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摘要信息資源的有效整合是高校數(shù)字化校園中面臨的難題和挑戰(zhàn)。SOA面向服務(wù)架構(gòu)，作為新一代的體系結(jié)構(gòu)，是當前解決異構(gòu)系統(tǒng)整合、應(yīng)用系統(tǒng)集成最理想的方案之一。本文提出一種基于SOA的高校教育資源整合的系統(tǒng)框架，并對如何利用該框架開展數(shù)字化校園教育資源整合給出了可行方案。

關(guān)鍵詞數(shù)字化校園；SOA；教育資源；整合

1引言

高校信息化建設(shè)將會經(jīng)歷系統(tǒng)集成、應(yīng)用集成、信息集成、社會集成等四個階段[1]。在實施過程中，集成環(huán)境的建設(shè)是重中之重，特別是在當前大多數(shù)高校還處在應(yīng)用集成、信息集成時期，作為整個信息化系統(tǒng)重要組成部分的教育信息資源的有效共享和開發(fā)利用正成為一個關(guān)鍵問題，它必將在提高教育科研質(zhì)量，挖掘高校的發(fā)展?jié)摿Φ确矫姘l(fā)揮重要作用。

目前，開發(fā)平臺、工具的異構(gòu)性和緊耦合性導致了大量的教育資源系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通、資源共享與軟件復(fù)用[2]，“信息孤島”現(xiàn)象在高校普遍存在。隨著高校信息技術(shù)的發(fā)展，教育信息資源類別形式復(fù)雜多樣、雜亂無序，數(shù)量猛增，質(zhì)量參差不齊，事實上這些資源都還停留在低層次、低效率的重復(fù)建設(shè)上。如果采用傳統(tǒng)方式來整合現(xiàn)有的教育資源系統(tǒng)會造成周期長、投入大等問題，同時又缺乏統(tǒng)一標準，難以充分保證資源整合服務(wù)的有序化、精約化、最優(yōu)化。因此，如何有效地整序[3]、共享、整合、開發(fā)教育資源，確保教育信息化建設(shè)理性、有序、健康地向深入發(fā)展，已成為高校信息化建設(shè)的一個重要研究課題。

2高校教育資源系統(tǒng)現(xiàn)狀及SOA工作原理

2.1高校教育信息資源系統(tǒng)現(xiàn)狀

教育資源是高校實現(xiàn)教學、科研及科技轉(zhuǎn)化和社會服務(wù)三大功能的戰(zhàn)略資源，教育資源系統(tǒng)的開發(fā)和利用是高校信息化建設(shè)的核心任務(wù)，也是提升高校綜合競爭力的關(guān)鍵因素。從目前大多數(shù)高校共有的管理架構(gòu)和運行機制來分析，現(xiàn)有高校內(nèi)部教育信息資源管理系統(tǒng)大概有以下一些組成：人力資源管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、教學管理系統(tǒng)、學生管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、圖書自動化管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)課程平臺等，還有以宣傳為主的學校門戶，各學院、職能部門及科學研究所網(wǎng)站等等。經(jīng)過上世紀九十年代中后期的不斷建設(shè)和完善，這些信息系統(tǒng)已經(jīng)成為保障高校各項工作開展的必不可少的信息服務(wù)設(shè)施。但這些信息系統(tǒng)也普遍存在著以下不足：

（1）資源信息及系統(tǒng)的規(guī)劃性不強。高校信息系統(tǒng)是一個有機的整體，部門信息系統(tǒng)是整個高校信息系統(tǒng)的局部。但各系統(tǒng)之間缺乏總體規(guī)劃，往往是學校部門根據(jù)自身業(yè)務(wù)需要來設(shè)計實施信息管理系統(tǒng)。對學校整體資源信息的開發(fā)挖掘，綜合利用認識和規(guī)劃設(shè)計不到位。

（2）資源信息數(shù)據(jù)的共享性差。每個部門的系統(tǒng)都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)環(huán)境，而由于自身需求量身定制的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、標準不一致。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換復(fù)雜，增加了數(shù)據(jù)共享的難度，冗余數(shù)據(jù)無法同步更新。

（3）軟件復(fù)用困難。各系統(tǒng)主要是以緊密耦合的方式把模塊化的業(yè)務(wù)邏輯組合而成，這些業(yè)務(wù)邏輯在其它信息系統(tǒng)中無法被重用，從而導致了重復(fù)設(shè)計和IT資源的浪費。

（4）異構(gòu)平臺環(huán)境。操作系統(tǒng)有基于Unix的，也有基于Windows的，系統(tǒng)架構(gòu)和開發(fā)平臺有C/S結(jié)構(gòu)基于Delphi、VB等開發(fā)的，也有B/S結(jié)構(gòu)基于.NET、JAVA開發(fā)。因此，這樣的異構(gòu)環(huán)境增加了集成的難度和成本。

2.2SOA工作原理

SOA(Service-OrientedArchitecture)是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，是一個藍圖，其目的是最大限度地重用應(yīng)用程序中的服務(wù)以提高IT適應(yīng)性和效率[4]。SOA作為一個組件模型，將應(yīng)用程序中的不同功能單元(稱為服務(wù))通過對這些服務(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，也就是說它獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言[5]。這使得構(gòu)建在各種此類系統(tǒng)中的服務(wù)可以用統(tǒng)一和通用的方式進行交互。

SOA的組件包括：①服務(wù)提供者。服務(wù)提供者即服務(wù)的擁有者，負責將服務(wù)信息到服務(wù)注冊者，同時要控制對服務(wù)的訪問以及服務(wù)的維護和升級。②服務(wù)消費者。實現(xiàn)服務(wù)的查找與調(diào)用，首先到服務(wù)注冊者去查找滿足特定條件的、可獲得的服務(wù)，一旦找到，服務(wù)請求者將綁定到服務(wù)提供者并進行實際的服務(wù)調(diào)用。③服務(wù)注冊者。集中存儲服務(wù)信息，以便于服務(wù)請求者的查找。同時服務(wù)提供者可以把它們所要提供的服務(wù)在服務(wù)注冊者這里進行注冊。這三種組件之間的關(guān)系如圖1所示。主要的操作有：①：為了被訪問，服務(wù)的描述信息必須被以便服務(wù)消費者發(fā)現(xiàn)和調(diào)用。②查找：服務(wù)消費者通過查詢注冊中心去定位符合其需求標準的服務(wù)。③綁定和調(diào)用：在獲得服務(wù)描述信息之后，服務(wù)消費者據(jù)此去調(diào)用服務(wù)。

圖1SOA組件間的協(xié)作示意圖

SOA具體的實現(xiàn)有很多，包括WebServices、SessionBean、JINI等。但隨著WebServices技術(shù)越來越被重視，其已經(jīng)成為實現(xiàn)SOA的主要構(gòu)架技術(shù)。它是建立在開放標準和獨立于平臺協(xié)議基礎(chǔ)之上的分布計算單元。WebServices用XML進行數(shù)據(jù)的描述和交換，使用SOAP協(xié)議在服務(wù)提供者與服務(wù)消費者之間進行通信，通過WSDL協(xié)議定義服務(wù)接口，使用UDDI協(xié)議進行WebServices注冊和查找。這些特性使得WebServices成為目前實現(xiàn)SOA的最好方式。而WebServices以分散的形式存在于不同的系統(tǒng)中。

所以，SOA最大特點就是有一個靈活而功能強大的服務(wù)層，這些服務(wù)可以用不同的技術(shù)、方法在不同平臺上實現(xiàn)，利用服務(wù)層中粗粒度的、可被動態(tài)發(fā)現(xiàn)和綁定的服務(wù)，我們可以快速地構(gòu)建松散耦合的、具有跨平臺處理信息能力的應(yīng)用系統(tǒng)。SOA構(gòu)建方法位于高校教學資源系統(tǒng)整合業(yè)務(wù)需求和底層技術(shù)之間的抽象層次中，獨立地對每一個服務(wù)功能模塊進行定義，而每一個獨立部署的教育資源服務(wù)模塊不依賴具體的開發(fā)平臺和系統(tǒng)，各個系統(tǒng)的功能需求通過服務(wù)的流程化組織得到實現(xiàn)，從而實現(xiàn)各種異構(gòu)系統(tǒng)及資源的集成和軟件復(fù)用。

3基于SOA的高校教育資源系統(tǒng)集成

基于SOA的面向服務(wù)軟件集成構(gòu)架，即采用WebServices技術(shù)實現(xiàn)教育資源系統(tǒng)的集成，使教育資源系統(tǒng)通過Web服務(wù)進行互連、集成和協(xié)同，實現(xiàn)集成和軟件復(fù)用。WebServices為實現(xiàn)高校集成提供了一種全新的機制，它為本地和遠程服務(wù)的定義、和訪問提供了一整套解決辦法。

3.1傳統(tǒng)集成模式

傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成方案，是通過業(yè)務(wù)功能的專用接口調(diào)用，實現(xiàn)資源信息共享。業(yè)務(wù)方法級集成通過開發(fā)業(yè)務(wù)組件加以實現(xiàn)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的業(yè)務(wù)組件通常具有一些標準格式的結(jié)構(gòu)和接口，具有較好的集成性能，業(yè)務(wù)組件的實現(xiàn)常采用CORBA、EJB、DCOM等技術(shù)。但專用調(diào)用接口方案存在著一些不足。專用調(diào)用接口方案是一種緊密耦合的集成方法，這種集成的結(jié)果不利于業(yè)務(wù)流程、資源信息的調(diào)整和重組，缺乏可擴展性、靈活性和適應(yīng)性。其次是實現(xiàn)技術(shù)缺乏標準，不同的軟件廠商提供了不同的實現(xiàn)技術(shù)，當前組件技術(shù)存在著多個標準，不同組件技術(shù)之間的互操作給集成增加了一定的成本和難度。

SOA是實現(xiàn)高校信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)無縫銜接的理想方案，它在服務(wù)層中將各業(yè)務(wù)功能點以服務(wù)的形式暴露于系統(tǒng)之外，其它信息系統(tǒng)可以通過服務(wù)協(xié)約對服務(wù)進行訪問。這種技術(shù)簡化了系統(tǒng)集成，可以快捷、容易地對業(yè)務(wù)需求的變化做出反應(yīng)。另外，面向服務(wù)架構(gòu)是平臺和語言無關(guān)的，因此不必考慮實施環(huán)境是何種平臺系統(tǒng)和設(shè)備，與其它的系統(tǒng)集成技術(shù)相比，面向服務(wù)的集成構(gòu)架是解決高校信息系統(tǒng)集成的理想選擇。

SOA之所以被用于信息資源整合，是因為其具備了標準化、可組裝的特性[6]。因此基于SOA資源整合的關(guān)鍵技術(shù)，是把原有的信息資源封裝為服務(wù)；然后將開發(fā)的新服務(wù)和原有系統(tǒng)包裝的服務(wù)進行有效組合，共同實現(xiàn)對信息資源的整合。與傳統(tǒng)的模式相比，SOA具有如下重要特點：①具有精確定義的標準化接口。②粗粒度、松耦合的服務(wù)構(gòu)架。③完好的封裝性和高度集成能力。

3.2基于SOA的資源集成系統(tǒng)構(gòu)架

SOA提供了標準化的架構(gòu)，信息資源整合的技術(shù)途徑：在現(xiàn)有系統(tǒng)不做修改的前提下，將各個教育資源及業(yè)務(wù)功能轉(zhuǎn)換或封裝為服務(wù)，這些服務(wù)彼此相對獨立并且可以進行組合，從而能有效地實現(xiàn)教育資源整合系統(tǒng)架構(gòu)。為此，高校教育資源集成系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2基于SOA架構(gòu)的高校教育資源集成系統(tǒng)框架

從圖2中可以看出，不論原有學校教育資源系統(tǒng)的語言、平臺、技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性多大，只要在對外接口上都用統(tǒng)一的對象模型WebServices進行封裝或轉(zhuǎn)換，通過工具或手動定義各自資源系統(tǒng)的WebServices接口描述WSDL文檔，并把WSDL文檔描述的內(nèi)容映射到學校UDDI數(shù)據(jù)庫中去進行分類管理，即在UDDI注冊中心對各類WebServices進行注冊。

當校內(nèi)外用戶通過學校門戶網(wǎng)站對資源系統(tǒng)進行統(tǒng)一訪問時，無需考慮其內(nèi)部實現(xiàn)機制。用戶登錄門戶認證系統(tǒng)時，先要在UDDI用戶注冊中心查找系統(tǒng)提供的用戶接口對應(yīng)WSDL文檔，然后根據(jù)WSDL文件調(diào)用系統(tǒng)的用戶管理模塊進行用戶認證，認證通過后才能訪問系統(tǒng)。請求數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)調(diào)用時，首先要到UDDI注冊中心訪問所需服務(wù)的WebServices注冊信息，通過注冊信息訪問相應(yīng)的Web服務(wù)接口描述WSDL文檔，并在本地生成對象。以后所需各業(yè)務(wù)就通過此對象與WebServices進行信息資源交互和業(yè)務(wù)功能調(diào)用。如果WebServices內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)發(fā)生了改變，只要修改WSDL描述，接口保持不變，整個系統(tǒng)就不需要作任何變化。其實現(xiàn)過程大致包括：

(1)服務(wù)描述：用WSDL文檔描述WebServices功能，包括接口調(diào)用方法、參數(shù)和返回值。它用types(類型)、message(消息)、portType(端口類型)、binding(綁定)、port(端口)和service(服務(wù))元素來描述WebServices。

(2)服務(wù)注冊：為UDDI提供和查找服務(wù)描述的WSDL文檔。它主要定義了4種數(shù)據(jù)類型：businessEntity、businessService、bindingTemplate和Model。businessEntity提供關(guān)于服務(wù)提供者的信息，可以包含一個或多個businessService。WebServices的技術(shù)和業(yè)務(wù)描述，在businessService和其bindingTemplate中被定義。每個bindingTemplate包含一對一或?qū)Χ鄠€Model的引用，Model被用于定義服務(wù)的技術(shù)規(guī)范。UDDI通過Model和businessService描繪抽象和實現(xiàn)之間的區(qū)別。因此，可以通過把WSDL內(nèi)容映射到UDDI的數(shù)據(jù)庫中去，從而在UDDI中注冊服務(wù)。

(3)服務(wù)發(fā)現(xiàn)：一個具體的實現(xiàn)(Service)來自于相同的portType所對應(yīng)的Model。這樣，客戶端的程序就可以用ModelKey在UDDI中查找實現(xiàn)了抽象接口的bussinessService，從而查找到所對應(yīng)的WSDL文件。

(4)實現(xiàn)：根據(jù)查詢的WSDL文件，服務(wù)消費者就可以動態(tài)地完成對象的生成，對相應(yīng)的WebServices進行調(diào)用[7]。

4基于SOA的資源集成系統(tǒng)的實現(xiàn)

對于上述基于SOA的教育資源系統(tǒng)的集成方案，Web服務(wù)架構(gòu)包括了三個組件、三種服務(wù)操作(服務(wù)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)綁定)以及兩種服務(wù)構(gòu)件(服務(wù)、服務(wù)描述)，本節(jié)通過組件示例此構(gòu)架的主要實現(xiàn)機制。

1)服務(wù)提供者

高校已有的一些信息系統(tǒng)，如教務(wù)資源管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、學生資源管理系統(tǒng)等，都有一些數(shù)據(jù)或功能需要被共享。通過系統(tǒng)集成，那些需要共享的業(yè)務(wù)功能和數(shù)據(jù)在應(yīng)用集成框架中將以服務(wù)的形式被暴露。如需要將“學生資源管理系統(tǒng)”的查詢學生信息功能、“人力資源管理系統(tǒng)”的查詢教職工信息功能、“教務(wù)資源管理系統(tǒng)”的成績查詢功能等設(shè)計為Web服務(wù)并向外公布。它們在集成體系中擔當服務(wù)提供者的角色。

2)服務(wù)消費者

服務(wù)消費者是查找并調(diào)用服務(wù)，或啟動與服務(wù)交互的客戶程序。當集成服務(wù)提供者提供的服務(wù)時，就需要在該應(yīng)用中開發(fā)調(diào)用服務(wù)的客戶端代碼。在集成框架中，部分參與集成的系統(tǒng)既充當了服務(wù)提供者的角色，又充當了服務(wù)消費者的角色。如“教務(wù)資源管理系統(tǒng)”一方面為其它信息系統(tǒng)提供成績查詢等服務(wù)，同時也是學生基本信息查詢、教師基本信息查詢等服務(wù)的消費者。此外，人力資源管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、學生資源管理系統(tǒng)等也是既擔當服務(wù)提供者，又擔當服務(wù)消費者的角色。

3)服務(wù)注冊中心

它是可搜索的服務(wù)描述注冊中心，服務(wù)提供者在此他們的服務(wù)描述。在綁定開發(fā)或執(zhí)行期間，服務(wù)消費者查找服務(wù)并獲得服務(wù)的綁定信息(在服務(wù)描述中)。當然，服務(wù)消費者也可以從服務(wù)注冊中心以外的其它來源得到服務(wù)描述，例如校內(nèi)本地文件、FTP站點、Web站點等。服務(wù)描述可以使用多種不同機制到多個服務(wù)注冊中心。通常有學校內(nèi)部應(yīng)用程序、門戶網(wǎng)站等專用UDDI節(jié)點。

這些注冊中心針對不同的應(yīng)用類型，根據(jù)服務(wù)訪問者的權(quán)限對服務(wù)描述進行分類屏蔽訪問。如校內(nèi)私有UDDI注冊中心，可將校內(nèi)所需涉及各部門、學院、研究所的資源和業(yè)務(wù)功能的Web服務(wù)到這類UDDI節(jié)點。這些UDDI位于防火墻之內(nèi)，允許服務(wù)者對他們的服務(wù)注冊中心和它的訪問權(quán)、可用性以及要求有更多的控制。還有是校外公有UDDI注冊中心：由各部門、學院、研究所或個人，可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找和使用的Web服務(wù)需到這類公有UDDI節(jié)點。它們位于服務(wù)提供者的防火墻之外，處于公眾網(wǎng)絡(luò)上，比如IBMUDDIBusinessTest。

5結(jié)束語

傳統(tǒng)整合高校教育資源系統(tǒng)的集成方式不能方便、低投入地實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的集成，難以適應(yīng)現(xiàn)代高校資源業(yè)務(wù)變化需求。SOA架構(gòu)具有與軟件和平臺無關(guān)、松耦合的特性，提供了一種解決資源系統(tǒng)之間的“信息孤島”問題的服務(wù)模式。運用SOA構(gòu)架，實現(xiàn)高校教育資源系統(tǒng)的集成和軟件復(fù)用，將有利于推進高校數(shù)字化校園的建設(shè)進程。因此，基于SOA的集成架構(gòu)具有很好的發(fā)展前景，是未來信息化校園發(fā)展的一個重要趨勢。

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