主數(shù)據(jù)管理驅(qū)動(dòng)的高校信息化SOA建設(shè)

梅廣 鄒恒華 張?zhí)? 許維勝

摘 要：異構(gòu)信息系統(tǒng)在高校中的大量存在阻礙了數(shù)據(jù)資產(chǎn)整合與信息交互，面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）的出現(xiàn)及在企業(yè)中的廣泛采用為解決此問(wèn)題提供了思路，但在高校中實(shí)施SOA存在難度大、難以形成以SOA為基礎(chǔ)的信息化生態(tài)的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，提出主數(shù)據(jù)管理驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)方案。首先，在數(shù)據(jù)層面運(yùn)用主數(shù)據(jù)管理平臺(tái)對(duì)校級(jí)核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行建模和整合;為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和消費(fèi)，并解決其中存在的協(xié)議轉(zhuǎn)換及服務(wù)鑒權(quán)問(wèn)題，提出了基于企業(yè)服務(wù)總線的解決方案;然后，針對(duì)遺留“信息孤島”系統(tǒng)進(jìn)行SOA改造，提出主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建設(shè)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明單用戶、10用戶、100用戶及10000用戶并發(fā)下的平均延遲分別為8、11、59及18ms，表明在不同并發(fā)場(chǎng)景下所提方案性能均滿足高校業(yè)務(wù)需求。實(shí)施結(jié)果表明，數(shù)據(jù)資產(chǎn)整合和信息交互問(wèn)題得到了解決，因此方案具有可行性。

關(guān)鍵詞：主數(shù)據(jù);面向服務(wù)的架構(gòu);企業(yè)服務(wù)總線;教育信息化;數(shù)據(jù)交換

中圖分類號(hào)：TP311.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

SOA based education informatization driven by master data management

MEI Guang1， ZOU Henghua2， ZHANG Tian2， XU Weisheng1，2*

1.College of Electronics and Information Engineering， Tongji University， Shanghai 201804， China;

2.Education Technology and Computing Center， Tongji University， Shanghai 200092， China;

3.Informatics Office， Tongji University， Shanghai 200092， China

Abstract：

The existence of heterogeneous information systems in colleges and universities hinders data assets integration and information interaction. The emergence of Service Oriented Architecture （SOA） and its widespread adoption in enterprises provide ideas for solving this problem， while it is difficult to implement SOA and form an SOA-based informational ecosystem in universities. In response to these problems， an SOA construction scheme driven by master data management was proposed. Firstly， a master data management platform was used to model and integrate the core data assets at the data level. In order to realize data synchronization and consumption， and solve the problem of protocol conversion and service authentication in the process， an enterprise service bus based solution was proposed. Then， in order to the transform the legacy “information island” systems to SOA， a construction solution driven by master data was proposed. The experimental results show that the average latency with concurrency single user， 10 users， 100 users and 10000 users is 8， 11， 59 and 18ms respectively， which indicates that the performance of the proposed scheme meets the need in different concurrent scenarios. The implementation results show that the data assets integration and information interaction problems have been solved， which proves that the scheme is feasible.

Key words：

master data management; Service Oriented Architecture （SOA）; Enterprise Service Bus （ESB）; education informatization; data exchange

0 引言

教育信息化已成為信息化建設(shè)重要領(lǐng)域之一。然而國(guó)內(nèi)教育信息化在系統(tǒng)架構(gòu)及數(shù)據(jù)價(jià)值發(fā)揮上與國(guó)外高校及銀行、保險(xiǎn)、證券及互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)存在較大差距，一個(gè)突出困境就是“信息孤島”問(wèn)題。由于學(xué)校各部門在建設(shè)信息系統(tǒng)時(shí)缺乏頂層設(shè)計(jì)，未考慮系統(tǒng)間協(xié)同與互操作，因此業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線之時(shí)就具有獨(dú)立、異構(gòu)、封閉等屬性，大量資源無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有價(jià)值，阻礙了跨部門業(yè)務(wù)處理及智慧校園的進(jìn)一步建設(shè)。

為解決“數(shù)據(jù)孤島”問(wèn)題，人們提出了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換，使用專用數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)交換。但是持續(xù)增加的系統(tǒng)數(shù)量和數(shù)據(jù)量使交換性能變得越來(lái)越低，IT場(chǎng)景錯(cuò)綜復(fù)雜，軟件系統(tǒng)開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)難度變大。伴隨著Web服務(wù)（WebService）和企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus， ESB）為代表的分布式計(jì)算技術(shù)的崛起和發(fā)展，將數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和企業(yè)服務(wù)總線（ESB）進(jìn)行有機(jī)組合的方法試圖從體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制上解決數(shù)據(jù)交換和共享問(wèn)題[1]。例如，伍玉成等[2]提出基于WebService的高校圖書館數(shù)據(jù)集成方案;劉鋮[3]提

出使用共享庫(kù)和WebService技術(shù)集成和共享全校數(shù)據(jù)，另外文獻(xiàn)[4-6]也提出了相似方案。然而數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中的數(shù)據(jù)只是業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單抽取和復(fù)制，因此數(shù)據(jù)存在重復(fù)、缺失及不完整等問(wèn)題，無(wú)法為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供權(quán)威、黃金、面向業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)實(shí)體，且不利于實(shí)施數(shù)據(jù)治理。

面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architecture， SOA）理論及技術(shù)的成熟對(duì)企業(yè)級(jí)應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，其一切皆服務(wù)的思想在云計(jì)算時(shí)代的信息交換中繼續(xù)發(fā)揮重要作用[7-10]，并且積極促成了微服務(wù)架構(gòu)的產(chǎn)生[11]。由于國(guó)內(nèi)教育信息化行業(yè)水平低，高校進(jìn)行SOA改造存在技術(shù)和成本的雙重困境，存在建設(shè)周期長(zhǎng)、建設(shè)不徹底、成效不突出等問(wèn)題。以主數(shù)據(jù)管理驅(qū)動(dòng)的SOA改造和建設(shè)可規(guī)避以上問(wèn)題，借助合適的平臺(tái)并將成熟底層技術(shù)與上層業(yè)務(wù)深度融合的思路可使SOA在高校中更容易落地。首先，本文基于企業(yè)服務(wù)總線、主數(shù)據(jù)平臺(tái)，提出高校SOA建設(shè)方案與實(shí)施策略，并對(duì)高校人員和課程主數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與應(yīng)用;第二，為實(shí)現(xiàn)主數(shù)據(jù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)、SOA系統(tǒng)及微服務(wù)等系統(tǒng)互聯(lián)互通，進(jìn)一步提出基于ESB的高校信息系統(tǒng)信息交互方法;第三，為解決高校場(chǎng)景下SOA改造困境，提出基于主數(shù)據(jù)的建設(shè)方案，通過(guò)與現(xiàn)有高校SOA改造策略進(jìn)行對(duì)比的方式給出方案的優(yōu)勢(shì);最后，給出主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)在實(shí)踐過(guò)程中的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service， QoS）指標(biāo)，并通過(guò)建設(shè)案例證明可行性并給出應(yīng)用效果。

1 SOA及主數(shù)據(jù)

1.1 SOA簡(jiǎn)介

SOA由全球最著名IT研究與顧問(wèn)咨詢公司Gartner提出。SOA從一個(gè)接口定義開始，把整個(gè)應(yīng)用程序構(gòu)建為接口拓?fù)?、接口?shí)現(xiàn)和接口調(diào)用的軟件架構(gòu)，因此它是一種包含運(yùn)行環(huán)境、編程模型、架構(gòu)風(fēng)格和實(shí)施理論在內(nèi)的一整套系統(tǒng)化IT方案[12]。

在宏觀上，SOA是一組設(shè)計(jì)原則，包括服務(wù)第一、靈活構(gòu)件、松散耦合、隔離關(guān)注、模塊化、可重用等。在微觀上，SOA是由這些設(shè)計(jì)原則衍生出的各種技術(shù)，如SOA成熟度模型、服務(wù)建模方法學(xué)、SOA編程模型、企業(yè)服務(wù)總線、服務(wù)注冊(cè)庫(kù)等。

SOA是對(duì)面向?qū)ο蟆⒚嫦蚪M件方法的延伸，重點(diǎn)在于流程驅(qū)動(dòng)IT、業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，將業(yè)務(wù)部門提供的實(shí)體服務(wù)落地成對(duì)應(yīng)的SOA組件，并且允許重用這些組件和服務(wù)來(lái)快速構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用，契合了企業(yè)對(duì)于信息系統(tǒng)重整和業(yè)務(wù)流程重組的需求和愿望[13]。

1.2 企業(yè)服務(wù)總線

企業(yè)服務(wù)總線使用“總線”模式管理和簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)集成 [14-15]，提供了時(shí)間驅(qū)動(dòng)和文檔向?qū)Ъ胺植际教幚砟Ｊ?，是企業(yè)應(yīng)用集成（Enterprise Application Integration， EAI）下一代集成技術(shù)。ESB提供服務(wù)注冊(cè)、路由、安全驗(yàn)證和消息格式轉(zhuǎn)換等功能，利用消息機(jī)制、可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML）和Web服務(wù)的跨平臺(tái)特點(diǎn)解耦服務(wù)請(qǐng)求者和消費(fèi)者，在SOA體系結(jié)構(gòu)中處于核心位置。ESB和SOA的結(jié)合是最新一代信息系統(tǒng)架構(gòu)和集成方式，運(yùn)用該方式，企業(yè)能夠建立廣泛互聯(lián)、易重用、低成本集成信息系統(tǒng)。

1.3 主數(shù)據(jù)及主數(shù)據(jù)管理

1995年Seibel首次提出主數(shù)據(jù)（Master Data， MD）概念，將數(shù)據(jù)分為主數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)兩部分[16]。Otto等[17]認(rèn)為主數(shù)據(jù)是指在橫跨整個(gè)企業(yè)內(nèi)一致和共享業(yè)務(wù)對(duì)象，它可以涵蓋相對(duì)靜態(tài)參考數(shù)據(jù)、事務(wù)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化、分析、層次和元數(shù)據(jù)。因此主數(shù)據(jù)具有如下特點(diǎn)：高業(yè)務(wù)價(jià)值，是準(zhǔn)確、集成的黃金數(shù)據(jù);廣泛共享，在企業(yè)內(nèi)跨越多個(gè)業(yè)務(wù)部門，并被重復(fù)使用;存在于多個(gè)異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)中，只有通過(guò)整合才能發(fā)揮最大價(jià)值。

對(duì)于主數(shù)據(jù)管理（Master Data Management， MDM），技術(shù)上是指使用去重、標(biāo)準(zhǔn)化、整合規(guī)則等工具及策略減少進(jìn)入系統(tǒng)差錯(cuò)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的權(quán)威性。在業(yè)務(wù)上，主數(shù)據(jù)管理包含流程、治理、政策、標(biāo)準(zhǔn)和工具，用于統(tǒng)一定義和管理組織關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)引用。主數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)是在企業(yè)范圍內(nèi)提供這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的搜集、聚集、匹配、整合、質(zhì)保、持久化和分發(fā)等流程，保證在持續(xù)使用時(shí)保持一致性和對(duì)數(shù)據(jù)的控制力[18]。

集成、共享、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)治理是主數(shù)據(jù)管理的四大要素。高校主數(shù)據(jù)管理要做的就是從學(xué)校的多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中整合核心的、需要共享的數(shù)據(jù)，并且以服務(wù)的方式把數(shù)據(jù)分發(fā)給全校范圍內(nèi)其他應(yīng)用系統(tǒng)等。主數(shù)據(jù)管理使得高校能夠集中化管理數(shù)據(jù)，在分散的系統(tǒng)間保證數(shù)據(jù)的一致性，改進(jìn)數(shù)據(jù)合規(guī)性、快速部署新應(yīng)用，并有效減少數(shù)據(jù)治理及使用成本。

主數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理著企業(yè)中核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)，打通了“孤島式”系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道，因此在銀行、保險(xiǎn)、制造等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。由于整體信息化水平低，國(guó)內(nèi)主數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用十分缺乏，在高校中更是十分罕見。

2 主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高校SOA建設(shè)

2.1 原理及優(yōu)勢(shì)分析

2.1.1 整體架構(gòu)

為消除高校IT系統(tǒng)中“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象并向SOA轉(zhuǎn)型，本文提出主數(shù)據(jù)管理驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)方案。如圖1所示，使用主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)高校中人員、組織、層次結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)建模并以服務(wù)的方式對(duì)外提供數(shù)據(jù)。ESB為該架構(gòu)中樞，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、服務(wù)編排、服務(wù)路由、安全控制、服務(wù)監(jiān)控等功能。遺留 “數(shù)據(jù)孤島”業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)ESB中的適配器與MDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向同步，而基于SOA的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和主數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過(guò)ESB消費(fèi)或發(fā)布服務(wù)。為了適應(yīng)不同協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品，提高使用方便性，service接口允許使用SOAP（Simple Object Access Protocol）協(xié)議服務(wù)或REST（REpresentational State Transfer）服務(wù)。主數(shù)據(jù)管理中心（Tongji Master data management Center， TMC）基于業(yè)務(wù)流程管理（Business Process Management， BPM）平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主數(shù)據(jù)操作、治理、可視化展示等功能。

2.1.2 實(shí)施策略

以主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，本文從實(shí)施中總結(jié)并提出以下實(shí)施策略：

1）基礎(chǔ)實(shí)施。搭建基礎(chǔ)軟件平臺(tái)，如MDM、ESB、BPM等，并實(shí)施開發(fā)培訓(xùn);完成MDM數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)初始加載。

2）數(shù)據(jù)同步。開發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)，替換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遺留業(yè)務(wù)系統(tǒng)和MDM的雙向同步。

3）協(xié)同融合。將可重用的服務(wù)靈活地融為流程的一部分，使用BPM系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)流程整合、再造和發(fā)布。

4）服務(wù)優(yōu)化。實(shí)施服務(wù)監(jiān)控、流程優(yōu)化、數(shù)據(jù)治理及安全管理。

2.1.3 優(yōu)勢(shì)分析

從傳統(tǒng)架構(gòu)轉(zhuǎn)向SOA轉(zhuǎn)變是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)性工程，變革過(guò)程涉及多個(gè)部門、多個(gè)系統(tǒng)，屬于重大項(xiàng)目，實(shí)施的難點(diǎn)不僅僅是技術(shù)層面，也在學(xué)校IT管理層面。企業(yè)在實(shí)施SOA時(shí)往往需要強(qiáng)有力的執(zhí)行發(fā)起人，以保證項(xiàng)目順利進(jìn)行并清除可能出現(xiàn)的障礙。由于我國(guó)高校與企業(yè)在組織架構(gòu)上的不同，主管學(xué)校信息化的部門通常與各學(xué)院、職能部門處于同一行政級(jí)別或更低，缺乏影響力和頂層設(shè)計(jì)必然為改造過(guò)程帶來(lái)阻礙，成為失敗風(fēng)險(xiǎn)之一。本文提出的方案可規(guī)避以上問(wèn)題。首先，在建設(shè)初期主數(shù)據(jù)實(shí)施部門只關(guān)注建模與數(shù)據(jù)入庫(kù)，不影響學(xué)?，F(xiàn)有IT系統(tǒng)，不需要多部門參與;在實(shí)施過(guò)程中，ESB建立主數(shù)據(jù)與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的雙向同步通道，很容易將老舊的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)切換至MDM，使MDM成為唯一權(quán)威、共享數(shù)據(jù)源。隨著服務(wù)的豐富與功能的不斷完善，MDM與SOA開始發(fā)揮效益，借助可重用的服務(wù)，開發(fā)新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來(lái)越容易，成本大大下降;在“隨需應(yīng)變”和業(yè)務(wù)流程方面，借助于BPM，業(yè)務(wù)部門可以動(dòng)態(tài)改變流程而不需要IT部門的干預(yù)。

2.2 高校主數(shù)據(jù)建模

高校主數(shù)據(jù)包括以下幾類：

核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 如人員、資產(chǎn)、組織架構(gòu)、科研成果等;

參考數(shù)據(jù) 如代碼數(shù)據(jù);

關(guān)系數(shù)據(jù) 如碩士生導(dǎo)師與碩士研究生之間的指導(dǎo)關(guān)系，教師與院系之間的任職關(guān)系等;

引用分析數(shù)據(jù) 如來(lái)自數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的分析結(jié)果。

本文基于主數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)高校人員、組織、層級(jí)結(jié)構(gòu)、關(guān)系主數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模。

本文采用的MDM平臺(tái)為SOA系統(tǒng)，使用4個(gè)域?qū)Ω鞣N類型數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦和建模，分別為：

參與方（Party） 管理諸如用戶、職員、潛在用戶等實(shí)體，既包括個(gè)人也包括組織;

產(chǎn)品（Product） 定義企業(yè)中的產(chǎn)品，包括貨物產(chǎn)品、服務(wù)產(chǎn)品等;

賬戶（Account） 定義企業(yè)中帳戶數(shù)據(jù)，包括合同、協(xié)議等;

位置（Location） 記錄地理位置信息，包括位置、地址等。

這4個(gè)域在建模時(shí)會(huì)相關(guān)聯(lián)，如在對(duì)高校中人員和組織進(jìn)行建模時(shí)，會(huì)涉及到參與方域和位置域。

2.2.1 人和組織建模

參與方域?qū)崿F(xiàn)對(duì)人員和組織數(shù)據(jù)建模，能夠?qū)θ藛T及組織基本信息、地址、聯(lián)系方式、財(cái)務(wù)、標(biāo)識(shí)、關(guān)系、疑似重復(fù)、警告、來(lái)源系統(tǒng)等進(jìn)行完整描述。模型中使用CONTACT表、PERSON表和ORG表記錄參與方基本信息，其中CONTACT表為父表。本文從實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，結(jié)合我國(guó)高校特點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模，模型如圖2。

主要信息為籍貫、民族、港澳臺(tái)僑類別、健康狀況、血型、宗教信仰與政治面貌。

2.2.2 角色建模

高校中人員按其角色可分為本科生、碩士生、博士生和教職工四類，每一個(gè)人又可能擁有一個(gè)或者多個(gè)角色，并且對(duì)于同一個(gè)角色，可能會(huì)存在多個(gè)角色實(shí)例，如擁有兩個(gè)教職工角色（返聘）。在現(xiàn)有“孤島”式架構(gòu)中，人員角色信息存在于多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，在全校層面并沒(méi)有做唯一性維護(hù)。本文結(jié)合高校角色數(shù)據(jù)特征，綜合使用自上而下和自下而上分析方法，深入分析業(yè)務(wù)需求并梳理各業(yè)務(wù)系統(tǒng)元數(shù)據(jù)，對(duì)人員角色進(jìn)行了建模，數(shù)據(jù)模型如圖3。

表中開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間確定該條角色信息是否當(dāng)前有

效，對(duì)于失效記錄，MDM中不做刪除操作，從而實(shí)現(xiàn)歷史角色查詢功能。表中本科生信息包括生源地、培養(yǎng)方式、學(xué)位類型、本科專業(yè)、特殊學(xué)生類型等字段。碩士生信息包括生源地、培養(yǎng)方式、學(xué)位類型、是否在職、特殊學(xué)生類型、專業(yè)方向、研究領(lǐng)域和研究方向等。博士生信息則包括入學(xué)信息、生源地、是否在職、博士專業(yè)等。教職工角色包括崗位、職稱和離職入職等信息。使用getPartyMacroRole、addPartyMacroRole、及updatePartyMacroRole服務(wù)對(duì)人員角色進(jìn)行操作。

2.2.3 關(guān)系建模

高校中關(guān)系信息也是一類重要主數(shù)據(jù)，用于維護(hù)參與方之間關(guān)系。本文使用addPartyRelationship、updatePartyRelationship與getPartyRelationship服務(wù)對(duì)人員關(guān)系進(jìn)行維護(hù)。數(shù)據(jù)模型及可視化展示如圖4與圖5。

圖5中實(shí)心圓圈為被查詢參與方，空心圓為與其有關(guān)系的參與方，包括其指導(dǎo)的碩士研究生與受聘學(xué)院。

2.2.4 層級(jí)結(jié)構(gòu)建模

外部人員進(jìn)入高校后往往需要將其安排到固定教學(xué)、行政或其他學(xué)校內(nèi)部單位中，這些組織或單位是學(xué)校實(shí)體單位，擁有編制。但也存在其他一類組織方式，如學(xué)科委員會(huì)、各類研究中心等，這類單位中人員往往來(lái)自于其他實(shí)體單位，本身沒(méi)有獨(dú)立財(cái)務(wù)核算和人事編制，成立或撤銷數(shù)量多、頻率高。這類非實(shí)體組織代表著當(dāng)前學(xué)校學(xué)科發(fā)展及活躍狀態(tài)，對(duì)這類機(jī)構(gòu)進(jìn)行核查和統(tǒng)計(jì)有助于高校決策層把握學(xué)校整體學(xué)科布局。本文使用層級(jí)結(jié)構(gòu)模型對(duì)這類數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。模型中，每一個(gè)實(shí)體或非實(shí)體機(jī)構(gòu)都是一棵樹，HIERARCHYNODE表記錄包括根節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)， HIERARCHYULTPAR記錄樹的根節(jié)點(diǎn)，HIERARCHYNODE的記錄與組織或人員一一對(duì)應(yīng)。HIERARCHYREL表記錄節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系，HIERARCHY記錄樹本身基本信息。使用getPartyHierarchyDetails、addHierarchy及updateHierarchy服務(wù)對(duì)層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。層次結(jié)構(gòu)主數(shù)據(jù)模型如圖6。

2.2.5 黨政職務(wù)建模

黨政職務(wù)也是一類主數(shù)據(jù)，本文結(jié)合業(yè)務(wù)需求提出高校黨政職務(wù)主數(shù)據(jù)模型，并在其上開發(fā)相應(yīng)服務(wù)，使用getPartyPosit、updatePartyPosit及addPartyPosit服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

2.2.6 高校非人員主數(shù)據(jù)建模

除人員外，課程、實(shí)驗(yàn)器材、智力產(chǎn)出（論文、著作等）、圖書、樓房、設(shè)備等均是需要管理和共享的重要數(shù)據(jù)資產(chǎn)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和質(zhì)量管理可以將大大提高管理者對(duì)學(xué)校的掌控，從而提高決策的科學(xué)性。該節(jié)將對(duì)這些數(shù)據(jù)的建模給予介紹，并以課程主數(shù)據(jù)為例對(duì)非人員主數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。

本文將高校中物質(zhì)、智力資產(chǎn)等非人員、財(cái)務(wù)、合同等主數(shù)據(jù)歸類至Product域（產(chǎn)品域），該域可以與Party域、Account域及Location域聯(lián)合建模，從而可實(shí)現(xiàn)精確的人、事、物及其相互關(guān)系的模型?？蓪⒄n程、獎(jiǎng)學(xué)金、助學(xué)金等服務(wù)性業(yè)務(wù)建模為服務(wù)產(chǎn)品，將樓宇、教室、道路、儀器、圖書等物質(zhì)資產(chǎn)建模為物品產(chǎn)品。圖7展示了Product域在高校中的潛在應(yīng)用。

以課程為例，其簡(jiǎn)要模型如圖8。

PRODUCT的4個(gè)子類型存儲(chǔ)在表PRODUCTTYPE表中，課程與課程之間的關(guān)系（先學(xué)課程等）存儲(chǔ)在PRODUCTREL中;COURSEPRODUCT為新建的課程表，主鍵來(lái)自PRODUCT，存儲(chǔ)課程詳細(xì)內(nèi)容，代碼表存儲(chǔ)在CDXB_COURSE_SORTSTP與CDXB_COURSE_TYPE中，代表課程分類類別（一般專業(yè)課、核心專業(yè)課、基礎(chǔ)公共課等）與課程類別（課程分類類別小類）。開課院系來(lái)自O(shè)RG表，而選課關(guān)系存儲(chǔ)在PRODUCTPARTYROLE中。因此，課程體系可以在MDM中完整表達(dá)出來(lái)。

綜上，高校人員及課程主數(shù)據(jù)整體模型如圖9。

2.3 數(shù)據(jù)交互

存儲(chǔ)在業(yè)務(wù)系統(tǒng)及主數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)需要通過(guò)交互才能發(fā)揮價(jià)值，ESB在此擔(dān)任數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的重要角色。本節(jié)以主數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步為例，提出SOA架構(gòu)下數(shù)據(jù)系統(tǒng)的同步方案。

主數(shù)據(jù)系統(tǒng)搭建完成后需要批量加載業(yè)務(wù)系統(tǒng)中已有數(shù)據(jù)，此階段可將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中主數(shù)據(jù)記錄逐條讀取并合成服務(wù)報(bào)文，通過(guò)調(diào)用MDM服務(wù)以入庫(kù)。數(shù)據(jù)初始加載后，為使主數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)同步，本文使用ESB產(chǎn)品將遺留系統(tǒng)、基于SOA的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)如下功能：

1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)變動(dòng)上傳至MDM。對(duì)于遺留系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主數(shù)據(jù)字段上建立觸發(fā)器，并以此建立數(shù)據(jù)變動(dòng)表，ESB從該表中獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在不改變?cè)到y(tǒng)情況下同步數(shù)據(jù);對(duì)于SOA業(yè)務(wù)系統(tǒng)，調(diào)用注冊(cè)在ESB上的MDM服務(wù)完成更新。

2）MDM將數(shù)據(jù)變動(dòng)同步至業(yè)務(wù)系統(tǒng)。對(duì)于遺留系統(tǒng)，主數(shù)據(jù)通過(guò)平臺(tái)通知機(jī)制將數(shù)據(jù)變動(dòng)消息發(fā)送至ESB指定隊(duì)列，ESB處理程序讀取隊(duì)列中的消息，并將數(shù)據(jù)變動(dòng)轉(zhuǎn)換為對(duì)遺留系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。對(duì)于SOA業(yè)務(wù)系統(tǒng)，ESB讀取變動(dòng)消息，轉(zhuǎn)換為該系統(tǒng)支持的WebService報(bào)文，通過(guò)調(diào)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)同步。

以上兩項(xiàng)功能可以抽象為三種協(xié)議轉(zhuǎn)換，分別為MQ（Message Queue，消息隊(duì)列）轉(zhuǎn)換為WebService，WebService轉(zhuǎn)換為WebService，MQ轉(zhuǎn)換為MQ。為去除不同消息、服務(wù)、系統(tǒng)之間差異性操作，降低代碼復(fù)雜度及簡(jiǎn)化服務(wù)注冊(cè)與管理，本文使用對(duì)應(yīng)的三類模板流實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步功能。其中MQ轉(zhuǎn)換為WebService模板流實(shí)現(xiàn)流程如圖10。

首先業(yè)務(wù)系統(tǒng)將業(yè)務(wù)請(qǐng)求發(fā)送至其對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列中，ESB獲取該請(qǐng)求，并對(duì)權(quán)限、消息體等進(jìn)行檢查，以確認(rèn)請(qǐng)求是合法的。進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的調(diào)用，在ESB中實(shí)現(xiàn)了主數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的構(gòu)建，過(guò)程包括提取MQ消息體、添加WebService消息頭及轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)代碼。階段7實(shí)現(xiàn)對(duì)主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的調(diào)用，階段8～11實(shí)現(xiàn)消息體轉(zhuǎn)換及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)反饋。該方案通過(guò)在ESB內(nèi)嵌入業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)處理流程的方式屏蔽了不同應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)限差異導(dǎo)致的請(qǐng)求差異，降低了主數(shù)據(jù)的使用成本。

3 基于主數(shù)據(jù)的高校業(yè)務(wù)系統(tǒng)SOA改造

SOA是無(wú)縫集異構(gòu)系統(tǒng)并保證服務(wù)質(zhì)量（QoS）的重要策略[19]，但在向SOA過(guò)渡過(guò)程中需足夠謹(jǐn)慎，因?yàn)榇嬖谶^(guò)多制約因素，改造遺留系統(tǒng)并沒(méi)有完美解決方案。遺留系統(tǒng)往往承擔(dān)著重要業(yè)務(wù)，在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)當(dāng)制定詳細(xì)的改造計(jì)劃，充分考慮總體成本和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行最優(yōu)化轉(zhuǎn)型。由于缺乏統(tǒng)一管理核心數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，即使改造完成數(shù)據(jù)的可用性、可靠性及唯一性仍然無(wú)法保證。為解決這些問(wèn)題，本文提出基于MDM的遺留系統(tǒng)改造及建設(shè)方案（SOA on MDM， SOM），該方案如圖11。

SOM方案優(yōu)勢(shì)在于低技術(shù)壁壘、集成、治理、質(zhì)量、服務(wù)重用及快速構(gòu)建上。首先，在不修改原系統(tǒng)的情況下對(duì)“孤島系統(tǒng)”進(jìn)行業(yè)務(wù)梳理，進(jìn)而制定服務(wù)功能及粒度，再進(jìn)一步

在MDM中落地，MDM系統(tǒng)則自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)服務(wù)代碼，并且基于成熟的企業(yè)級(jí)安全策略、高可用及高性能配置，可大幅減少技術(shù)壁壘。第二，當(dāng)業(yè)務(wù)服務(wù)在MDM中持久化后，當(dāng)前業(yè)務(wù)系統(tǒng)消費(fèi)或者其他系統(tǒng)消費(fèi)僅需調(diào)用SOA服務(wù)接口便可使用數(shù)據(jù)服務(wù)，當(dāng)后續(xù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需升級(jí)或重構(gòu)，無(wú)需對(duì)已有業(yè)務(wù)服務(wù)進(jìn)行重復(fù)開發(fā)，僅需處理頁(yè)面邏輯，達(dá)到一次構(gòu)建、永久使用的目的。第三，在集成方面，基于主數(shù)據(jù)的方案可將其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有主數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)集成，建立更加合理的數(shù)據(jù)模型，避免松散結(jié)構(gòu)導(dǎo)致數(shù)據(jù)消費(fèi)時(shí)的低效率。第四，在數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)治理方面，傳統(tǒng)的基于共享庫(kù)的建設(shè)方法將數(shù)據(jù)從業(yè)務(wù)系統(tǒng)中簡(jiǎn)單抽取，并通過(guò)相應(yīng)技術(shù)封裝成服務(wù)以共享，但忽略了數(shù)據(jù)本身存在的重復(fù)、缺失、不一致等問(wèn)題，以主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式內(nèi)生具有質(zhì)量控制策略，通過(guò)在全校范圍內(nèi)建立數(shù)據(jù)治理閉環(huán)機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)完備性、完整性、一致性、準(zhǔn)確性、規(guī)范性等進(jìn)行監(jiān)控，確保數(shù)據(jù)持久可靠、可用。最后，相同的平臺(tái)決定了統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如使用OSGI模塊化數(shù)據(jù)建模方法有效減少了學(xué)習(xí)成本，也減少了模型從開發(fā)到部署的時(shí)間。表1給出了基于主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高校SOA建設(shè)方案與建設(shè)方案對(duì)比。

4 QoS及應(yīng)用效果分析

隨著業(yè)務(wù)服務(wù)數(shù)量的不斷增加，信息交換頻率的不斷提高，主數(shù)據(jù)系統(tǒng)及ESB越來(lái)越成為信息傳輸中最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其QoS指標(biāo)直接關(guān)乎教學(xué)、行政等工作能否順利展開，因此下文將對(duì)服務(wù)性能進(jìn)行測(cè)試，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例給出主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)方案的QoS與可行性。

4.1 QoS分析

生產(chǎn)系統(tǒng)導(dǎo)入全校歷史師生共計(jì)223156人，歷史及有效組織1031個(gè)，內(nèi)容包括人員基本信息、角色信息、組織基本信息、組織與人員關(guān)系信息、地址信息、層級(jí)結(jié)構(gòu)信息等，環(huán)境配置如表2。

首先對(duì)服務(wù)性能進(jìn)行測(cè)試，以確認(rèn)服務(wù)可用并且能夠支撐學(xué)校業(yè)務(wù)的正常開展，以高校中最為常用的人員數(shù)據(jù)獲取服務(wù)getPerson為案例。首先模擬僅一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間交互的性能，用來(lái)反映輕度使用的可靠性，測(cè)試次數(shù)為10000次，每秒1次請(qǐng)求。第二，測(cè)試輕度短時(shí)間并發(fā)情況下的性能，并發(fā)用戶數(shù)10個(gè)，并發(fā)時(shí)間1s，輪詢1000次。第三，測(cè)試中度、長(zhǎng)時(shí)間并發(fā)情況下的性能，并發(fā)用戶數(shù)100，并發(fā)時(shí)間1s，輪詢100次。最后，測(cè)試高校業(yè)務(wù)場(chǎng)景下大并發(fā)情況下的性能，并發(fā)用戶數(shù)10000，并發(fā)時(shí)間10s，輪詢1次。性能如圖12所示。

如圖12及表3所示，單用戶及10用戶并發(fā)的情況下服務(wù)較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)返回時(shí)間平均時(shí)間分別為8ms及11ms。當(dāng)用戶量在100并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷增加，響應(yīng)逐漸變慢并趨于穩(wěn)定，雖然伴隨有周期性波動(dòng)，但在可接受范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)返回時(shí)間平均值為59ms。最后，當(dāng)短時(shí)間內(nèi)有大并發(fā)時(shí)，如10s內(nèi)響應(yīng)10000次請(qǐng)求，請(qǐng)求到達(dá)的隨機(jī)性對(duì)系統(tǒng)并無(wú)強(qiáng)烈影響，僅在阻塞時(shí)刻具有緩慢響應(yīng)，最大值達(dá)到了137ms。由于目前高校內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量普遍不大，并且主數(shù)據(jù)系統(tǒng)不存儲(chǔ)對(duì)實(shí)時(shí)性要求過(guò)高的業(yè)務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)，因此響應(yīng)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 應(yīng)用效果

本方案已經(jīng)實(shí)施完成近一年時(shí)間，取得以下成果：

首先，促使研究、制定和在全校內(nèi)推廣應(yīng)用統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)分類分級(jí)、格式化及編碼規(guī)則，從數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、整合處理、應(yīng)用各環(huán)節(jié)閉環(huán)處理，形成一套可信賴的數(shù)據(jù)集。促進(jìn)數(shù)據(jù)處理流程的完善和規(guī)范，以管理的改進(jìn)促進(jìn)治理體系和治理能力的提升，為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量長(zhǎng)期可靠。目前主數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)接入了高校中數(shù)據(jù)交互最為頻繁的人事系統(tǒng)、研究生系統(tǒng)與教務(wù)系統(tǒng)，在建設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)30余種數(shù)據(jù)問(wèn)題，逐一與業(yè)務(wù)部門溝通、解決。依據(jù)制定的組織主數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)范，通過(guò)整合分析學(xué)校組織數(shù)據(jù)，共梳理417個(gè)組織，將其分為九大類，并形成全校的組織結(jié)構(gòu)層次樹，清晰地表達(dá)了組織間關(guān)系。

第二，充分利用已有數(shù)據(jù)服務(wù)，并依托成熟的技術(shù)平臺(tái)降低了SOA實(shí)施技術(shù)難度，從而降低失敗風(fēng)險(xiǎn)。為驗(yàn)證主數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SOA建設(shè)方案可行性，已經(jīng)改造并上線基于SOA的科研經(jīng)費(fèi)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由項(xiàng)目信息、審批流程、人員、組織及聘用關(guān)系等模塊組成，由于人員、組織及聘用關(guān)系均在主數(shù)據(jù)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，因此只需要處理項(xiàng)目和審批流程，大幅降低了開發(fā)和運(yùn)維難度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖13所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出以主數(shù)據(jù)與ESB為核心的高校SOA建設(shè)方案，對(duì)高校參與方與課程主數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模，實(shí)現(xiàn)了主數(shù)據(jù)、遺留系統(tǒng)及SOA業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間互聯(lián)互通。由于對(duì)高校中所有類型主數(shù)據(jù)進(jìn)行建模是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，參與方與課程主數(shù)據(jù)只是高校主數(shù)據(jù)中的一部分，因此數(shù)據(jù)服務(wù)能力有限，后續(xù)將逐步對(duì)一些重要系統(tǒng)如教務(wù)系統(tǒng)等進(jìn)行功能解耦和剝離并在主數(shù)據(jù)中落地。本文提出的高校SOA建設(shè)方案是實(shí)施SOA的通用方案，可推廣后也運(yùn)用至其他領(lǐng)域。

本文所述方案也存在一些挑戰(zhàn)。首先，將全校最為重要的數(shù)據(jù)資產(chǎn)的存儲(chǔ)承擔(dān)在單一主數(shù)據(jù)平臺(tái)存使得主數(shù)據(jù)平臺(tái)必須絕對(duì)可靠，因此對(duì)系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)安全提出了較高要求。第二，隨著學(xué)校業(yè)務(wù)在主數(shù)據(jù)中逐漸落地，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系會(huì)變得復(fù)雜，數(shù)據(jù)建模難度逐漸增加。

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This work is partially supported by the National Natural Science Foundation of China （61773292）.

MEI Guang， born in 1989， Ph. D. candidate. His research interests include education informatization， data mining， artificial intelligence.

ZOU Henghua， born in 1977， M. S. Her research interests include education informatization， master data management， software engineering.

ZHANG Tian， born in 1993， M. S. Her research interests include education informatization， data mining， machine learning.

XU Weisheng， born in 1966， Ph. D.， professor. His research interests include intelligent control， emergency management， education informatization.