基于SOA的校園信息系統(tǒng)研究初探

1 引言

在信息技術高速發(fā)展的今天，信息化管理成為很多企業(yè)單位的迫切要求。對于一個大型中學來說，在教學手段和教學層面逐步擴展的前提下，更加需要一個完善的數字化信息平臺。這一平臺應當面向學生、教師、家長等多種角色，并提供有差異性且有足夠深度的相關服務和業(yè)務。

面向服務架構(Service Oriented Architecture SOA , )的設計目標是以服務為基礎, 通過服務的交互來實現系統(tǒng)動態(tài)、松耦合集成, 極大地降低了復雜性與成本。數字化校園的業(yè)務服務面向大量復雜的數據，要求整合異質、異構信息資源, 而SOA正能為用戶提供多樣化、個性化的信息服務。

2 SOA簡介

SOA是一種架構模型，它可以根據需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用。服務層是SOA的基礎，可以直接被應用調用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。SOA提供了這樣一種框架：一個系統(tǒng)上的軟件可以安全而且可靠地提出請求并獲得其他系統(tǒng)上的計算資源，而不再需要一臺中央服務器來管理和控制整個端到端的網絡。SOA從根本上突破了客戶機/服務器模式。

SOA的關鍵是“服務”的概念，W3C將服務定義為：“服務提供者完成一組工作，為服務使用者交付所需的最終結果。最終結果通常會使使用者的狀態(tài)發(fā)生變化，但也可能使提供者的狀態(tài)改變，或者雙方都產生變化”。在面向服務(SOA – Service Oriented Architecture)的應用體系中，是實現以人為本的‘服務’的為核心的。網絡技術的發(fā)展宗旨都是力求使得客戶的到的服務 – 擁護體驗User experience更方便的得到。

SOA是一種構造分布式系統(tǒng)的方法，它將業(yè)務應用功能以服務的形式提供出來，以便更好的復用、組裝和與外部系統(tǒng)集成，從而降低開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。

 

3 背景

本系統(tǒng)針對一個大型中學，該中學的班級構成，包括有高中部、初中部、實驗班等多層級多班級的結構，且高中高年級按科目分班。教師按所教科目歸屬個教研組，并根據層級不同，賦予相應的權利和義務，兼任行政職務的教師在教研組內僅享“零行政權力”，負責宿舍管理的教師直接對學生形成垂直管理和交流，與各班主任保持平行聯絡和交流。對于家長，系統(tǒng)應當提供足夠多的信息服務和作為交流平臺的功能，保持關注學習狀態(tài)和心理狀態(tài)的聯絡。

學校的信息管理系統(tǒng)涉及多角色多部門，內容覆蓋面廣，系統(tǒng)建設的目標是提供給學生、教師、家長等角色保證實時和安全的服務和后臺管理人員的透明管理。另外，為應變不可預期的變化，應當保證系統(tǒng)的擴展功能。

在web服務的前提下，運用以服務為基礎的SOA可以實現快速安全的信息傳輸和業(yè)務傳送，通過服務的交互來實現系統(tǒng)動態(tài)、松耦合集成,可以有效地降低了復雜性與成本。

4 SOA 的體系結構

面向服務的體系架構中共有3 種角色, 它們分別是服務提供者、服務請求者和服務注冊中心。其中服務提供者負責服務功能的具體實現, 并通過注冊服務操作將其所提供的服務發(fā)布到服務注冊中心, 當接收到服務請求者的服務請求時, 執(zhí)行所請求的服務。服務請求者則是服務執(zhí)行的發(fā)起者, 首先需要到服務注冊中心中查找符合條件的服務,然后根據服務描述信息進行服務綁定ö調用, 以獲得需要的功能。而服務注冊中心則用來提供服務提供者注冊服務、提供對服務的分類和查找功能, 以便服務請求者發(fā)現服務(見圖1)。

圖1　SOA 體系結構模型

4 服務建模

基于SOA的校園信息系統(tǒng)服務建模，其框架主要由系統(tǒng)管理員（在本系統(tǒng)中沒有重點介紹）、學生、老師和學生家長4 部分組成。服務之間是通過登錄和系統(tǒng)反饋，交流信息，發(fā)布信息 、查找信息 和共享信息 等接口和操作關聯起來的。這些接口和操作建立在規(guī)范的描述語言之上,并且獨立于特定的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言,使得SOA 框架具有松散耦合、位置透明、協議獨立等特點。本文根據SOA 的體系結構 ,提出了基于校園信息服務模型,如圖二所示。該模型運行的主要過程分為2 個階段。

圖二 基于SOA的校園信息系統(tǒng)服務建模

　 (1) 用戶登錄系統(tǒng)和系統(tǒng)反饋給用戶相應的功能階段。首先,學生、老師和學生家長均可以根據個人已有的賬戶密碼對系統(tǒng)提出登錄申請，系統(tǒng)經過審核通過后反饋給各用戶對應于賬戶密碼的功能，由此形成了系統(tǒng)與用戶之間經過封裝的接口模塊、封裝的粒度、資源的服務時間、安全級別及服務信息等。在該模塊中經過給內部協商完成后,系統(tǒng)按照一定的規(guī)則將該系統(tǒng)資源信息進行封裝并與系統(tǒng)資源服務的用戶進行協商。然后,個服務用戶通過對系統(tǒng)進行訪問而獲得相應的資源服務

(2) 用戶對服務資源的使用階段。首先,學生，老師或者學生家長通過向系統(tǒng)提交申請獲得服務后可以在各自的平臺上提出相應的資源使用的請求,系統(tǒng)接到請求后,交由各自對應的平臺進行分析,并根據分析結果反饋給服務用戶相應的功能。因為系統(tǒng)在設計過程中已經對應三個主要對象將系統(tǒng)功能或分為三大不同的模塊,所以當系統(tǒng)服務器接到來自服務用戶請求的時候只需要把相應的模塊交由相應的服務用戶，用戶再可以對相應子模塊進一步處理。（例如，當學生登錄服務系統(tǒng)后對系統(tǒng)提出請要要查詢某某學年的學習成績或者選課情況，系統(tǒng)只需要將學生的功能模塊反饋給學生，然后再由學生功能模塊中的查詢功能模塊實現學生的查詢請求，這其實就是一個父子模塊調用的設計過程）。又由于在系統(tǒng)資源的使用過程中,各服務用戶之間難免存在著各種各樣的問題,因此,各在專有的模塊之間又需要設計有一個可以讓不同用戶間實現相互的交流和協作的交流平臺（例如學生可以通過交流平臺對老師提出教學疑問，老師可以通過交流平臺對學生的疑問作出相應的解答），從而使得系統(tǒng)資源得到充分的利用。

 5 集成框架

 基于SOA的原則和思想, 下面提出一種針對該系統(tǒng)的集成框架, 如圖所示分應用層、業(yè)務流程層、 服務核心層和組件層四個層次。

                        

圖三 基于SOA的校園信息系統(tǒng)集成框架

（1）表示層

負責處理校園信息化系統(tǒng)與校園內外用戶的接口及相關的組件，涉及系統(tǒng)的各層級使用者。信息門戶給用戶提供了一個統(tǒng)一的但又個性化的界面, 為學生、教師、家長提供相應的入口和個性化系統(tǒng)服務信息。通過它可以訪問系統(tǒng)的各種不同的服務, 同時可以為業(yè)務流程層提供授權認證權限、信息的傳輸。

（2）業(yè)務流程層

集成了各種業(yè)務規(guī)則和邏輯, 提供服務請求者統(tǒng)一權限認證和活動監(jiān)控。這一層側重在業(yè)務支持上, 通過通用和標準的對象和服務模型, 可以在這一層上定義各個服務的業(yè)務流程, 并能夠靈活調用各個功能模塊。

（3）服務核心層

該層主要負責將系統(tǒng)資源通過平臺提供的web services接口封裝為服務的形式發(fā)布到資源注冊中心供用戶使用，并對資源進行相應的維護、管理和定期清理刷新。包括通用的服務功能，如注冊認證、授權管理、資源搜索、學習服務、宿舍管理、成績管理、查詢服務等。另外,為了適應未來對系統(tǒng)的升級和擴展需要增加了一個業(yè)務擴展功能。實際上這一層可以看成是一個Web Services 容器, 處于核心地位，還負責服務質量和安全管理功能, 保證安全的訪問。

（4）組件層

這一層實現校園現有和正在開發(fā)系統(tǒng)的接口數據格式的統(tǒng)一、數據庫和文件系統(tǒng)數據的統(tǒng)一，為面向服務的信息平臺提供基礎的資源和協議。包括平臺所有的基礎數據庫和業(yè)務數據庫，如注冊信息存儲等；以及原有的可用系統(tǒng)組件。

5              系統(tǒng)的集成

在做好整體規(guī)劃后，可以從一個關鍵服務開始，實現獨立的web服務，在進一步按照SOA的思路，實現逐步的整合，一步步完善系統(tǒng)平臺。

基于SOA 的集成方法需要把所有不同的系統(tǒng)封裝成web 服務。經過封裝后的應用系統(tǒng)可以在注冊服務中心發(fā)布，實現Web服務的映射并進行管理。可以使用相關的資源封裝模板進行封裝，根據模板提供的組件和接口完成數據到業(yè)務的映射和封裝，實現資源發(fā)布。針對學校可能存在部分舊系統(tǒng)的情況，根據不同的性質進行新的集成和修改實現封裝。同時，對于數據庫進行整合和清理，保證數據來源的有效性和一致性。

6   結束語

   SOA 為校園信息系統(tǒng)應用集成提供了理想的集成框架, 在應用層通過Web Service 實現松散的應用集成, 能夠滿足各種信息集成要求, 體現了松散耦合、位置透明、協議獨立的特點, 能夠支持隨需應變的動態(tài)業(yè)務需求,很好地解決了傳統(tǒng)校園信息應用系統(tǒng)集成存在的問題。上層設置服務總線利用面向消息的中間件技術實現服務的路由、編排、安全管理、事務管理等功能, 將面向應用的集成轉到面向服務的集成。這就意味著在不用對現有的企業(yè)系統(tǒng)作修改的前提下, 系統(tǒng)可對外提供Web服務接口, 為學校管理學生老師和學生家長三方都能取得良好的效果。總之, SOA簡化了IT 的計算環(huán)境, 其兼容性、互通性以及最終實現的商務自主的能力, 滿足了高度動態(tài)的學習環(huán)境。

參考文獻

[1]白鶴，趙靜，新一代企業(yè)管理信息系統(tǒng)的SOA集成設計，

[2]馮建文，基于SOA的校園信息系統(tǒng)集成研究， 數據庫與信息管理，2008年

[3]李永鋒，趙小明，面向服務的旅游資源信息服務框架結構，合肥工業(yè)大學學報，2008.4第31卷第4期

[4]王明倩，鄒紅霞，吳涢暉，基于SOA構建可擴展的教務管理信息系統(tǒng)，裝備指揮技術學院學報，2007.12，第18卷第6期

[5]與生俱來的SOA取代EAIhttp://www.anrison.org/wenzhang.asp?M_left=4&id=6284

[6]以服務為中心的企業(yè)整合－案例分析

http://java.ccidnet.com/art/3755/20060314/476513_1.html

[7]IBM SOA Homepage, http://www-306.ibm.com/software/solutions/soa/

[8]IBM Process Integration Homepage,

 http://www-306.ibm.com/software/sw-bycategory/subcategory/SW920.html