（教育技术学专业论文）基于soa的教育资源系统整合的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 ! i i i ii iii i 一i 曼! 曼曼曼曼曼曼皇! 曼 摘要 目前大多数高校内部的教育资源系统由于开发工具、平台的异构性和紧耦合性逐 渐形成了所谓的“信息孤岛 。如果采用传统方式来整合现有的教育资源系统会造成周 期长、投入大等问题，s o a 以其高度的抽象性和灵活性迅速得到业界的认同，也为高 校教育资源系统整合提供了很好的解决方案。 针对这种发展趋势和现状，论文首先对s o a 的基本概念和体系结构进行了一定的 研究，从模型的每一部分入手分析其工作原理，分析了w e bs e r v i c e 作为s o a 实现技 术的不足之处，阐明了s c a 和s d o 的优势，并对其进行了研究，为整合架构的设计 提供理论依据。 在上述工作的基础上，论文设计了一个基于s o a 架构思想、采用s c a 和s d o 相 结合的系统整合架构模型，并深入分析了各层采用的实现技术和关键因素，阐明了整 合架构松散耦合、灵活敏捷的特点。 然后，论文设计了基于s o a 的教育资源整合系统，通过整合学院和学校现有的系 统，实现对学院各种教育资源的统一、规范化管理。具体内容包括，分析并设计了系 统的总体功能结构，包括各模块所要实现的功能；引入了基于角色访问控制( i 出a c ) 技 术的权限管理体系，以便于系统的用户管理及功能扩展；依据学习对象元数据规范 ( c e l t s 3 ) 和教育资源建设技术规范( c e l t s 4 1 ) 对系统的数据模型进行了分析和设 计，对教育资源的属性进行了规范化描述。 最后，论文基于面向服务的分析与设计思想，详细阐述了系统的实现过程，包括 服务发现、服务规约以及服务模块的划分、构建与组装。 关键词：s o a ；教育资源；系统整合；s c a ；s d o 西南交通大学硕士研究生学位论文第| | 页 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，m o s to fc a m p u s se d u c a t i o n a lr e s o u r c es y s t e mh a sg r a d u a l l yf o r m e da s o c a l l e d ”i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”b e c a u s eo ft h eh e t e r o g e n e i t yi np l a t f o r ma n dd e v e l o p m e n t t o o l s i fw es t i l li n t e g r a t et h es y s t e m si nat r a d i t i o n a lw a y , i tm a yl e a dt oh i g hc o s ta n dw a s t e o ft i m e s o aw i t hi t sh i g hd e g r e eo fa b s t r a c t i o na n df l e x i b i l i t y , h a sw i nt h ep r a s ei n t h e i n d u s t i a lf i e l da n db e c o m et h ep r e f e r e n t i a lw a yf o rc a m p u s se d u c a t i o n a lr e s o u r c es y s t e m i n t e g r a t i o n i nv i e wo ft h i ss i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d s ，t h eb a s i cc o n c e p t i o na n da r c h i t e c t u r e o fs o ai sf i r s t l yd i s c u s s e d t h e nt h i st h e s i sa n a l y z e st h ed i s a d v a n t a g eo fw e bs e r v i c ea sa n i m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g y o fs o a ，a n dp o i n t so u tt h ea d v a n t a g eo fs c aa n ds d o p r o g r a m m i n gm o d e l o nt h eb a s i so ft h ew o r km e n t i o na b o v e ，t h i st h e s i sd e s i g n sas y s t e mi n t e g r a t i o n f r a m e w o r kb a s e do ns o a 、i t hs c aa n ds d oa si t si m p l e m e n t a t i o n ，a n a l y s e st h et e c h n o l o g y f o re a c hl a y e ro ft h ei n t e g r a t i o nf r a m e w o r ki nd e p t h ，a n dc l a r i f a y st h ef e a t u r e so ft h e i n t e g r a t i o nf r a m e w o r k t h e n ，i no r d e rt oi n t e g r a t et h ee x i s t i n gr e s o u r c es y s t e m ，t h i st h e s i sd e s i g n sa ne d u c a t i o n a l r e s o u r c ei n t e g r a t i o ns y s t e mb a s e do ns o a ，r e a l i z i n g au n i f i e dr e s o u r c em a n a g e m e n t p l a t f o r m t h i st h e s i sa n a l y z e sa n dd e s i g n st h ew h o l ef u n c t i o n a ls t r u c t u r eo ft h es y s t e ma n d t h ef u n c t i o nt h a te a c hm o d u l es h o u l di m p l e m e n t t h es y s t e m sa u t h o r i t ym a n a g e m e n ti s b a s e do nt h er o l eb a s e da c c e s sc o n t r o l ( r b a c ) ，w h i c hi sc o n v e n i e n tf o rt h ee x p a n s i o no f t h es y s t e m a c c o r d i n gt ot h ec e l t s 3a n dc e l t s 一41s p e c i f i c a t i o n ，t h i st h e s i sa n a l y z e sa n d d e s i g n st h ed a t am o d e lo ft h es y s t e m ，s t a n d a r d i z e s t h ed e s c r i p t i o no ft h ep r o p e r t yf o r e d u c a t i o n a lr e s o u r c e a tl a s t ，b a s e do nt h es e r v i c e o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g n ，t h ep r o c e s so fs y s t e m s i m p l e m e n t a t i o ni s d e s c r i b e di nd e t a i l si nt h i st h e s i s ，i n v o l v i n gs e r v i c e - f e n d i n g ，s e r v i c e s p e c i f i c a t i o n ，a n ds e r v i c em o d u l ed i v i s i o n ，c o n s t r u c t i o na n di m p l e m e n t a t i o n k e yw o r d s ：s o a ；e d u c a t i o n a lr e s o u r c e ；s y s t e mi n t e g r a t i o n ；s c a ；s d o 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 3 页 索引 英文缩略表： 1 a p ha p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e 应用程序编程接口 2 b p e l ：b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g e 业务流程执行语言 3 c e l t s ：c h i n e s ee l e a m i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d s 中国网络教育技术标准 4 d a s ：d a t aa c c e s ss e r v i c e数据访问服务 5 d t d ：d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n文档类型定义 6 e j b ：e n t e r p r i s ej a v a b e a n企业级j a v a 组件 7 i d e ：i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t 集成开发环境 8 i e e e ：i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c se n g i n e e r s美国电气和电子工程师协会 9 j 2 e e ：j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o nj a v a 2 平台企业版 1 0 j m s ：j a v am e s s a g es e r v i c ej a v a 消息服务 1 2 j d b c ：j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t yj a v a 数据库链接 1 3 脱：j a v ap e r s i s t e n c ea p ij a v a 持久化应用程序编程接口 1 4 j s p ：j a v as e r v e rp a g e s一种动态网页技术标准 15 l d a p ：l i g h t w e i g h td i r e c t o r ya c c e s sp r o t o c a l轻量目录访问协议 1 6 l o m - l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a 学习对象元数据 1 7 m v c ：m o d e lv i e wc o n t r o l l e r模型视图控制器 18 o s o a ：o p e ns e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e开放s o a 合作组织 1 9 r b a c ：r o l e b a s e da c c e s sc o n t r o l基于角色的访问控制 2 0 r d b ：r e l a t i o n a ld a t a b a s e关系型数据库 21 r m i ：r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n远程方法调用 2 2 r p c ：r e m o t ep r o c e d u r ec a l l远程过程调用 2 3 s c a ：s e r v i c ec o m p o n e n ta r c h i t e c t u r e服务组件架构 2 4 s c d l ：s e r v i c ec o m p o n e n td e f i n i t i o nl a n g u a g e服务组件定义语言 2 5 s d o ：s e r v i c ed a t ao b j e c t服务数据对象 2 6 s o a ：s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e面向服务的架构 2 7 s o a p ：s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议 2 8 u d d i - u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n 统一描述、发现和集成 2 9 u r l ：u n i f o 咖r e s o u r c el o c a t o r统一资源定位符 3 0 w s d l ：w 曲s e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g ew e b 服务描述语言 31 x m l ：e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e可扩展标记语言 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密囱，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“妒) 学位论文作者签名：保坚 日期：功白抖 指导老师签 日期：加纱厂珥 西南交通大学学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 论文研究了s o a 的设计思想和体系结构，分析了w e b s e r v i c e 作为s o a 实现技术 的不足之处和目前系统整合面临的困难，阐明了s o a 的编程模型：s c a 和s d o 的优 势。 在上述工作的基础上设计了一个基于s o a 架构思想，采用s c a 和s d o 相结合实 现的系统整合架构模型，并深入分析了各层采用的实现技术和关键因素，阐明了整合 架构松散耦合、灵活敏捷的特点。 论文设计了基于s o a 的教育资源整合系统，以期整合学院和学校现有的系统，实 现对学院各种教育资源的统一、规范化管理，并对教育资源进行了标准化描述，最后 对系统的部分功能模块进行了实现，为今后s o a 在教育资源系统建设中的应用提供理 论和实践依据。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：p 氖k 日期：钧口六叶 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 目前国内大多数高校内部的教育信息资源管理系统主要由以下一些组成：教务系 统，人力资源管理系统，学籍管理系统，图书管理系统，财务管理系统，网络课程平 台等，还有以宣传为主的学校门户，各院系、职能部门的网站等。开发工具、平台的 异构性和紧耦合性导致了大量的教育资源系统之间不能互联互通，资源共享与软件复 用性差【l 】，逐渐形成了所谓的“信息孤岛”。并且绝大多数教育资源系统都是功能固定 的，缺乏灵活性，无法适应教育事业业务不断扩展与变更的需求，许多部门单位投巨 资建起了自己的信息系统，但往往因为业务模式变化等原因，要求系统功能上有所变 更，系统却无法适应变化，只能再开发一个新的，永远处于一种新系统替代旧系统的 状态，而不能重用已有的系统。 如果采用传统方式来整合现有的教育资源系统会造成周期长、投入大等问题，同 时又缺乏统一标准，难以充分保证资源整合服务的有序化、精简化、最优化【2 j 。如何有 效地整合、开发教育资源系统，更好地重用已有模块，并且使这种重用可以不用考虑 各自运行平台和开发环境的差异，从而充分利用现有系统，加快软件开发速度、减少 开发成本，使高校信息化建设有序、健康地发展，已成为高校信息化建设的重要课题。 一种新兴的软件架构思想：s o a ( s e r v i c e o r i e m e d a r c h i t e c t u r e ，面向服务的架构) ，为 解决这些问题提供了一个很好的方案。 s o a 以其高度的抽象性和灵活性，无论是从软件开发的技术角度还是从资源的整 合角度，都有着诸多的优势。 1 从技术角度讲，s o a 提供了一个更加灵活的开发架构模式，使得软件企业无论 是开发方法、实现技术还是开发的效率都得到了革命性的变革。具体地讲，有如下一二 些优点： ( 1 ) 更好更快地应对变化：在s o a 架构中，服务提供者和服务使用者之间是松散 耦合的关系，对于系统的表示层而言，只能看到服务接口，至于接口内部的具体实现 细节不需要关心，当某个服务的内部结构和实现逐渐发生改变时，不会影响到其他服 务。 ( 2 ) 跨平台和重用性：基于标准接口，不同服务之间可以自由引用，而不必考虑所 要引用的服务在什么地方，处于什么平台，或者是由什么语言开发的。从而实现了真 正意义上的远程、跨平台和跨语言。s o a 通过松散耦合的服务组合来完成系统，因此 提供了更高层次的重用性。 ( 3 ) 易维护和良好的伸缩性：在s o a 架构中，服务提供者可以独立调整服务以满 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 曼曼蔓曼 一 。iiii ii i i i i 曼皇曼舅曼舅曼皇曼鼍曼曼曼舅曼曼 足新的需求，服务使用者则可以通过组合变化的服务来实现新的需求。服务提供者和 服务使用者的松散耦合关系及对开放标准的采用确保了系统的易维护性和良好的伸缩 性【3 】o 2 从资源的整合角度讲，s o a 可以基于现有的系统来开发，而不需要彻底重新创 建系统，并将获得如下几方面好处： ( 1 ) 利用现有资源，更快地实现整合：通过组合现有的服务，可以快速地开发新 的业务服务，更快地实现资源整合。 ( 2 ) 减少成本和加快产品上市速度：在s o a 架构中，各服务间是松散耦合的， 企业可以根据业务要求更轻松地使用和组合服务，以此来满足不同时期的需要，减少 成本。这种对现有服务的创造性重用，缩短了设计、开发、测试和部署产品的时间， 加快了产品的上市速度。 1 2 国内外研究现状 g a r t n e r 于1 9 9 6 年最先提出了s o a 的思想，但由于当时的技术水平和市场环境并 不具备真正实施的条件，因此在当时并未引起广泛关注。随着w e b 技术的兴起以及分 布式技术应用的深入，s o a 又重新得到了关注。近年来，国外众多公司和组织都开始 致力于s o a 及其实现技术方面的研究。i t 领域几乎所有的主流公司都在s o a 领域进 行深入研究，如微软、i b m 、o r a c l e 公司等，纷纷推出了用于帮助企业搭建s o a 架构 的软件产品。微软在n e tf r a m w o r k 的基础上，推出了i n d i g o 产品来支持s o a 架构。 i b m 推出了w e b s p h e r ep r o c e s ss e r v e r 、w e b s p h e r ei m e g r a t i o nd e v e l o p e r 等产品。此外 还包括b e a 的a q u a l o g i c ，t i b c o 的a c i t v e m a t r i x ，i o n a 的a r t i x 等等。这些产品的上 市，促进了s o a 的广泛应用，并己经有了经典案例。 2 0 0 5 年1 1 月3 0 日，i b m 、b e a 、o r a c l e 、s a p 、s y b a s e 等厂商，联合成立了一个 开放s o a 组织( o s o a ) ，发布了一项被称为服务组件架卡勾( s e r v i c ec o m p o n e n t a r c h i t e c t u r e ，s c a ) 的新规范【4 1 ( o 9 版本) 。s c a 以面向构件的方法，简化了客户的业 务逻辑编程，极大提高了应用的灵活性。而由i b m 和b e a 联合制定的规范s d o ( s e r v i c e d a t ao b j e c t ，服务数据对象) 则更进一步从数据对象上大大简化了开发。s c a 与s d o 一道，成为简化s o a 的应用程序开发新模式，让s o a 成为更容易落地的新技术与事 实标准。可以说，s o a 在国外正处于推广阶段【5 】。 国内对s o a 的研究起步较晚，虽然国内很多企业都已经开始了s o a 架构的开发， 但都没有提出完整的解决方案。国内针对s o a 的研究，主要体现在部分中间件产品上， 而基于s o a 的e s b 整体解决方案较缺乏，更多的是一些中间件产品和协同软件产品。 尽管如此，有些公司已经推出了一些与s o a 密切相关的软件产品。如： 1 中和威推出了国内首个支持s o a 架构的e s b 产品一i n t e r b u s ，方便了企业级信 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 曼i 一, i i i i l iii il一 _ii l 鼍皇曼舅舅曼曼皇曼皇曼曼皇 息系统的应用整合与服务【6 】。 2 近几年来，普元软件研发的p f i m a t o n e o s 产品，是基于j 2 e e 技术实现企业级 应用开发、运行、管理、监控、维护的中间件平台同，其开发与集成技术接近于国外 i t 巨头s o a 产品的水平。 3 上海( 复旦) 协达软件科技有限公司也在2 0 0 5 年推出了基于s o a 的协同软件和解 决方案。 目前国内用户对s o a 的应用开发还没有形成一定规模，即使是企业内部的应用整 合，使用s o a 的情况也不多。 1 3 本论文的主要研究工作 论文研究了s o a 的设计思想和体系结构，分析了w e bs e r v i c e 作为s o a 实现技术 的不足之处和目前系统整合面临的困难，阐明了s o a 的编程模型：s c a 和s d o 的优 势，设计了一个基于s o a 架构思想、采用s c a 和s d o 相结合的系统整合架构模型， 并在此基础上设计了基于s o a 的教育资源整合系统，最后对系统的主要功能模块进行 了实现，为今后s o a 在教育资源系统建设中的应用提供理论和实践依据。 论文的研究内容主要包括： 1 对我国教育信息化的现状及s o a 的国内外研究现状进行分析，探讨将s o a 引入 教育领域的优势，为s o a 的应用提供现实依据。 2 对s o a 的设计思想、协作关系、基本要素和参考模型进行了一定的研究，并从 模型的每一部分入手分析其工作原理。 3 从s o a 和w 曲s e r v i c e 之间的关系入手，分析了w 曲s e r v i c e 作为s o a 实现技 术的不足之处，阐明了s o a 的编程模型：s c a 和s d o 的优势。 4 研究s c a 和s d o 的基本原理，为整合架构的设计提供理论依据。 5 用分层的方式设计了一个基于s o a 架构思想、采用s c a 和s d o 相结合的系统 整合架构模型，并深入分析了各层采用的实现技术和关键因素，阐明了整合架构的特 点。 6 设计了基于s o a 的教育资源整合系统，以期整合学院和学校现有的系统，实现 对学院各种教育资源的统一、规范化管理。论文分析了系统各模块所要实现的功能， 依据学习对象元数据规范和教育资源建设技术规范对系统的数据模型进行了 分析和设计，对教育资源的属性进行了规范化描述，并基于面向服务的分析与设计， 详细阐述了系统的实现过程。 1 4 论文的组织结构 全文共分为五章，具体内容结构如下： 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第一章：绪论。主要介绍课题的研究背景及意义，国内外研究现状，论文的主要 研究工作和内容的组织结构。 第二章：s o a 相关技术研究。介绍了s o a 的基本概念、协作关系、基本要素和 参考模型，并通过分析w e bs e r v i c e 作为s o a 实现技术的不足之处，引出s o a 的编程 模型：s c a 和s d o ，并对其工作原理进行了研究。 第三章：基于s o a 的系统整合架构模型。在第二章理论研究的基础上，设计了 一个基于s o a 架构思想、采用s c a 和s d o 相结合的系统整合架构模型，并对各层采 用的实现技术和关键因素进行了详细的描述，阐明了整合架构的特点。 第四章：基于s o a 的教育资源整合系统的分析与设计。在第三章设计的整合架 构模型基础上构建该系统，并对系统的总体功能结构及各功能模块进行了分析与设计， 同时采用面向服务的分析与设计进行服务建模，最后依据学习对象元数据规范和 教育资源建设技术规范对系统的数据模型进行了设计，对教育资源进行规范化的 属性标注。 第五章：基于s o a 的教育资源整合系统的实现。阐述系统服务模块的划分、构 建和组装过程，并对系统的主要功能进行了实现。 最后，对全文进行总结，阐明论文的创新点，指出了不足之处，并对前景和进一 步的研究工作进行展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章s o a 相关技术研究 2 1s o a 简介 2 1 1s o a 的基本概念 s o a s 圳有很多定义，但基本上可以分为两类：一类认为s o a 主要是一种架构风 格；另一类认为s o a 是包含运行环境、编程模型、架构风格和相关方法论等在内的一 整套新的分布式软件系统构造方法和环境，涵盖服务的整个声明周期：建模开发整合 二部署运行管理【l 训。s o a 的关键是服务的概念，w 3 c 将服务定义为：服务提供者完 成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果l l 。 在s o a 的体系结构中，业务逻辑被封装为一系列服务，服务相对独立、可重用， 业务流程由服务组装而来。服务之间通过定义良好的接口和契约进行交互，接口和契 约采用中立的、基于标准的的方式进行定义，独立于实现服务的硬件平台、操作系统 和编程语言，这使得构建在不同系统上的服务能以统一的、通用的方式进行交互1 1 2 】。 s o a 本质上是种思想、架构风格，它超越了所有的具体技术( 如w e bs e r v i c e 技术) ，也超越了所有的具体架构( 如服务总线架构) ；同时s o a 也包容这些具体的技 术和架构i l3 | 。很多人把w e bs e r v i c e 等同于s o a ，认为只要采用了w e bs e r v i c e 就是s o a 了，这是错误的。w e bs e r v i c e 只是实现s o a 思想的一种具体的技术表现形式，然而 s o a 并不局限于w e bs e r v i c e 技术，还可以采用其他技术来实现( 如e j b 等) 。 2 1 2s o a 协作体系 面向服务的架构中的协作遵循“查找、绑定和调用”范例。其中服务使用者执行 动态服务定位，方法是查询服务注册中心来查找与其标准匹配的服务。如果服务存在， 注册中心就给使用者提供接口契约和服务的端点地址【1 4 】。如图2 1 所示： 图2 - 1 面向服务架构中的协作 s o a 的协作体系中包括三个角色：服务提供者，服务请求者，服务注册中心，角 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 曼曼曼皇曼皇皇曼曼曼曼皇曼舅曼i i _ri1i _ 曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼皇! 蔓! 皇曼 色间通过使用三种操作进行协作：p u b l i s h ( 发布) 操作，f i n d ( 查找) 操作和b i n d ( 绑 定) 操作。s o a 中的每个实体都扮演着服务提供者、服务请求者和服务注册中心这三 种角色中的某一种或多种【”】。他们之间的协作关系如下： 服务请求者根据需要使用服务。利用服务注册中心查找所需的服务，根据接口说 明并使用某种传输协议与服务绑定，真正使用、执行服务的功能。 服务提供者发布自己的服务，并响应对自身服务的请求。服务提供者将业务封装 为服务，发布到服务注册中心，通过向注册中心发布服务接口说明以供服务请求者发 现和访问服务。 服务注册中心，通常被称为服务代理，注册已经发布的服务，并对服务进行分类， 并为服务请求者提供搜索服务的功能。 2 1 3s o a 的参考模型 s o a 的参考模型如图2 2 所示，它将功能方面涉及的数据、对象、组件、业务流 程和界面等进行层次化，它描述的是s o a 环境中的各个组件及其之间的关系，是研究 和理解s o a 的一个重要内容。文献 1 6 】对s o a 的参考架构做了有益的探索，而 o a s i s ( t h eo r g a n i z a t i o nf o r t h ea d v a n c e m e n to fs t r u c t u r e di n f o r m a t i o ns t a n d a r d s ，结构化 信息标准促进组织) 也于2 0 0 6 年8 月通过了s o a 参考模型的第一个版本【1 7 】。这里参照 文献 1 客 的参考模型对s o a 进行理解。 表现层 p o r t l e t s j 一，6 质 量 服数 1 多 厂、企 务据 服务r )( ) ( 9 )( ) 业 架 * 服集 安构 务成 全和 总 、 商 统 用 复务 简务 图2s o 的参考模型 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 1 操作系统层。包含已构建好的应用程序，也叫遗留系统。 2 服务组件层。本层由那些负责实现功能的组件构成。组件的实现可能通过使用操 作系统层的应用程序来进行。如模型中所示，表现层和业务过程并不能直接访问组件 而只能访问服务【1 9 1 。 3 服务层。本层包括根据业务选择来公开的服务，它们可以独立存在或者作为合成 服务。 4 业务过程合成或编排层。在这一层中，通过配合、编排，服务被绑定成一个流程， 从而作为单独的应用程序而被共同使用。 5 表现层。采用p o r t l e t 或其他技术来使用服务。 6 集成( 企业服务总线e n t e r p r i s es e r v i c eb u s t 2 0 】，以下简称e s b ) 。e s b 采用“总 线”模式【2 1 】来管理和简化应用之间的继承拓扑结构，通过发现、路由、匹配和选择等 机制，支持服务之间的动态交互，解耦服务请求者和提供者。 7 基础架构。本层提供了监视、管理和维持诸如安全、性能等q o s 的能力。 8 数据架构和商业智能。本层提供统一的数据操作的能力，通过数据挖掘等技术对 数据进行分析，为企业决策提供准确的数据支持。 2 1 4s o a 的基本要素 s o a 包括包括以下三个基本要素，在实施s o a 的过程中必须满足这些基本要素。 1 松散耦合。指相互之间不互相依赖，主要包含三个方面的内涵： ( 1 ) 服务之间的松散耦合。指一个服务能够自己实现所提供的服务接口( 自包含) ， 不依赖于其他服务。通过较好的架构设计，用传统的现有的技术就可以满足这个要素。 ( 2 ) 接口与实现之间的松散耦合。w e bs e r v i c e 已经实现了这一点，对于用w s d l 定义的w e bs e r v i c e 的服务接口，既可以用j 2 e e 来实现，也可以用n e t 来实现。 ( 3 ) 业务组件和传输协议之间的松散耦合。指组件可以自由地绑定各种传输协议。 这是目前的业务组件还没实现的。如e j b 需要r m i 的传输协议，j m s 需要依赖j m s 的传输协议，w e bs e r v i c e 需要s o a p 的传输协议。 2 粗粒度。是说s o a 中服务的接口应该比面向对象的编程的a p i 要大一些，要更 接近用户的实际操作。 3 位置和传输协议透明。这是s o a 和目前面向组件编程最根本的区别。位置透明， 是指无论服务组件的实际位置u r l 如何变化，客户端的调用程序u r l 都不需要改变。 传输协议透明是指无论服务组件的传输协议如何改变，客户端的调用程序都不需要改 亦 2 2 1 xo 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 1 5s o a 与w e bs e r v i c e 根据2 0 0 3 年4 月的g a r t n e r 报道，针对s o a 与w 曲服务，y e f i m v n a t i s 就这个问 题是这样解释的：“w e b 服务是技术规范，而s o a 是设计原则。特别是w e b 服务中的 w s d l ，是一个s o a 配套的接口定义标准：这是w e b 服务和s o a 的根本联系。”【2 3 】 经研究表明，w e bs e r v i c e 是一个非常适合实现面向服务架构的技术【2 4 儿2 5 1 ，这主要归功 于w e bs e r v i c e 标准的成熟和应用普及。w e bs e r v i c e 建立在开放标准和独立于平台的 协议的基础之上，实现了松散耦合的和粗粒度的服务。w e bs e r v i c e 通过h t t p 使用一 种基于x m l 的协议s o a p ，以便在服务提供者和消费者之间进行通信。s o a p 是基于 x m l 的，x m l 是结构化的文本消息，文本消息也许是异构系统间通讯最好的消息格 式，符合s o a 强调的服务对异构后天宿主系统的透明性。服务通过服务描述语言w s d l 来描述接口，通过u d d i 这种语言无关的协议和注册中心进行交互以及查找服务，因 此可以动态改变一个服务的提供方而无需影响客户端的配置，外界客户端是根本不关 心访问服务器端的实现。w e bs e r v i c e 在很多层面满足s o a 的实现需要，所以使得w e b s e r v i c e 成为目前开发s o a 应用程序的优秀选择。 s o a 并不等同于w - e bs e r v i c e ，也不一定要局限于w e bs e r v i c e 的实现方式。w e b s e r v i c e 可以是s o a 的一部分，但这并非是强制要求1 2 6 1 。w e bs e r v i c e 作为s o a 的实现 方式存在着一些局限性： 1 传输协议和位置不透明。客户端调用w 曲s e r v i c e 组件时，需要知道它的位置u r l 和相应的传输协议，如果w e bs e r v i c e 的传输协议或者位置发生变化，客户端调用程序 也要做相应的修改。 2 w 曲s e r v i c e 本质上只是服务组件，因而它需要运行在一个特定的应用服务器上。 w e bs e r v i c e 服务组件的实现也是和应用服务器紧密相关的，这就妨碍了其集成的范围。 3 文献 2 7 指出，服务的组合问题是s o a 的一个基础又很重要的问题，但w e b s e r v i c e 只定义了如何构建单个服务，没有提出如何对服务进行组合。尽管文献 2 8 】提 出了松散耦合w e b 服务组合系统的构建方法，设计并实现了一个w e b 服务组合原型系 统，但该系统仍然是建立在扩展w e bs e r v i c e 协议的基础上，使s o a 仍局限于w e b s e r v i c e 。在实际应用中并不是都适合采用w 曲s e r v i c e 进行系统整合，文献 2 9 】详细地 讨论了不兼容w e bs e r v i c e 的各种情形。虽然b p e l 能对w - e b 服务进行组合和编排，但 它主要面向高层次的业务流程，不适合应用于s o a 基础设施中低层次的服务组合，运 用b p e l 对服务组合指定的行为也非常复杂【3 引。 2 2 服务组件架构( s c a ) 2 0 0 5 年1 1 月，i b m ，b e a ，o r a c l e ，s a p ，s y b a s e ，s i e m e n s ，r e dh a t 等厂商联 合成立了一个开放s o a 组织( o s o a ) ，发布项称为服务组件架构( s e r v i c ec o m p o n e n t 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 皇i _ i ii _ 一一一_ 一 i i i ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 皇 a r c h i t e c t u r e s c a ) 的新规范，而于2 0 0 6 年7 月，s u n 等厂商也加入o s o a 组织，参与 s c a 的制定，2 0 0 7 年3 月最新通过的s c a l 0 0 版本，正式提交给o a s i s ( t h eo r g a n i z a t i o n f o r t h ea d v a n c e m e n to fs t r u c t u r e di n f o r m a t i o ns t a n d a r d s ，结构化信息标准促进组织) ，通 过其开放式标准过程进行推动【3 1 1 。 2 2 1s c a 组件 组件( c o m p o n e n t ) 是s c a 编程模型的基本组成单元，也是提供服务的基本单元。它 主要由四部分组成：服务( s e r v i c e ) ，引用( r e f e r e n c e ) ，组件实现( i m p l e m e n t a t i o n ) ， 属性( p r o p e r t y ) 。组件的结构图如图2 3 所示。 i m p l e m e n t a t i o n j a v ac l a s s b p e l c + + - e j b - s p r i n g 图2 3s c a 组件 ( 1 ) 服务( s e r v i c e ) ：供其他组件调用。通常一个组件可以定义零个或多个服务， 每个服务包括一个接口( i n t e r f a c e ) 和若干绑定( b i n d i n g ) ，接口描述了该服务提供的 操作，绑定则描述了该服务的访问方式。目前t u s c a n ys c a 3 2 】中支持的接口类型包括： j a v ai n t e r f a c e 、w s d l 的p o r t t y p e 接口和c + + 接口等【3 3 1 3 4 1 。 ( 2 ) 组件实现( i m p l e m e n t a t i o n ) - 实现所创建的组件。s c a 支持的实现类型非常 广泛，包括j a v a 的实现类、e j b 、b p e l 、c 抖等【3 3 】【3 4 1 。 ( 3 ) 引用( r e f e r e n c e ) ：组件的引用描述了组件所依赖的外部服务，程序通过调 用这个引用来间接使用其他服务。每个引用包括一个接口和若干绑定，接口描述了该 引用需要调用的操作，而绑定则描述了该引用调用外部服务时的访问方式。引用的接 口所支持的类型和服务( s e r v i c e ) 一样。 ( 4 ) 属性( p r o p e r t y ) ：属性允许通过外部设置的数据值来配置组件的实现。属性 的数据值可能来自于组件，也可能来自于此组件的上层s c a 模块的属性。一个组件或 模块可以定义零个或多个属性。 2 2 2s c a 模块 s c a 的另一个重要概念就是模块- - - c o m p o s i t e ( 最初版本名为m o d u l e 。如无特别 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼苎曼曼! 曼曼鼍i | i i 曼曼曼曼曼苎曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼! 曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼毫曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼! ! 曼 说明，本论文其他地方提到的s c a 模块均指s c ac o m p o s i t e ) 。一个s c a 模块包括服 务( s e r v i c e s ) 、引用( r e f e r e n c e s ) 、组件( c o m p o n e n t s ) 及相互间的连线( w i r e s ) 3 5 】， 它描述了一个由互相连接的组件组成的集合，是s c a 的部署单元。s c a 是通过模块 ( c o m p o s i t e ) 将组件( c o m p o n e n t ) 集成在起的，集成是通过服务和引用之间的连线( w i r e ) 来实现的，通过组件的引用来调用其他组件的服务。此外，s c a 组件的服务和引用可 以提升( p r o m o t e ) 为模块的服务和引用。s c