相關(guān)聯(lián)的三個(gè)基本操作，發(fā)布，查找，和綁定。

服務(wù)提供者：它是一個(gè)可通過網(wǎng)絡(luò)尋址的實(shí)體，接收和執(zhí)行來自使用者的請(qǐng)求。將自己的服務(wù)和契約發(fā)布到服務(wù)代理中心，以便服務(wù)服務(wù)消費(fèi)者查詢。

服務(wù)代理者（服務(wù)注冊(cè)中心）：它為服務(wù)的發(fā)現(xiàn)提供支持，包括一個(gè)可用服務(wù)信息存儲(chǔ)倉庫，并提供接口供服務(wù)消費(fèi)者提供查詢。

服務(wù)消費(fèi)者：它是一個(gè)應(yīng)用程序或者應(yīng)用程序的一個(gè)模塊，它主動(dòng)向UDDI中心查詢所需要的服務(wù)，綁定所需要的服務(wù)，按照契約執(zhí)行服務(wù)。

2.2 服務(wù)的基本特征和優(yōu)勢(shì)

2.2.1 服務(wù)的基本特征

服務(wù)自治：服務(wù)與服務(wù)之間不存在上下文的依賴關(guān)系；服務(wù)的接口是服 務(wù)邊界，服務(wù)通過服務(wù)接口外界隔離，外部的變化不影響服務(wù)接口以內(nèi)；同時(shí)服務(wù)的接口又是服務(wù)與外界溝通的唯一途徑，服務(wù)通過接口發(fā)布自身實(shí)現(xiàn)的功能，外部的服務(wù)通過接口實(shí)現(xiàn)對(duì)它的調(diào)用。

服務(wù)的松耦合：松耦合隱藏了位置的透明，基于協(xié)議的的消息交換特點(diǎn)。

服務(wù)的互操作：松耦合隱藏了服務(wù)環(huán)境異構(gòu)，服務(wù)重用等特點(diǎn)。服務(wù)使用服務(wù)接口作為邊界隔離服務(wù)內(nèi)部的環(huán)境異構(gòu)，通過多協(xié)議接口實(shí)現(xiàn)服務(wù)間通訊協(xié)議的環(huán)境異構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下服務(wù)互操作，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)服務(wù)復(fù)用。

2.2.2 SOA的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)有IT資產(chǎn)的重用：服務(wù)是SOA的核心概念，它是一種對(duì)現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的抽象。服務(wù)可以是對(duì)現(xiàn)有相關(guān)業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象而得到的接口，而與這些資源所處的IT環(huán)境完全沒有關(guān)系，最大限度地重用了現(xiàn)有資源。

減少成本：在業(yè)務(wù)發(fā)生變化以及在需要引進(jìn)新的流程的時(shí)候通過重組和重用現(xiàn)有服務(wù)庫里面的服務(wù)達(dá)到減少信息化成本；

更貼近現(xiàn)實(shí)的業(yè)務(wù)流程：在以往的業(yè)務(wù)流程建模中都是以功能為導(dǎo)向的建模方式，這樣系統(tǒng)分析師和業(yè)務(wù)人員之間會(huì)產(chǎn)生較大的代溝導(dǎo)致軟件制約業(yè)務(wù)人員不能達(dá)到很好的效果。而如今的以業(yè)務(wù)流程為中心的建模方式能更好地體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的業(yè)務(wù)需要，另一方面也更容易根據(jù)業(yè)務(wù)需求改變現(xiàn)有流程以及對(duì)業(yè)務(wù)流程的監(jiān)控。

2.3 web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 SOA與web服務(wù)的關(guān)系

面向服務(wù)的體系架構(gòu)SOA與web服務(wù)[10]是不同層面上的兩個(gè)概念，SOA是一種概念模型而web服務(wù)是技術(shù)層面上的概念[11]，從某種角度來說web服務(wù)是實(shí)現(xiàn)SOA這種概念模型的一種特定的技術(shù)，SOA本身沒有規(guī)定任何與技術(shù)相關(guān)的東西，在SOA這個(gè)概念提出后很長(zhǎng)一段時(shí)間里沒有相關(guān)的技術(shù)作為支撐，一直也被束之高閣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是web技術(shù)的發(fā)展，SOA才真正的落到實(shí)處，還有這迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)，于今被公認(rèn)為構(gòu)建未來企業(yè)應(yīng)用的主流架構(gòu)。

2.3.2可擴(kuò)展性標(biāo)記語言（XML）

XML是一種類似于HTML的文本標(biāo)記語言，是一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)描述語言，使用用戶自定義的標(biāo)簽來描述數(shù)據(jù)，因?yàn)閄ML的簡(jiǎn)單易用性，逐漸成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。也是整個(gè)web服務(wù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。XML以純文本的形式存儲(chǔ)，是一種獨(dú)立于軟硬件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，通過這種方法能夠很容易實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸和交換。

2.3.3簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議（SOAP）

SOAP是一種基于XML之上的，在松散環(huán)境下分布式環(huán)境下交換結(jié)構(gòu)化信息的輕量級(jí)通信協(xié)議。

2.3.4 Web服務(wù)描述語言（WSDL）

WSDL是一種基于XML的描述WEB服務(wù)的語言。通過WSDL文檔，可以描述WEB服務(wù)提供的功能服務(wù)交互的消息格式，以及WEB服務(wù)的位置。這樣服務(wù)消費(fèi)者只需要認(rèn)知WSDL文檔，而無需知曉具體服務(wù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，屏蔽掉了服務(wù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)際運(yùn)行環(huán)境等特點(diǎn)。通過WSDL的接口實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的重用。

2.3.5 統(tǒng)一描述，發(fā)現(xiàn)和集成（UDDI）

UDDI（Universal Description， Discovery and Integration）統(tǒng)一描述，發(fā)現(xiàn)和集成.UDDI[10]是一種規(guī)范，它主要提供基于Web服務(wù)的注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制，為Web服務(wù)提供三個(gè)重要的技術(shù)支持：①標(biāo)準(zhǔn)、透明、專門描述Web服務(wù)的機(jī)制；②調(diào)用Web服務(wù)的機(jī)制；③可以訪問的Web服務(wù)注冊(cè)中心。

2.3.6 業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言（BPEL）

BPEL（Business Process Execution Language）即業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言，是一種使用XML編寫的編程語言。用于描述自動(dòng)化業(yè)務(wù)流程，也曾經(jīng)被稱作WSBPEL和 BPEL4WS。

3 數(shù)字校園的總體規(guī)劃和體系結(jié)構(gòu)

3.1數(shù)字校園的體系結(jié)構(gòu)

數(shù)字校園的實(shí)施包含了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)支撐平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)、公共應(yīng)用、信息門戶等建設(shè)內(nèi)容， 以及信息化保障體制、信息化標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范等信息化保障。并且整個(gè)架構(gòu)基于SOA 的體系架構(gòu)構(gòu)建， 整個(gè)數(shù)字校園由5層構(gòu)成， 分別是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用支撐平臺(tái)、IRP（Information Resource Plan） 應(yīng)用平臺(tái)、公共服務(wù)應(yīng)用層、信息門戶，以及跨越各層次的信息安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系， 和整個(gè)體系的運(yùn)行服務(wù)管理， 如圖2所示。

第一層是“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)”：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)是數(shù)字校園最最基礎(chǔ)的平臺(tái)，這條路就像是我們的高速公路，沒有公路車輛是無法行駛的，同樣的沒有這條數(shù)字高速公路，數(shù)字資源也會(huì)像一潭死水無法行駛。

第二層為“應(yīng)用支撐平臺(tái)”：如果說最內(nèi)圓的“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)”是應(yīng)用系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，那么這一層就是應(yīng)用系統(tǒng)的的軟件基礎(chǔ)。

第三層為“IRP應(yīng)用平臺(tái)”：包括用戶管理，身份認(rèn)證，權(quán)限管理，數(shù)據(jù)交換

第四層“公共信息服務(wù)系統(tǒng)”：包括各個(gè)以部門為主導(dǎo)建設(shè)的信息管理系統(tǒng)，OA系統(tǒng)，教務(wù)系統(tǒng)，研究生系統(tǒng)等和跨部門的校級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)比如迎新系統(tǒng)，后勤系統(tǒng)。

最上層“個(gè)人門戶”：這里是應(yīng)用聚集的展現(xiàn)窗口，個(gè)性化門戶的設(shè)置，單點(diǎn)登錄漫游。

3.2數(shù)字校園的技術(shù)架構(gòu)

南華大學(xué)數(shù)字校園的理念是通過IRP在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)前提下對(duì)我校進(jìn)行信息集成， 南華大學(xué)選用了面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）的思想來建設(shè)我校數(shù)字校園的整體架構(gòu)。這個(gè)技術(shù)架構(gòu)有以下顯著特點(diǎn)：1）基于SOA的整體架構(gòu)具有很好的前后兼容性，一方面可以對(duì)已經(jīng)建成的IT資源進(jìn)行無縫整合，另一方面還具有技術(shù)的先進(jìn)性， 技術(shù)的改進(jìn)不會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)字校園的整體架構(gòu)；2）能適應(yīng)我校業(yè)務(wù)的變化，通過對(duì)抽象出的服務(wù)進(jìn)行重排，可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求，重新組織計(jì)算資源，真正擺脫應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)變革的約束。3）在這個(gè)架構(gòu)上，應(yīng)用系統(tǒng)之間的通信都在ESB[ 5， 6]平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)通過把自己部分的業(yè)務(wù)通過封裝成服務(wù)的方式注冊(cè)到統(tǒng)一的ESB平臺(tái)供其他應(yīng)用調(diào)用，需要這個(gè)服務(wù)的系統(tǒng)通過調(diào)用ESB平臺(tái)上的服務(wù)系統(tǒng)來訂閱服務(wù)，ESB通過統(tǒng)一的注冊(cè)、提供訂閱、服務(wù)路由等對(duì)服務(wù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理， 在SOA中系統(tǒng)服務(wù)訂閱與EAI有根本的區(qū)別， 它不是簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息交換， 而是在SOA 的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理并通過統(tǒng)一的服務(wù)系統(tǒng)提供。SOA 是集成和整合的發(fā)展及趨勢(shì)， 基于SOA 架構(gòu)的技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

這個(gè)技術(shù)架構(gòu)由如下部分組成： SOA 架構(gòu)、共享數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、ESB 總線、信息門戶、面向用戶的一體化信息服務(wù)和移動(dòng)辦公技術(shù)等。

1） SOA體系架構(gòu)。實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的高度整合， 搭建在這個(gè)平臺(tái)之上的數(shù)字校園具有廣闊的可擴(kuò)展性和可適應(yīng)性的特點(diǎn)。

2） 共享數(shù)據(jù)中心。共享數(shù)據(jù)中心按照IRP的規(guī)劃方法，按照主題數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理， 并通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)管理、代碼管理、主題管理等手段， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)化。

3） 數(shù)據(jù)訪問服務(wù)層。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)層實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序與具體的源數(shù)據(jù)相分離，屏蔽數(shù)據(jù)源的具體位置和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的可適應(yīng)性。

4） 應(yīng)用系統(tǒng)。供業(yè)務(wù)人員使用，同時(shí)向其它系統(tǒng)提供了信息服務(wù)的接口， 使得應(yīng)用系統(tǒng)之間可以共享信息和服務(wù)。

5）ESB 總線。通過標(biāo)準(zhǔn)的接口將各種應(yīng)用系統(tǒng)提供的服務(wù)集成在一起， 形成統(tǒng)一的對(duì)外信息服務(wù)。

6） 一站式服務(wù)體驗(yàn)。用戶可以按需定制、訂閱、管理個(gè)人門戶中的信息內(nèi)容， 實(shí)現(xiàn)集成化的內(nèi)容管理和應(yīng)用聚集。

4 結(jié)束語

南華大學(xué)數(shù)字校園建設(shè)的總體目標(biāo)是通過IRP的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃， 構(gòu)建關(guān)聯(lián)整合的信息系統(tǒng)和有機(jī)集成的支撐環(huán)境， 為用戶提供個(gè)性化的貼切服務(wù)。目前，我校數(shù)字校園建設(shè)的主體項(xiàng)目都已經(jīng)建設(shè)完成， 包括： 信息門戶、協(xié)同辦公系統(tǒng)、即時(shí)通訊、共享數(shù)據(jù)中心、一卡通系統(tǒng)以及各應(yīng)用系統(tǒng)的改造和完善。接下來是進(jìn)一步的統(tǒng)籌規(guī)劃、逐步實(shí)施， 使我校數(shù)字校園建設(shè)日臻完善，最終實(shí)現(xiàn)我校教育的全面信息化和現(xiàn)代化。

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