校園遺留系統(tǒng)的可擴(kuò)展性研究

羅小平 周紅艷 鐘偉 武帥

摘 要：校園遺留系統(tǒng)的可擴(kuò)展性研究是校園信息化建設(shè)的發(fā)展新趨勢。通過研究單點(diǎn)登錄SSO、面向服務(wù)架構(gòu)SOA及不用后端noBackend的技術(shù)特點(diǎn)和作用，本文在總結(jié)三者在系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上提出了三者融合的2Sn可擴(kuò)展模型。該模型在通過SSO實(shí)現(xiàn)多個(gè)遺留系統(tǒng)的統(tǒng)一認(rèn)證，達(dá)到基本面上的系統(tǒng)融合，通過系統(tǒng)內(nèi)部的再造和多系統(tǒng)的抽象為SOA架構(gòu)，在業(yè)務(wù)邏輯面上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的橫向擴(kuò)展。noBackend的前端應(yīng)用主導(dǎo)型架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的縱向擴(kuò)展。2Sn模型將多個(gè)小的子系統(tǒng)逐步融合為一個(gè)大而靈活的可擴(kuò)展系統(tǒng)，為后期功能模塊的擴(kuò)展支持提供了方便，為高校信息系統(tǒng)融合及擴(kuò)展支持提供有力的探索。

關(guān)鍵詞：校園遺留系統(tǒng)；可擴(kuò)展性；2Sn

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）15-0092-05

一、引言

隨著校園數(shù)字化建設(shè)深化，校園遺留系統(tǒng)的整合問題日益突出。這些系統(tǒng)在高校發(fā)展史上具有不可磨滅的貢獻(xiàn)，今后也將進(jìn)一步發(fā)揮自己余熱。但如何將這些系統(tǒng)整合起來成為校園數(shù)字化建設(shè)體系的一部分一直是各高?？蒲刑接懙囊粋€(gè)熱點(diǎn)。那么，何謂遺留系統(tǒng)呢，美國國防部從系統(tǒng)所體現(xiàn)的組織職能出發(fā)，將遺留系統(tǒng)定義為包含的各種組織職能都是存在的、可用的，但這些職能在技術(shù)層面上又是落后的一類系統(tǒng)[1]。遺留系統(tǒng)的一些基本特性：（1）遺留系統(tǒng)是可用的信息系統(tǒng)；（2） 無論從技術(shù)還是從用戶需求出發(fā)，遺留系統(tǒng)是落后的系統(tǒng)，必須通過自身的演進(jìn)以適應(yīng)組織和業(yè)務(wù)的變化；（3）遺留系統(tǒng)的演進(jìn)是有難度的[2]。大學(xué)校園數(shù)字化發(fā)展趨勢越來越趨向應(yīng)用系統(tǒng)融合化，據(jù)高等教育信息化發(fā)展報(bào)告編委會發(fā)布的2014年《高等院校教育信息化建設(shè)現(xiàn)狀分析與趨勢展望》對全國各地共243所高等院校的932份問卷調(diào)查顯示：三分之一的高校已經(jīng)在建立跨應(yīng)用系統(tǒng)的共享方案；一卡通已經(jīng)普及，教學(xué)信息化走向成熟，科研信息化還有很大空間[3]。而且校園數(shù)字化建設(shè)經(jīng)歷了這么多年的業(yè)務(wù)沉淀，其管理的業(yè)務(wù)邏輯基本上已成型，業(yè)務(wù)邏輯很少或基本上不用改變。任何持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)，最終都需要考慮如何進(jìn)行擴(kuò)展，缺乏可擴(kuò)展性將制約其發(fā)展[4]。雖然反復(fù)的系統(tǒng)維護(hù)可以在一段時(shí)間充分支持業(yè)務(wù)需求，但是隨著系統(tǒng)的老化，維護(hù)就落后于業(yè)務(wù)需求了。最終，不得不對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造，這項(xiàng)任務(wù)比維護(hù)活動(dòng)需要花更多的時(shí)間和工作。最后當(dāng)老系統(tǒng)不能再演化的時(shí)候，就必須徹底替換它。

目前國內(nèi)高校遺留系統(tǒng)的再造研究十分廣泛，運(yùn)用不斷發(fā)展的軟件開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遺留系統(tǒng)擴(kuò)展性的自動(dòng)化、智能化，促使新舊系統(tǒng)歷史沿襲合理化、方法科學(xué)化、過程規(guī)范化、數(shù)據(jù)精確化、效果最優(yōu)化、效率最大化。同時(shí)校園遺留系統(tǒng)也趨于向產(chǎn)品化、集中化方向發(fā)展，以某種特定的技術(shù)特征或優(yōu)勢架構(gòu)以黑盒的方式實(shí)現(xiàn)遺留系統(tǒng)的擴(kuò)展，面向教育系統(tǒng)的高科技企業(yè)為一些高校推出了具有自身特色的校園遺留系統(tǒng)集成方案，與學(xué)校共同開發(fā)具有特殊知識產(chǎn)權(quán)的教育化產(chǎn)品。有實(shí)力的高校通過自身課題的研究開發(fā)了符合自身特點(diǎn)的獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的校園遺留系統(tǒng)集成體系，豐富了教育智能化產(chǎn)品需要。

二、現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)的研究

Barry D K 等提出了面向服務(wù)的架構(gòu) （Service-Oriented Architecture，SOA）來處理系統(tǒng)的可擴(kuò)展性問題，這是一種構(gòu)造分布式系統(tǒng)的架構(gòu)方法和設(shè)計(jì)原則，是將異構(gòu)平臺上應(yīng)用程序的不同功能實(shí)體通過它們之間定義良好的接口和規(guī)范按照松耦合的方式整合在一起的一個(gè)組件模型[5]。該方案從架構(gòu)方面可以有效地應(yīng)付今后系統(tǒng)的可擴(kuò)展性問題。SOA能夠幫助業(yè)務(wù)迅速和高效地響應(yīng)變化的市場條件。服務(wù)導(dǎo)向的架構(gòu)在宏觀（服務(wù)）上，而不是在微觀上（對象）因此提高了重復(fù)使用性。同時(shí)，服務(wù)導(dǎo)向的架構(gòu)可以簡化與傳統(tǒng)系統(tǒng)的互連和使用。它捕捉到了之前體系架構(gòu)的許多最佳實(shí)踐或?qū)嶋H應(yīng)用。SOA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制區(qū)域的動(dòng)態(tài)劃分和合并，以及各區(qū)域間數(shù)據(jù)的共享與交互[6]，對于單業(yè)務(wù)系統(tǒng)的改造能較好地將業(yè)務(wù)邏輯固化在業(yè)務(wù)系統(tǒng)本身。

單點(diǎn)登錄（Single Sign - On， SSO），即用戶在訪問多個(gè)系統(tǒng)和多種受限資源時(shí)， 只需進(jìn)行一次登錄和身份驗(yàn)證， 不用重復(fù)登錄， 用戶安全信息轉(zhuǎn)換為電子身份后自動(dòng)地傳遞到多個(gè)系統(tǒng)， 從而提高工作效率和安全性[7]。統(tǒng)一的身份認(rèn)證系統(tǒng)主要功能是將用戶的登錄信息和用戶信息庫相比較，對用戶進(jìn)行登錄認(rèn)證；認(rèn)證成功后，認(rèn)證系統(tǒng)應(yīng)該生成統(tǒng)一的認(rèn)證標(biāo)志（ticket），返還給用戶。另外，認(rèn)證系統(tǒng)還應(yīng)該對ticket進(jìn)行校驗(yàn)，判斷其有效性。整個(gè)系統(tǒng)可以存在兩個(gè)以上的認(rèn)證服務(wù)器，這些服務(wù)器甚至可以是不同的產(chǎn)品。認(rèn)證服務(wù)器之間要通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，互相交換認(rèn)證信息，就能完成更高級別的單點(diǎn)登錄。可以從系統(tǒng)的整合性上面解決遺留系統(tǒng)的統(tǒng)一認(rèn)證問題，避免了多個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)直接的重復(fù)認(rèn)證。

Gregor Martynus等提出了前后端分離，不用后端設(shè)計(jì)思想（noBackend），站在前端的視角談應(yīng)用開發(fā)，服務(wù)端組件只退化到實(shí)現(xiàn)瀏覽器尚不支持的特性，這種方式與傳統(tǒng)開發(fā)方式截然相反[8]。這種方式延續(xù)遺留系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯的不變性，將用戶體驗(yàn)的開發(fā)的方便性植入系統(tǒng)的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)中。這些理論的運(yùn)用無疑給校園遺留系統(tǒng)的擴(kuò)展性設(shè)計(jì)提供技術(shù)上的理論支撐，其單一一個(gè)都不能成就遺留系統(tǒng)的擴(kuò)展性，因此從軟件系統(tǒng)架構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，SSO+SOA+noBackend融合的2Sn模型成為校園遺留系統(tǒng)可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)模型。

三、校園遺留系統(tǒng)的可擴(kuò)展性模型

遺留系統(tǒng)的可擴(kuò)展模型（2Sn）研究的對象為教育教學(xué)服務(wù)的產(chǎn)品組件在校園組織環(huán)境內(nèi)運(yùn)行的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一般由技術(shù)陳舊、效能較低的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，維護(hù)與擴(kuò)展困難。同時(shí)由于在開發(fā)時(shí)未考慮互操作及集成需求，或者考慮的時(shí)間和空間的維度未達(dá)到計(jì)算機(jī)發(fā)展的速度，導(dǎo)致其間不能很好地協(xié)同運(yùn)作與資源共享，后期擴(kuò)展應(yīng)用困難或不能擴(kuò)展。但遺留系統(tǒng)往往承載了校園組織環(huán)境的關(guān)鍵應(yīng)用，不能簡單丟棄。遺留系統(tǒng)間存在業(yè)務(wù)不能合作，信息不能共享，擴(kuò)展困難等異構(gòu)問題，成為了校園的信息孤島，影響校園的信息化發(fā)展。

2Sn模型初期需要利用正向工程、逆向工程和重構(gòu)等思想結(jié)合起來對遺留系統(tǒng)進(jìn)行綜合利用，發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值。主要包括以下方式：（1）遺留系統(tǒng)微再造，就是通過對遺留系統(tǒng)進(jìn)行必要且有限的改造使它們的可維護(hù)性得到提高。主要包括對系統(tǒng)升級設(shè)計(jì)文檔，組織并改造系統(tǒng)，用一種更先進(jìn)的分層思想轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、修改和更新系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。HarryM.sneed提出了以系統(tǒng)分析開始的五步再工程計(jì)劃過程[9]。Vijay K.Madisetti等人對遺留系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行再工程[10]。Ettro Merlo等人撰文得出遺留系統(tǒng)接口進(jìn)化成新的接口技術(shù)，延長系統(tǒng)壽命并提高系統(tǒng)的整體質(zhì)量[11]。Ian Warren等人的Renaissance研究項(xiàng)目目的在于提出一個(gè)軟件進(jìn)化和再工程的動(dòng)態(tài)方法，該項(xiàng)目定義了一系列活動(dòng)和任務(wù)來支持全部再工程項(xiàng)目和識別活動(dòng)之間的控制流[12]。（2）利用接口技術(shù)對遺留系統(tǒng)封裝。接口是一個(gè)自包容、基于標(biāo)準(zhǔn)的軟件構(gòu)件。對遺留系統(tǒng)中業(yè)務(wù)流程中的一些基本的業(yè)務(wù)功能單元按照一定的相似性進(jìn)行分類并抽象并重新定義，這樣可以快速實(shí)現(xiàn)校園遺留系統(tǒng)封裝重構(gòu)。（3）利用SOA對遺留系統(tǒng)整合研究也有一定的歷史。SOA為傳統(tǒng)的校園應(yīng)用系統(tǒng)改造帶來了一場革命，它是一種面向功能層的系統(tǒng)集成方式。該方式不僅能保證原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性和邏輯安全性，而且還能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的松耦合，方便系統(tǒng)流程的重組和優(yōu)化：一方面SOA服務(wù)化的思想將各個(gè)“信息孤島”中的業(yè)務(wù)功能封裝成模塊，并以服務(wù)的形式呈現(xiàn)于二次開發(fā)人員面前，用戶不必關(guān)心這些服務(wù)分別屬于哪個(gè)系統(tǒng)。另一方面，應(yīng)用開發(fā)人員或者系統(tǒng)集成者可以通過組合一個(gè)或多個(gè)服務(wù)來構(gòu)建新的應(yīng)用，而無須修改原服務(wù)的底層實(shí)現(xiàn)。

2Sn模型研究的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng)的深度復(fù)用，實(shí)現(xiàn)軟件平臺的可擴(kuò)展性，即可擴(kuò)展性表明在系統(tǒng)中很容易加入一個(gè)新的功能， 而不影響到系統(tǒng)的其他部分[13]。包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)存儲的擴(kuò)展性、設(shè)計(jì)層次的擴(kuò)展性、功能的擴(kuò)展性等方面。這些目標(biāo)涉及的原則包括：

可用性原則：更容易的工作而不是更難工作的解決方案。

靈活性原則：能夠滿足我們獨(dú)特業(yè)務(wù)需求的解決方案。

易管理原則：依靠現(xiàn)有的IT資源就能容易管理的解決方案。如圖1是2Sn模型的基本原理圖。

2Sn模型通過公共SSO和SOA實(shí)現(xiàn)對遺留系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，在數(shù)據(jù)庫層面上實(shí)現(xiàn)多個(gè)業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)的共性與個(gè)性的統(tǒng)一，同時(shí)系統(tǒng)通過noBackend實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)的改造，讓用戶體驗(yàn)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)性和持續(xù)性。整個(gè)模型包括數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、UI呈現(xiàn)層等3層體系維持系統(tǒng)的松耦合、低類聚的設(shè)計(jì)理念。

2Sn模型可以實(shí)現(xiàn)校園遺留系統(tǒng)可擴(kuò)展性的研究和實(shí)現(xiàn)，是對現(xiàn)有陳舊的Web技術(shù)開發(fā)的創(chuàng)新性實(shí)踐。該模型的運(yùn)用大大提高了新舊系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、連續(xù)性。這種擴(kuò)展性模型，拋棄了以往單一的數(shù)據(jù)利用的SOA模式實(shí)現(xiàn)校園遺留系統(tǒng)的整合方式，將單點(diǎn)登錄與SOA結(jié)合起來并且配合noBackend技術(shù)，即利用了遺留系統(tǒng)，又將新舊系統(tǒng)集中起來共同使用，從前端到后端打通了兩者之間的鴻溝。

校園遺留系統(tǒng)可擴(kuò)展性是指為教育教學(xué)服務(wù)的陳舊產(chǎn)品組件在校園組織環(huán)境內(nèi)運(yùn)行的系統(tǒng)提供與現(xiàn)有新的組件系統(tǒng)無縫連接的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，是對學(xué)院現(xiàn)有的管理資源以較低的重構(gòu)成本進(jìn)行的系統(tǒng)微調(diào)，實(shí)現(xiàn)學(xué)院多個(gè)技術(shù)平臺或異構(gòu)系統(tǒng)的規(guī)范化、無縫化和科學(xué)化，提升系統(tǒng)集成的開發(fā)效率，使學(xué)院新開發(fā)系統(tǒng)對老系統(tǒng)的兼容變得更加容易、更易于實(shí)現(xiàn)，成本的最小化、效率的最高化，不斷地提高服務(wù)質(zhì)量。為高校內(nèi)學(xué)生的選課任務(wù)、教務(wù)管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)等提供了一個(gè)可靠的應(yīng)用平臺，為學(xué)校培養(yǎng)教學(xué)、科研和管理的高素質(zhì)人才提供了先進(jìn)的工具和手段[14]。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熔接便捷化、組織的科學(xué)化、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)化的目標(biāo)。

四、實(shí)例研究

校園遺留系統(tǒng)的可擴(kuò)展性2Sn模型的研究及使用可以配合學(xué)院的CRP系統(tǒng)與學(xué)院其他遺留系統(tǒng)進(jìn)一步整合，通過對CRP短信平臺的試驗(yàn)性打造，逐步將該理論和實(shí)踐運(yùn)用到整個(gè)校園信息化建設(shè)工作中來。通過本校的使用并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能性完善形成具有成職院特色的遺留系統(tǒng)整合解決方案，形成CRP的一個(gè)良性分支，豐富了CRP的應(yīng)用范圍，從長遠(yuǎn)方向打造成CRP的一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。

CRP作為校園遺留系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，改造為通過單一機(jī)制的SSO統(tǒng)一校園單點(diǎn)登錄認(rèn)證，將新舊系統(tǒng)從基本面上融合在一起，同時(shí)建立基礎(chǔ)的SOA服務(wù)框架，在業(yè)務(wù)邏輯基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)接口的共享。在此理論的支撐下通過實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有的CRP遺留系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用noBackend思想實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于HTML5為技術(shù)基礎(chǔ)的短信管理系統(tǒng)，以理論付諸實(shí)踐的方式展示了2Sn模型的價(jià)值所在，以CRP為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)短信通知功能的設(shè)置、實(shí)施為實(shí)驗(yàn)平臺，展示課題在實(shí)際項(xiàng)目中的運(yùn)用，從而為大規(guī)模投產(chǎn)實(shí)施提供理論和技術(shù)支撐。

1.SSO單點(diǎn)登錄

通過調(diào)用成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院SSO單點(diǎn)登錄服務(wù)進(jìn)行驗(yàn)證并形成驗(yàn)證憑據(jù)，然后傳遞給擴(kuò)展系統(tǒng)進(jìn)行核對，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證。短信擴(kuò)展系統(tǒng)通過自定義成員提供器實(shí)現(xiàn)OAuth認(rèn)證綁定。

2.SOA標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)

通過教師接口服務(wù)調(diào)用CRP基礎(chǔ)設(shè)施的SOA公共服務(wù)，并提供標(biāo)準(zhǔn)的HTTPGET Rest服務(wù)，為JSON需求者提供獨(dú)立的規(guī)范要求。同時(shí)通過服務(wù)器分頁方法實(shí)現(xiàn)通用的分頁服務(wù)。

namespace CrpNormal.Common.Services

{ [ServiceContract（Name="CrpNormalTeacherService"，Namespace="http：//crp.cdvtc.com"）]

public interface ICrpNormalTeacherService

{

[OperationContract， WebGet（UriTemplate = "Teacher/GetTeacherInfo？id={id}"）]

TeacherInfo GetTeacherInfo（int id）；

[OperationContract， WebGet（UriTemplate = "/Teacher/GetDepartmentList"）]

IEnumerable