基于ESB—SOA的企業(yè)信息集成平臺(tái)設(shè)計(jì)

潘偉偉　潘善亮

某市國(guó)土局先后建成了地籍管理信息系統(tǒng)、建設(shè)用地審批管理系統(tǒng)、土地利用規(guī)劃系統(tǒng)、國(guó)土資源一張圖和核心數(shù)據(jù)庫(kù)等應(yīng)用系統(tǒng)，為了解決系統(tǒng)之間存在信息共享能力差、業(yè)務(wù)適應(yīng)能力差等問(wèn)題，采用面向服務(wù)的架構(gòu)思想對(duì)國(guó)土局現(xiàn)有信息系統(tǒng)進(jìn)行集成，提出了一種快速的、便捷的企業(yè)信息系統(tǒng)整合方法，實(shí)踐證明，該方法能夠有效地集成各類異構(gòu)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可提高系統(tǒng)資源利用率。

面向服務(wù)架構(gòu) 企業(yè)服務(wù)總線 服務(wù)構(gòu)件 信息系統(tǒng)集成

1 引言

目前，某市國(guó)土資源局先后建成了國(guó)土資源一張圖和核心數(shù)據(jù)庫(kù)、地籍管理信息系統(tǒng)、建設(shè)用地審批管理系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)。隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷增加，國(guó)土資源信息化建設(shè)中存在的問(wèn)題也逐漸被暴露了出來(lái)，現(xiàn)存業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的技術(shù)架構(gòu)差異越來(lái)越大。而新系統(tǒng)建設(shè)也缺乏技術(shù)規(guī)范，無(wú)法隨需應(yīng)變，開(kāi)發(fā)因沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)技術(shù)封閉的問(wèn)題，系統(tǒng)之間產(chǎn)生信息孤島。

以傳統(tǒng)方式開(kāi)發(fā)的軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)期望的業(yè)務(wù)集成和協(xié)作，從而導(dǎo)致了全局業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息傳遞和處理的不及時(shí)，無(wú)法滿足客戶快速變化及個(gè)性化的需求。軟件架構(gòu)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，特別是面向服務(wù)體系的架構(gòu)SOA（Service-Oriented Architecture，面向服務(wù)的架構(gòu)）的出現(xiàn)為異構(gòu)系統(tǒng)之間的解耦創(chuàng)造了一定的條件。

通過(guò)引入成熟的第三方中間件，搭建基于SOA的國(guó)土資源信息集成平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨部門的信息互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)協(xié)同。SOA的優(yōu)勢(shì)在于它有著高度的可重用性、敏捷性以及良好的延展性和可用性，可隨需應(yīng)變，從而能夠輕松地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求的變化，使它能夠擺脫面向固定模式技術(shù)解決方案的束縛。平臺(tái)采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)、開(kāi)發(fā)規(guī)范、數(shù)據(jù)資源模型等，可實(shí)現(xiàn)全局領(lǐng)域應(yīng)用平臺(tái)軟件體系的一體化、模塊化、輕量化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用快速開(kāi)發(fā)、“插拔式”部署和統(tǒng)一運(yùn)行管理。

2 面向服務(wù)的架構(gòu)與企業(yè)服務(wù)總線

2.1 面向服務(wù)的架構(gòu)

SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能服務(wù)通過(guò)定義服務(wù)間良好的接口和協(xié)議聯(lián)系起來(lái)[1]。SOA中的服務(wù)都來(lái)自于獨(dú)立應(yīng)用程序或者新的面向服務(wù)的應(yīng)用程序，它的核心思想是服務(wù)，并通過(guò)服務(wù)間的組裝來(lái)形成新的服務(wù)以達(dá)到組件之間的松耦合，實(shí)現(xiàn)高度的服務(wù)可重用性[2]。在SOA中必須具備有3種角色，其關(guān)系模型如圖1所示：

2.2 企業(yè)服務(wù)總線

ESB（Enterprise Service Bus，企業(yè)服務(wù)總線）體系結(jié)構(gòu)模式支持在面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）中虛擬化服務(wù)交互并對(duì)其進(jìn)行管理。它是傳統(tǒng)消息中間件技術(shù)與XML、Web服務(wù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它提供了支持SOA的一組基礎(chǔ)架構(gòu)功能，支持異構(gòu)環(huán)境中的服務(wù)、消息以及基于事件的交互，并且具有適當(dāng)?shù)姆?wù)級(jí)別和可管理性[3]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)ESB就是試圖將應(yīng)用服務(wù)器上的多種邏輯層面遷移到總線以及連接點(diǎn)上，從而降低企業(yè)內(nèi)部信息共享的成本。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 平臺(tái)總體架構(gòu)

SOA使用戶不需要依賴應(yīng)用程序及其運(yùn)行計(jì)算平臺(tái)便可方便地對(duì)Web服務(wù)進(jìn)行構(gòu)建、部署和整合，最終顯著地提高了業(yè)務(wù)流程的靈活性?；赟OA的國(guó)土資源信息系統(tǒng)集成框架如圖2所示。

基于SOA的國(guó)土資源信息系統(tǒng)集成框架中各層的具體描述如下：

（1）資源層

在本項(xiàng)目中，資源層是指國(guó)土局的數(shù)據(jù)資源，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ETL（Extract-Transform-Load，抽取轉(zhuǎn)換加載）過(guò)程按一定規(guī)則在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)進(jìn)行加工整合后，最終生成清潔整合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)的數(shù)據(jù)（電子檔案庫(kù)、ODS（Operational Data Store，操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、地理信息庫(kù)）[4]。根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源可以將數(shù)據(jù)分為內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)，內(nèi)部數(shù)據(jù)包括某市國(guó)土資源局已有的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如地政、礦政、地質(zhì)環(huán)境、電子政務(wù)數(shù)據(jù)等；外部數(shù)據(jù)是指那些不是由國(guó)土資源局內(nèi)部生成，而是通過(guò)第三方獲取到的數(shù)據(jù)，比如規(guī)劃、氣象臺(tái)、住建等。內(nèi)部數(shù)據(jù)源是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)的主要來(lái)源，外部數(shù)據(jù)源則作為內(nèi)部數(shù)據(jù)源的補(bǔ)充。從數(shù)據(jù)的裝載方式看，還可以分為全量數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)。

（2）構(gòu)件層

構(gòu)件層是智能管理系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的單元，公共構(gòu)件可以為上層提供服務(wù)支持并進(jìn)行服務(wù)構(gòu)造，構(gòu)件具體包括數(shù)據(jù)上下文及SDO（Service Data Objects，數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)象）數(shù)據(jù)操作類構(gòu)件、數(shù)據(jù)庫(kù)操作類構(gòu)件、基礎(chǔ)構(gòu)件類（定時(shí)器、日志、國(guó)際化信息資源處理等）、語(yǔ)義層工具、OLAP（Online Analytical Processing，聯(lián)機(jī)分析處理）構(gòu)件、圖表構(gòu)件、數(shù)據(jù)挖掘工具、ETL工具、GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）工具等。

（3）服務(wù)層

服務(wù)層是智能管理系統(tǒng)存取訪問(wèn)體系的核心，它接收用戶請(qǐng)求訪問(wèn)后端數(shù)據(jù)（OLAP、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)），執(zhí)行多維分析、查詢（隨機(jī)查詢、條件查詢、模糊查詢、關(guān)聯(lián)查詢和組合查詢等）、生成各種形式的BI（Business Intelligence，商業(yè)智能）報(bào)表，并以多種方式展現(xiàn)（打印輸出、文件輸出、E-mail輸出、Web發(fā)布）[5]。服務(wù)層主要由基礎(chǔ)服務(wù)和生成服務(wù)組成，其中基礎(chǔ)服務(wù)包括ETL服務(wù)、語(yǔ)義服務(wù)和權(quán)限管理服務(wù)等，生成服務(wù)是對(duì)基礎(chǔ)服務(wù)進(jìn)行重新編排和包裝之后形成的。該層為用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)提供各種方式的服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)方式的多樣化和信息存取的透明化[6]。

（4）流程層

在流程層中，利用已經(jīng)封裝好的各種服務(wù)來(lái)構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)通過(guò)WFMC（Workflow Management Coalition，工作流管理聯(lián)盟）、人工活動(dòng)、代理代辦、自主活動(dòng)等一系列規(guī)則最終基于服務(wù)編制實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程。由于本項(xiàng)目上層應(yīng)用眾多，有些不需要流程層也可實(shí)現(xiàn)，如智能地理信息系統(tǒng)、智能綜合分析系統(tǒng)。

（5）展現(xiàn)層

展現(xiàn)層是數(shù)據(jù)服務(wù)與用戶之間的接口，該層提供用戶對(duì)ODS、地理信息、電子檔案、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)集市數(shù)據(jù)的瀏覽、請(qǐng)求、存取等服務(wù)，以及數(shù)據(jù)服務(wù)向用戶的數(shù)據(jù)交付。同時(shí)，該層還包括實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶訪問(wèn)的認(rèn)證、控制[7]，可以用基于門戶（工作臺(tái)）的系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建，是服務(wù)對(duì)外的具體展現(xiàn)，主要包括的技術(shù)手段有：BI報(bào)表、儀表盤、電子地圖（含專題圖）、RichWeb、個(gè)性化定制管理、SSO、PORTAL等。

同時(shí)，展現(xiàn)層對(duì)于展現(xiàn)內(nèi)容能夠進(jìn)行多種格式的封裝（XML、HTML等），封裝結(jié)果支持HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議）、REST（Representational State Transfer，表述性狀態(tài)傳遞）協(xié)議、SOAP（Simple Object Access Protocol，簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議）的訪問(wèn)方式，滿足統(tǒng)一規(guī)劃的移動(dòng)辦公接入格式需求，以支持桌面應(yīng)用及大部分智能手機(jī)、平板電腦應(yīng)用。

3.2 系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成訪問(wèn)

智能管理系統(tǒng)涉及到的數(shù)據(jù)庫(kù)有各類分析主題的ODS數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集市等，智能管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)源于生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，同時(shí)在內(nèi)部又通過(guò)多種數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載形成各類分析主題的數(shù)據(jù)庫(kù)。因此可以分成數(shù)據(jù)接入服務(wù)和數(shù)據(jù)提交服務(wù)以滿足內(nèi)外部數(shù)據(jù)的導(dǎo)入（抽取）、轉(zhuǎn)換（清洗）和加載（存儲(chǔ)）需要，同時(shí)利用這兩個(gè)服務(wù)將集中后的數(shù)據(jù)通過(guò)抽取、轉(zhuǎn)換和分發(fā)，提供給所有數(shù)據(jù)應(yīng)用需要的目標(biāo)系統(tǒng)。服務(wù)之間通過(guò)XML格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。目前在數(shù)據(jù)表示和語(yǔ)義映射及XML語(yǔ)義集成方面已有大量的研究[8]。業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間可以利用XML數(shù)據(jù)格式進(jìn)行通信，解決了數(shù)據(jù)之間存在的差異問(wèn)題。

（2）服務(wù)粒度的劃分

服務(wù)之間的耦合性在很大程度上取決于服務(wù)粒度的大小。如果服務(wù)粒度劃分得過(guò)細(xì)，服務(wù)間的緊耦合會(huì)降低且系統(tǒng)的靈活性得到了一定的增強(qiáng)，但會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜程度以及服務(wù)的部署難度；反之，如果粒度太大則實(shí)際效果會(huì)與前者相反。對(duì)于服務(wù)粒度大小如何進(jìn)行劃分，以及在服務(wù)的維護(hù)、操作、組合方面達(dá)到最佳效果的方法等問(wèn)題，面向服務(wù)的遷移和重用技術(shù)提供了解決方案[9]。目前，粗粒度服務(wù)和細(xì)粒度服務(wù)是SOA環(huán)境集成中主要采用的兩種實(shí)現(xiàn)。其中適合為外部直接調(diào)用的是粗粒度服務(wù)；適合通過(guò)服務(wù)再組合的方式形成粗粒度服務(wù)的是細(xì)粒度服務(wù)。

（3）通用服務(wù)構(gòu)件模板

面向服務(wù)的分析與設(shè)計(jì)是目前創(chuàng)建SOA服務(wù)的主要方法，該方法主要有服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)規(guī)約和服務(wù)實(shí)現(xiàn)三個(gè)階段。為了能更多的重用已有的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)采用自下而上的方式，通過(guò)該方式分析得出數(shù)據(jù)表單和數(shù)據(jù)視圖模板是通用服務(wù)構(gòu)件模板的重要組成部分。其中負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)更新的是數(shù)據(jù)表單模板，而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)快速查找的是數(shù)據(jù)視圖模板。通用服務(wù)構(gòu)件模板主要描述的是不同服務(wù)構(gòu)件之間的關(guān)系以及基礎(chǔ)構(gòu)件自身的功能，并從數(shù)據(jù)視圖和表單的概念、內(nèi)容和上下文3個(gè)方面進(jìn)行模板封裝，封裝完成后統(tǒng)一放到服務(wù)包裝器中的基礎(chǔ)模板庫(kù)里。此時(shí)，管理員就可以通過(guò)分析業(yè)務(wù)的存在模式來(lái)構(gòu)建基礎(chǔ)模板。業(yè)務(wù)用戶以模板基礎(chǔ)采用抽象化的操作來(lái)配置服務(wù)構(gòu)件，最后將配置完成的服務(wù)放到生成服務(wù)庫(kù)中。

4 應(yīng)用實(shí)例

上文介紹的框架經(jīng)過(guò)抽取形成通用模型，并在國(guó)土資源局信息系統(tǒng)建設(shè)中得到成功實(shí)施。市局有很多部門，每個(gè)部門有自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，按照前文提出的框架對(duì)國(guó)土局下的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)集成整合，其體系結(jié)構(gòu)如圖3所示：

4.1 實(shí)現(xiàn)的各模塊介紹

（1）國(guó)土資源信息集成整合平臺(tái)

該平臺(tái)對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，將集中后的數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一抽取、轉(zhuǎn)換和分發(fā)，提供給有數(shù)據(jù)應(yīng)用需要的目標(biāo)系統(tǒng)。

（2）業(yè)務(wù)流程配置管理平臺(tái)

該平臺(tái)的主要功能是將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)布的服務(wù)按照用戶的需求，使用ESB對(duì)這些服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靈活的編排，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服務(wù)的協(xié)同工作。同時(shí)，ESB本身還具有對(duì)流程進(jìn)行管理和監(jiān)控的功能。

（3）統(tǒng)一門戶界面

該界面主要是為不同的用戶提供統(tǒng)一的視圖，同時(shí)通過(guò)用戶輸入的校驗(yàn)憑證對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行判斷，并根據(jù)單點(diǎn)登錄服務(wù)器返回的用戶信息給予相應(yīng)的控制權(quán)限，系統(tǒng)信息的安全將進(jìn)一步得到保證。同時(shí)，還可以為每個(gè)用戶提供個(gè)性化的定制服務(wù)。

4.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

集成平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境充分考慮國(guó)土局信息建設(shè)現(xiàn)狀，遵循其當(dāng)前核心業(yè)務(wù)應(yīng)用的技術(shù)路線，以J2EE為技術(shù)規(guī)范，運(yùn)用Datastage工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、抽取、轉(zhuǎn)換來(lái)形成數(shù)據(jù)集市，統(tǒng)一存儲(chǔ)到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的大集中并運(yùn)用Cognos BI 8.4實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化展示。對(duì)系統(tǒng)的所有應(yīng)用（報(bào)表、查詢、分析、KPI等）提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)開(kāi)放接口，以Web Service方式將完整內(nèi)容或部分內(nèi)容提供給第三方應(yīng)用，內(nèi)容包含條件格式、提示、鉆取等在內(nèi)的業(yè)務(wù)邏輯、權(quán)限等，數(shù)據(jù)輸出的形式支持XML及HTML，而獲取數(shù)據(jù)的方式支持REST和SOAP。服務(wù)的注冊(cè)、配置和管理統(tǒng)一交給成熟的服務(wù)總線工具M(jìn)essage Broker進(jìn)行。

4.3 系統(tǒng)性能分析

（1）業(yè)務(wù)流程的個(gè)性化定制

系統(tǒng)為辦公人員提供了一種可視化的流程展示，能夠靈活、快速地按照需求對(duì)當(dāng)前的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行調(diào)整和編排。比如對(duì)于建設(shè)用地的審批，辦公人員能夠便捷地查找到審批流程的參與者和當(dāng)前審批流程的處理狀態(tài)，同時(shí)可以針對(duì)審批流程中存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

（2）系統(tǒng)的復(fù)用性

無(wú)論是已有的系統(tǒng)還是新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，對(duì)這些信息系統(tǒng)進(jìn)行包裝后就能夠按照實(shí)際需求進(jìn)行重新組合。例如對(duì)國(guó)土局各部門工作人員辦件的電子監(jiān)察等服務(wù)重新進(jìn)行編排，并將這些編排好的服務(wù)復(fù)用到其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。

（3）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

國(guó)土資源信息集成平臺(tái)可以隨著國(guó)土業(yè)務(wù)需求的變化而做出相應(yīng)的及時(shí)的調(diào)整。集成平臺(tái)調(diào)整的高效性主要體現(xiàn)在：在提高執(zhí)行效率和調(diào)整質(zhì)量的同時(shí)，降低了調(diào)整時(shí)間和調(diào)整成本，極大地增強(qiáng)了信息系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)變化的適應(yīng)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于企業(yè)信息化建設(shè)設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)繁雜，涉及的技術(shù)廣泛，企業(yè)中存在著大量的遺留業(yè)務(wù)系統(tǒng)[10]。因此，應(yīng)用系統(tǒng)集成是企業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中面臨的一個(gè)瓶頸。

ESB-SOA的企業(yè)信息集成平臺(tái)采用面向服務(wù)的架構(gòu)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，將國(guó)土局的各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的共性特性進(jìn)行提取并將其封裝成細(xì)粒度的服務(wù)，然后通過(guò)ESB對(duì)這些服務(wù)進(jìn)行組合以實(shí)現(xiàn)新的服務(wù)。該平臺(tái)可對(duì)異構(gòu)的國(guó)土業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的松耦合，極大地提高了現(xiàn)有信息系統(tǒng)資源的利用效率，節(jié)約了新系統(tǒng)的研發(fā)開(kāi)支，同時(shí)使得整個(gè)國(guó)土信息系統(tǒng)的安全性得到加強(qiáng)。

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