基于SOA模式的南华大学数字化校园

刘焕华　卢银

摘要：该文首先描述了南华大学数字化校园基本特征和建设目标，分析了南华大学数字校园的现状，提出了用IRP规划方法进行数字校园顶层设计和采用了面向服务的体系架构的数字化校园建设模式。简单描述了面向服务的相关概念技术以及面向服务的解决方案。在此基础上分析了数字校园的体系结构，技术架构和服务的体系结构。对下一步数字校园要做的工作进行了简单描述。

关键词：数字校园；面向服务的体系结构；服务；WEB服务；企业信息集成

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）07-1711-04

数字化校园最早的概念来源于克莱蒙特大学教授凯尼斯.格林（Kenneth Green）发起并主持的一项大型项目“信息化校园计划”（The Campus Computing Project）[2]。数字化校园就是利用现代计算机技术，网络技术，通信技术以及信息技术对校园的环境，实现从环境（ 包括实验室、教室、设备等），资源（ 如公文、图书、讲义、课件等），到活动（ 包括教学、科研、管理、服务、办公等） 的全部数字化，用现代科学方法对信息资源进行整合，最终的目的是把传统校园建设成摆脱时空限制的面向学校，面向社会的虚拟大学。南华大学进行了长期的信息化建设，实现了网络基础设施覆盖（有线，无线），以及众多的核心的业务支撑系统：教务系统，OA系统，研究生系统，一卡通系统，监控平台。基本上实现了南华大学实体和流程的数字化，近两年是南华大学数字化校园系统集成，应用集成和信息集成这样一个三重交叉阶段。一方面存在着数据分散、数据源不唯一、核心系统难以对接、数据的分析不共享，形成了众多的信息孤岛需要进行应用系统集成。另一方面校级应用系统尚未构建需要进行应用集成；再者随着高校信息化的快速发展， 用户对于信息化的需求越来越高， 从原来的局部信息管理发展到跨部门的业务流程整合与决策支持，从简单的信息发布发展到整合的、个化的、主动的信息服务， 信息集成业是势在必行。

1 南华大学数字校园的基本特征以及建设目标

1.1 南华大学数字校园特征

应用系统集成和信息集成阶段同事进行是一种挑战也是一种机遇。数字化校园建设后要使数字校园成为高校不可或缺的有机组成部分，为我校培养高素质的毕业生和创造出优秀的科研成果服务.规划中的南华大学校园具有以下特征：1）以构建更贴近现实校园虚拟空间为重心，重点实现跨部门的校级业务系统建设；2）以信息资源的开发、共享、利用为目标建设信息系统， 充分发挥信息资源的作用。数据不等于信息，数据是提供信息的前提，只有对已有的数据进行统计、分析、挖掘、评价，才能提炼出有用的信息，将信息看成基础资源像师资，以及其他硬件环境一样，让其发挥相应的作用，为学校的决策与发展服务。3）以用户的需求为驱动来组织信息资源与服务，以往的系统集成，应用集成是以系统功能，业务流程为驱动，而信息集成以用户的信息需求为导向，用户也是数字校园最终的服务对象。

1.2 南华大学数字校园建设目标

南华大学数字校园建设的总体目标是通过IRP（Information Resource Planning）的顶层设计与规划， 构建关联整合的信息系统和有机集成的支撑环境， 为用户提供个性化的贴切服务。在顶层设计与规划的指导下采用分层建设思路，具体可以分解为下面几部分。

1）有机关联的IT生态环境。关联的应用环境是核心是实现跨系统的流程整合、内容整合的关键所在。

2）集成的数据环境。集成数据环境为业务系统和最终用户提供方便、高效、安全的数据存储和访问服务.

3）以人为本的用户环境。建立个性化的用户环境和按需访问的用户界面， 为用户提供个性化的贴切服务， 户登录进入数字校园后， 展现在用户面前的是用户希望看到的和有权看到的信息与服务。

2 面向服务的数字校园

为了使企业的应用系统能快速响应业务需求的变化，解决信息的孤岛问题，96年Garnter公司提出了SOA概念模型，在当时环境和技术条件下，SOA只是被当做一种软件模型的原则被提出来。Bloomberg提到SOA的实现原则有：1）业务驱动服务，服务驱动技术。2）业务敏捷是最基本是业务需要。3）一个成功的SOA总在变化中。

2.1 SOA参考模型

文献[7]描述了SOA体系中的三个参与者，服务提供者，和服务消费者，以及与之相关联的三个基本操作，发布，查找，和绑定。

服务提供者：它是一个可通过网络寻址的实体，接收和执行来自使用者的请求。将自己的服务和契约发布到服务代理中心，以便服务服务消费者查询。

服务代理者（服务注册中心）：它为服务的发现提供支持，包括一个可用服务信息存储仓库，并提供接口供服务消费者提供查询。

服务消费者：它是一个应用程序或者应用程序的一个模块，它主动向UDDI中心查询所需要的服务，绑定所需要的服务，按照契约执行服务。

2.2 服务的基本特征和优势

2.2.1 服务的基本特征

服务自治：服务与服务之间不存在上下文的依赖关系；服务的接口是服 务边界，服务通过服务接口外界隔离，外部的变化不影响服务接口以内；同时服务的接口又是服务与外界沟通的唯一途径，服务通过接口发布自身实现的功能，外部的服务通过接口实现对它的调用。

服务的松耦合：松耦合隐藏了位置的透明，基于协议的的消息交换特点。

服务的互操作：松耦合隐藏了服务环境异构，服务重用等特点。服务使用服务接口作为边界隔离服务内部的环境异构，通过多协议接口实现服务间通讯协议的环境异构，从而实现异构环境下服务互操作，并以此为基础实现服务复用。

2.2.2 SOA的优势

现有IT资产的重用：服务是SOA的核心概念，它是一种对现实业务的抽象。服务可以是对现有相关业务功能和业务数据进行抽象而得到的接口，而与这些资源所处的IT环境完全没有关系，最大限度地重用了现有资源。

减少成本：在业务发生变化以及在需要引进新的流程的时候通过重组和重用现有服务库里面的服务达到减少信息化成本；

更贴近现实的业务流程：在以往的业务流程建模中都是以功能为导向的建模方式，这样系统分析师和业务人员之间会产生较大的代沟导致软件制约业务人员不能达到很好的效果。而如今的以业务流程为中心的建模方式能更好地体现现实中的业务需要，另一方面也更容易根据业务需求改变现有流程以及对业务流程的监控。

2.3 web服务关键技术

2.3.1 SOA与web服务的关系

面向服务的体系架构SOA与web服务[10]是不同层面上的两个概念，SOA是一种概念模型而web服务是技术层面上的概念[11]，从某种角度来说web服务是实现SOA这种概念模型的一种特定的技术，SOA本身没有规定任何与技术相关的东西，在SOA这个概念提出后很长一段时间里没有相关的技术作为支撑，一直也被束之高阁。随着计算机技术特别是web技术的发展，SOA才真正的落到实处，还有这迅猛发展态势，于今被公认为构建未来企业应用的主流架构。

2.3.2可扩展性标记语言（XML）

XML是一种类似于HTML的文本标记语言，是一种简单的数据描述语言，使用用户自定义的标签来描述数据，因为XML的简单易用性，逐渐成为网络数据传输的标准。也是整个web服务实现的基础。XML以纯文本的形式存储，是一种独立于软硬件的数据存储方法，通过这种方法能够很容易实现异构平台的数据传输和交换。

2.3.3简单对象访问协议（SOAP）

SOAP是一种基于XML之上的，在松散环境下分布式环境下交换结构化信息的轻量级通信协议。

2.3.4 Web服务描述语言（WSDL）

WSDL是一种基于XML的描述WEB服务的语言。通过WSDL文档，可以描述WEB服务提供的功能服务交互的消息格式，以及WEB服务的位置。这样服务消费者只需要认知WSDL文档，而无需知晓具体服务的实现细节，屏蔽掉了服务的实现技术，实际运行环境等特点。通过WSDL的接口实现了服务的重用。

2.3.5 统一描述，发现和集成（UDDI）

UDDI（Universal Description， Discovery and Integration）统一描述，发现和集成.UDDI[10]是一种规范，它主要提供基于Web服务的注册和发现机制，为Web服务提供三个重要的技术支持：①标准、透明、专门描述Web服务的机制；②调用Web服务的机制；③可以访问的Web服务注册中心。

2.3.6 业务流程执行语言（BPEL）

BPEL（Business Process Execution Language）即业务流程执行语言，是一种使用XML编写的编程语言。用于描述自动化业务流程，也曾经被称作WSBPEL和 BPEL4WS。

3 数字校园的总体规划和体系结构

3.1数字校园的体系结构

数字校园的实施包含了网络基础设施、系统支撑平台、应用平台、公共应用、信息门户等建设内容， 以及信息化保障体制、信息化标准与管理规范等信息化保障。并且整个架构基于SOA 的体系架构构建， 整个数字校园由5层构成， 分别是网络基础设施层、应用支撑平台、IRP（Information Resource Plan） 应用平台、公共服务应用层、信息门户，以及跨越各层次的信息安全体系、标准规范体系， 和整个体系的运行服务管理， 如图2所示。

第一层是“网络基础平台”：网络基础平台是数字校园最最基础的平台，这条路就像是我们的高速公路，没有公路车辆是无法行驶的，同样的没有这条数字高速公路，数字资源也会像一潭死水无法行驶。

第二层为“应用支撑平台”：如果说最内圆的“网络基础平台”是应用系统的硬件基础，那么这一层就是应用系统的的软件基础。

第三层为“IRP应用平台”：包括用户管理，身份认证，权限管理，数据交换

第四层“公共信息服务系统”：包括各个以部门为主导建设的信息管理系统，OA系统，教务系统，研究生系统等和跨部门的校级应用系统比如迎新系统，后勤系统。

最上层“个人门户”：这里是应用聚集的展现窗口，个性化门户的设置，单点登录漫游。

3.2数字校园的技术架构

南华大学数字校园的理念是通过IRP在统一的标准前提下对我校进行信息集成， 南华大学选用了面向服务的体系架构（SOA）的思想来建设我校数字校园的整体架构。这个技术架构有以下显著特点：1）基于SOA的整体架构具有很好的前后兼容性，一方面可以对已经建成的IT资源进行无缝整合，另一方面还具有技术的先进性， 技术的改进不会严重影响数字校园的整体架构；2）能适应我校业务的变化，通过对抽象出的服务进行重排，可以根据业务的需求，重新组织计算资源，真正摆脱应用系统对业务变革的约束。3）在这个架构上，应用系统之间的通信都在ESB[ 5， 6]平台上实现。系统通过把自己部分的业务通过封装成服务的方式注册到统一的ESB平台供其他应用调用，需要这个服务的系统通过调用ESB平台上的服务系统来订阅服务，ESB通过统一的注册、提供订阅、服务路由等对服务进行集中统一管理， 在SOA中系统服务订阅与EAI有根本的区别， 它不是简单的点对点的消息交换， 而是在SOA 的统一协调管理并通过统一的服务系统提供。SOA 是集成和整合的发展及趋势， 基于SOA 架构的技术架构如图3所示。

这个技术架构由如下部分组成： SOA 架构、共享数据中心、统一的数据访问服务、ESB 总线、信息门户、面向用户的一体化信息服务和移动办公技術等。

1） SOA体系架构。实现对应用系统的高度整合， 搭建在这个平台之上的数字校园具有广阔的可扩展性和可适应性的特点。

2） 共享数据中心。共享数据中心按照IRP的规划方法，按照主题数据库和业务数据库对所有的数据进行统一管理， 并通过数据标准、元数据管理、代码管理、主题管理等手段， 实现了数据的准确性和标准化。

3） 数据访问服务层。通过统一的数据访问服务层实现应用程序与具体的源数据相分离，屏蔽数据源的具体位置和实现技术，使得系统具有更强的可适应性。

4） 应用系统。供业务人员使用，同时向其它系统提供了信息服务的接口， 使得应用系统之间可以共享信息和服务。

5）ESB 总线。通过标准的接口将各种应用系统提供的服务集成在一起， 形成统一的对外信息服务。

6） 一站式服务体验。用户可以按需定制、订阅、管理个人门户中的信息内容， 实现集成化的内容管理和应用聚集。

4 结束语

南华大学数字校园建设的总体目标是通过IRP的顶层设计与规划， 构建关联整合的信息系统和有机集成的支撑环境， 为用户提供个性化的贴切服务。目前，我校数字校园建设的主体项目都已经建设完成， 包括： 信息门户、协同办公系统、即时通讯、共享数据中心、一卡通系统以及各应用系统的改造和完善。接下来是进一步的统筹规划、逐步实施， 使我校数字校园建设日臻完善，最终实现我校教育的全面信息化和现代化。

参考文献：

[1] 杨汉东.如何消除集团管理中的信息孤岛.IT时代周刊，2004（05S）：65.

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[4] 钟守真，李培，李月琳.信息资源管理概论[M].天津：南开大学出版社，2000.

[5] 蒋东兴.新一代数字校园的数据环境建设[J].教育信息化，2007（5）.

[6] Thomas Erl.SOA服务设计原则[M].郭耀，译.北京：人民邮电出版社，2009.

[7] Jason B loom berg.面向服务架构（ SOA ）的原则[EB/OL].http：//www.umlchin a. com/News/C ontent/39.h

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