（计算机应用技术专业论文）基于soa的应急数据交换平台研究与实现.pdf

摘要 随着突发事件危害程度和影响范围的扩大，应急管理需要跨部门共享信息资 源。由于应急业务系统间存在的数据、协议、平台等异构性，造成彼此数据交换 困难，如何实现业务系统间的信息共享，提高应急处置效率是应急领域面临的关 键问题。本文围绕天津市科委课题天津市应急信息平台关键技术研究项目展 开，针对应急数据信息共享提出了一种解决方案。 论文提出了一种应急数据交换平台方案，该平台基于s o a 架构，使用企业 服务总线( 以下简称e s b ) 数据转换、数据传输的思想，分为四个层次：e s b 核心服务、e s b 交换中心、e s b 重要组件及消息处理组件。e s b 核心服务将与 应急数据交换相关的通用功能模块进行抽象，提供与应用无关的各种服务；e s b 交换中心是应急数据交换平台的核心，通过路由策略实现各种交换数据的可靠消 息传输，并完成数据格式转换、存储、校验、交换等功能。e s b 重要组件支持实 现基于消息内容的动态消息路由和转换。消息处理组件使用适配器技术屏蔽了底 层各种通信协议的区别，利用管道技术对消息进行加密等处理。根据平台架构， 论文设计了平台的应用接入架构、方式和策略。 基于本体理论，论文使用本体工程方法建立应急数据交换标准，详细描述了 应急数据的属性及其关系约束，使交换双方在语义层实现可理解交互。 基于上述理论研究，使用n e t 平台框架，利用微软b i z t a l ks e r v e r 企业集成 平台，开发实现了本文设计的应急数据交换平台，并给出示范应用。 关键词：应急信息平台信息共享数据交换平台本体模型 a b s t r a c t a st h ee x p a n s i o no ft h et h r e a ta n da r e a sa f f e c t e d b ye m e r g e n c ye v e n t s e m e r g e n c ym a n a g e m e n tu r g e n t l yn e e d st h es h a r i n go fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e s a s e m e r g e n c ys y s t e m sa r ed i f f e r e n tf r o me a c ho t h e ri nd a t af o r m a t , p r o t o c o l sa n d p l a t f o r m , t h ed a t ae x c h a n g ea m o n gt h e mb e c o m e sd i f f i c u l t i n f o r m a t i o ns h a r i n g a m o n gt h ee m e r g e n c ys y s t e m sb e c o m e sak e yi s s u ef a c i n gt h ee m e r g e n c ya r e a f i n a l l yw i t ht h ep u r p o s eo fi m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo fe m e r g e n c yr e s p o n s e ，t h ep a p e r p r e s e n t e das o l u t i o nf o ri n f o r m a t i o ns h a r i n gb a s e do n k e yt e c h n o l o g yr e s e a r c h p r o j e c t ss u p p o r t e db ys c i e n c ea n dt e c h n o l o g yc o m m i t t e eo f t i a n j i n t h ep a p e rp r o p o s e da l le m e r g e n c yd a t ae x c h a n g ep l a t f o r m ，w h i c hw a s b a s e do n s o aa n du s e dt h ee s b si d e a so nd a t ac o n v e r s i o na n dd a t a 戗a n s m i s s i o n t h e p l a t f o r mw a sd i v i d e di n t of o u rl a y e r s ：e s bc o r es e r v i c e s ，e s be x c h a n g ec e n t e r , e s b i m p o r t a n tc o m p o n e n t sa n dm e s s a g ep r o c e s s i n g e s bc o r es e r v i c e sa b s t r a c t e d c o m l l o nm o d u l e sr e l a t e dt od a t ac o n v e r s i o na n d p r o v i d e dd i f f e r e n ts e r v i c e s i n d e p e n d e n to fa p p l i c a t i o n a st h ec o r eo ft h ep l a t f o r m ，e s be x c h a n g ec e n t e rm a i r d v a c h i e v e dr e l i a b l ei n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nt h r o u g hr o u t i n gp o l i c i e sa n dc o m p l e t e d d a t af o r m a tc o n v e r s i o n , s t o r a g e ，c h e c ka n de x c h a n g e e s bi m p o r t a n tc o m p o n e n t s s u p p o r t e dd y n a m i cm e s s a g er o u t i n ga n dc o n v e r s i o nb a s e do nt h ec o n t e n to f m e s s a g e ， m e s s a g ep r o c e s s i n gs h i e l d e dt h ed i s t i n c t i o na m o n gv a r i o u sp r o t o c o l sw i t ht h eu s eo f a d a p t e ra n de n c r y p t e dt h em e s s a g e a c c o r d i n gt ot h ep l a t f o r m ，t h ep a p e rd e s i g n e dt h e s t r u c t u r e ，m e t h o d sa n ds t r a t e g i e sf o ra c c e s s i n gt ot h ep l a t f o r m b a s e do no n t o l o g yt h e o r y , t h ep a p e re s t a b l i s h e dad a t ae x c h a n g es t a n d a r du s i n g o n t o l o g ye n g i n e e r i n ga n dd e s c r i b e dt h ea t t r i b u t e sa n dt h e i rr e l a t i o n s h i po fe m e r g e n c v d a t ai nd e t a i l t h e n , t h et w os i d e sa c h i e v e du n d e r s t a n d a b l ei n t e r a c t i o ni nt h es e m a n t i c l a y e r b a s e do nt h ea b o v e t h e o r y , u s i n g n e tf r a m e w o r ka n dt h ee n t e r p r i s ei n t e g r a t i o n p l a t f o r mc a l l e dm i c r o s o f tb i z t a l ks e r v e r , t h ep a p e rd e v e l o p e dt h ed a t ae x c h a n g e p l a t f o r mf o ri e m sa n dg a v eas p e c i f i ca p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：i e m s ，i n f o r m a t i o ns h a r i n g ，d a t ae x c h a n g ep l a t f o r m ，o n t o l o g y m o d e l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 尹易 f 答_ - y - f i l l ：抄口寥年口舌月哇f t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：沙吕年 导师签名： 九可丞赢 签- y - - f 1 期：，z 。d 吕年月2 日r 搬乃 吐 尹帅 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着城市规模的扩大及经济的发展，战争、自然灾害、流行疾病等突发事件 对社会造成的影响及危害程度越来越广。突发事件应急工作已不再是单一政府职 能部门可以解决的问题，需要统一调动、指挥和协调各方面力量，需要跨部门实 现信息共享和业务协同。然而，城市职能部门在不同时期构建的业务系统可能基 于不同的操作系统和数据库技术，各个系统之间不能有效地实现信息共享和交 互，造成了严重的“信息孤岛”现象。这不符合应急领域数据共享、业务协同、资 源优化配置的要求。 为了解决应急领域当中所出现的这些问题，有必要将数据共享相关技术应用 到应急领域。随着w e b 服务、本体、e s b 技术的到来，出现了越来越多的数据 共享和集成的方法，这些方法一定程度上在某些应用内解决了这些问题，但是由 于应急领域跨部门工作的特殊性，实现应急领域数据共享还存在很大的困难。通 过在天津应急办、消防局等部门实际调研，发现应急系统在数据交换和共享方面 存在很大的局限性，主要体现在： 1 无法适应当前应急工作发展的需要 随着突发事件影响范围的扩大，需要统一调度各种应急信息，这就需要实现 大量不同位置、不同格式的数据共享和交换。 2 无法实现应急部门间真正意义的协作 在应急业务系统中，根据实际应急工作的需要，经常要进行数据的交换以实 现协同工作，比如上级命令消息的发送、接收、管理，就需要将一定数据从公司 的上级部门传递到下级部门。由于系统本身相对独立的建设方式，导致无法合理 的传递或交换数据，无法实现真正意义的协同工作。 综上所述，应急业务系统需要进行合理的整合以实现信息共享。在不破坏 现有系统的情况下，将各种应用系统集成起来，发挥各自的优势，满足应急工作 跨部门的迫切需求。 在以往不同的系统数据交换解决方案中，一般都是采用点对点的方案来实施 的。即对于每个应用，都要为每个需要共享的资源或外部资源编写连接代码。当 增加新系统时，需要建立其与所有系统之间点对点的连接，导致点对点数据交换 的接口繁多、复杂、成本昂贵。 第一章绪论 针对上述情况，本文提出了一种基于s o a 的数据交换平台解决方案，该方 案面向s o a 思想、基于e s b 基础架构，为应急系统间的数据交换提供了一个统 一的、规范化、总线分布式的数据交换框架，为分布式应急异构系统提供信息共 享和数据整合的手段，提高数据传输共享的效率和可靠性，该方案无论是在应用 上和技术研究上，都具有较高价值。 1 2 研究内容 本文课题来源于天津市“政府应急信息平台关键技术研究”项目，实现应急预 案、应急资源等信息资源共享是平台的重要组成部分，也是本文主要工作目标。 在分析e s b 基础消息通信架构的基础上，本文集中于研究e s b 基础通信架 构对s o a 的改进，重点是将s o a 、e s b 及w e bs e r v i c e 等技术引入应急工作领 域，解决应急领域中所面临的信息共享问题。本文提出一种适用于应急领域现状 的基于s o a 的应急数据交换平台解决方案，详细阐述了方案的总体框架及其“总 线型”工作模式，并结合项目建设性需求，设计出方案的应用接入架构、接入策 略。 本文针对现有应急数据存在的跨部门语义、格式异构问题，结合使用了本体 技术。本文利用本体抽取应急领域知识，研究应急数据的本体建模过程，最后建 立了能够较完整描述应急数据的本体概念模型，从中导出描述应急数据重要概念 及其概念间关系的标准格式x m l 文档。 课题组在基于s o a 的应急数据交换平台方案设计及数据标准格式的基础上， 对e s b 服务集成总线中的核心服务和重要模块做了预研性的开发，实现了交换 平台的部分功能，并将试验的成果应用到实际项目中。 1 3 本文主要工作 本文课题出自天津市科委、天津市应急办联合项目天津市政府应急信息平 台关键技术研究，以“面向s o a ，融入e s b 思想，应用本体理论”为指导思想， 主要完成以下工作内容： 1 面向s o a ，深入研究e s b 架构，提出一个体现e s b 基础架构思想的数 据交换平台解决方案，根据项目建设需求，详细设计出该平台的框架、 工作模式及其应用接入架构、方式和策略。 2 构建应急数据本体模型，依据该模型建立标准数据格式x m l 文档，供 应用双方达成可理解交互。 第一章绪论 3 采用n e tf r a m e w o r k 作为开发平台，采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 作 为数据存储系统，利用b i z t a l ks e r v e r2 0 0 6 企业集成平台解决方案，开发 体现e s b 思想的数据交换平台原型系统，并给出示范应用。 1 4 论文结构 本文共分七章。 第一章绪论。提出了本文研究的问题，同时介绍了本文的研究内容和本文贡 献，给出论文结构安排。 第二章相关技术综述。本章介绍了面向服务的体系架构( s o a ) 的思想，详 述企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ) 及其在s o a 中的作用，介绍了本体 的一些基本概念及w e b 服务、x m l 技术。 第三章主要是完成基于e s b 思想的应急数据交换平台的框架设计，详细阐述 了平台的工作模式和平台数据交换流程，并对其应用接入进行分析研究。 第四章完成应急交换数据本体概念模型和标准格式的构建，文中详述应急预 案、应急资源的本体概念模型及其标准格式x m l 文档。 第五章提出应急平台的实现框架，利用微软企业集成平台b i z t a l ks e r v e r 2 0 0 6 ，开发实现了数据交换平台的核心服务、交换中心及其他重要功能模块。 第六章是数据交换平台原型系统的设计和实现，主要是利用微软相关工具实 现基于本文设计的平台方案，验证面向s o a 思想的e s b 基础架构在数据交换平 台中所表现出来的特性。 第七章是全文的总结，并对下一步的研究工作提出了展望。 第二章相关技术综述 第二章相关技术综述 2 1s o a ( 面向服务的体系架构) 面向服务的体系结构提供了一种标准的编程模型，它可以将企业应用程序中 的不同功能单元称为服务，并通过对这些服务之间定义良好的接口而将其联系起 来【l 】。接口是采用中立方式定义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编 程语言，使得构建在不同系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互 【2 j 。这种具有中立的接口定义的特征称为服务之间的松耦合。松耦合系统的好处 有两点：一点是它的灵活性，能够对业务和信息变化做出快速反应；另一点是， 当每个服务的内部结构和实现发生改变时，它能够继续存在。s o a 凭借其松耦 合及高度重用的特性，使得企业可以按照模块化的方式来添加新服务或更新现有 服务，以解决新的业务需要。把企业现有的或已有的应用作为服务，很好地保护 了现有的i t 基础建设投资【l j 【2 【引。 2 2e s b ( 企业服务总线) s o a 是一个架构上的创新，如何把可能需要的各式各样的服务集成起来形成 一个完整的系统不是一个简单的问题，而企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ) ， 以下简称e s b ，正好能帮助解决该问题【4 】p j 。 e s b 是传统中间件技术与x m l 、w e b 服务等技术结合的产物，e s b 采用了“总 线”模式来管理和简化应用之间的集成拓扑结构，以广为接受的开放标准为基础 来支持应用之间在消息、事件和服务的级别上动态的交互 5 。 e s b 主要作用于： 1 面向服务的架构一分布式的应用由可重用的服务组成； 2 面向消息的架构一应用之间通过e s b 发送和接受消息； 3 事件驱动的架构应用之间异步地产生和接收消息； 总之，e s b 就是在s o a 架构中实现服务间智能化集成与管理的中介，它是 逻辑上与s o a 所遵循的基本原则保持一致的服务集成基础架构，它提供了服务 管理的方法和在分布式异构环境中进行服务交互的功能。可以这样说，e s b 是特 定环境下( s o a 架构) 实施e a i 的方式：首先，在e s b 系统中，被集成的对象被 4 第二章相关技术综述 明确定义为服务，而不是传统e a i 中各种各样的中间件平台，极大地简化了在 集成异构性上的考虑，因为不考虑应用底层实现，只要是w e b 服务，就一定是 基于标准的。其次，e s b 明确强调消息处理在集成过程中的作用，消息指应用环 境中被集成对象之间的沟通。e s b 系统由于集成对象统一到服务，消息在应用服 务之间传递时格式是标准的，处理方式直接面向消息。e s b 能够在底层支持现有 的各种通讯协议，对消息的处理完全不考虑底层的传输细节，而直接通过消息的 标准格式定义来进行。对消息的处理就会成为e s b 的核心，因为通过消息处理 来集成服务是最简单可行的方式，这也是e s b 中总线( b u s ) 功能的体现1 4 j 1 5 j 。 2 3o n t o l o g y ( 本体) 本体论( o n t o l o g y ) 的概念来源于西方哲学，派生于希腊语的“o n t o ”( 存在) 和 “l o g i a ( 箴言录) ，该词原本是一个哲学术语，是关于事物客观存在的抽象描述， 关心的是客观现实的抽象本质【6 】。1 9 9 1 年n e c h e s 等人把本体论引入人工智能领 域，定义为：“构成相关领域词汇f 集) 的基本术语和术语间的关系，以及基于这些 术语和关系界定这些词汇外延的规则。”1 9 9 3 年美国s t a n f o r d 大学知识系统实验 室的g r u b e r 博士给出了关于本体的一个较为流行的定义，“本体是用来帮助程序 和人共享知识的相关概念的规范描述。本体论是概念模型的明确的规范说明【6 j 。” 作为共享概念模型的明确的形式化规范说明，本体在w e b 创始人t i mb u r n e r s - - l e e 提出的语义网( s e m a n t i cw e b ) 七层体系结构中处于第四层的位置，它的目 标是捕获相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认 可的词汇，并给出这些词汇( 术语) 和词汇间相互关系的明确定义。一个典型的本 体定义了类( c l a s s ) 、类之间的关系( r e l a t i o n ) 以及具有推理能力的一组推理规则 ( r u l e s ) ，在计算机领域研究本体，重点之一是如何表达知识，即如何实现对知识 的概念化描述j 【7 j o 2 4w e bs e r v i c e ( w e b 服务) w e bs e r v i c e 是s o a 架构中的基本组成单元，它是一种部署在网络上的对象， 它可以在网络上通过消息传递机制动态地被发现、组织和重用。w e bs e r v i c e 屏 蔽业务逻辑的复杂性、实现技术的多样性和开发平台的异构性，对外封装成由 w s d l 描述的服务。只要得到w e bs e r v i c e 的w s d l 文件就可以对它进行调用而 不用考虑其运行的平台和实现技术。即使w e bs e r v i c e 实现发生变化，如果它对 外部的接口保持不变，则这种变化对客户端而言都是透明的。总之，w e b 服务具 第二章相关技术综述 有以下优点【8 】1 9 1 1 0 l ： 1 完好的封装性：w e b 服务既然是一种部署在w e b 上的对象，自然具备对象的 良好封装性，使用者仅能看到该对象提供的功, 日u 匕v - , 列表。 2 松散耦合：对于w e b 服务调用者来说，只要调用界面不变，w e b 服务的实现 任何变更对其都是透明的，甚至是当w e b 服务的实现平台从j 2 e e 迁移 到n e t ，用户都可以对此一无所知。 3 使用协约的规范性：首先，作为w e b 服务，对象界面所提供的功能应当使用 标准的描述语言w s d l 来描述；其次，由w s d l 描述的服务界面应当是能 够被发现的，因为这一描述文档被存储在公共的u d d i 注册中心里面。 4 使用标准协议规范：作为w e b 服务，其所有公共的协约完全需要使用开放的 标准协议进行描述、传输和交换。这些标准协议遵循一定的规范，以便由任 意方进行实现。一般而言，绝大多数规范将最终由o a s i s 或w 3 c 作为最终 版本的发布方和维护方。 5 高度可集成能力：由于w e b 服务采取简单的、易理解的标准w e b 协议作为 组件界面描述和协同描述规范，完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是 c o r b a d c o m 还是e j b 都可以通过这一种标准的协议进行互操作，实现了 在当前环境下最高的可集成性。 2 5x m l ( 可扩展标记语言) x m l 是一种具有数据描述功能、高度结构性及可验证性的置标语言【1 1 1 。x m l 允许用户自定义标记和属性，并可依照所定义的标记与属性的语法来开发应用程 序；x m l 可以通过标记来描述数据，或配合属性来辅助描述数据，宜作为对象 或标准的描述语言；x m l 可以借助验证规则来规范一个x m l 文件的结构和内 容，适合与政府机构之间、政府与企业之间和政府与商业机构之间的数据交换格 式【1 2 】。 x m l 凭借其可扩展性、结构化和平台无关性的特性，非常适合网络环境下 异构系统之间的数据交换，目前在异构数据交换和集成领域得到了广泛的应用， 在异构系统之间使用x m l 作为数据交换的标准具有下列优点】 1 2 ： 1 x m l 具有自描述性：在异构数据源集成中，由于x m l 中语义标识说明了元 素的含义，x m l 数据模型能方便地描述各种数据源的数据，包括半结构化 数据。 2 x m l 数据模型的内容具有独立性：x m l 可以脱离具体应用而自行描述保存 在异构环境中的各种数据，其他系统应用能直接对这些自描述的x m l 数据 6 第二章相关技术综述 进行操作，因此，它能够实现异构数据源集成中数据的互操作性。 3 x m l 能描述不同复杂度的数据：x m l 提供了数据的结构化表示，并且易于 操作。不管数据源是简单的普通文档、数据库查询记录或是复杂的对象和图 形，x m l 都能轻松描述之。这样，x m l 用一种统一的数据模型来描述不同 数据源的数据，可以屏蔽数据源中应用环境和数据结构的异构性。 4 x m l 具有可扩展性：x m l 可以在不破坏现有结构和系统的情况下增加新的 元素。这样，如果某个异构数据源的数据模型有了更新和变化，数据集成系 统可以立即对全局视图中的相关部分进行修改，而且此修改操作也很容易， 只需改变数据模型定义，如d t d ( 或x m ls c h e m a ) 等，不需要对具体数据进 行一一操作。 2 6 本章总结 本章首先介绍了s o a 体系架构及其e s b 服务集成智能中介；然后分析本体 在计算机领域的定义及主要应用；最后详述了本文需要的关键技术w e b 服务、 x m l 。 本章是论文的技术基础，为下文的研究工作起到铺垫作用。 第三章应急数据交换平台框架研究 第三章应急数据交换平台框架研究 本章针对应急数据跨部门分布、资源异构现象普遍存在的现状，在对应急领 域充分调研的基础上，结合l t 领域的先进技术，设计出旨在解决应急资源共享 的应急数据交换平台。 3 1 应急数据交换平台在应急信息平台中的位置 应急数据交换平台在项目中的位置如图3 1 所示 图31 谭题在项目中的位置 应急数据交换平台屏蔽底层来自不同部门的应急基础数据及其它共享资源， 为应急系统提供一种虚拟的数据交换平台，系统可以根据需求来获取来自多方面 的不同格式的数据。总之，平台向上为预案、案例和应急资源管理、预警等应急 第三章应急数据交换平台框架研究 系统提供必须的支持，向下整合应急专业数据库、应急共享数据库、基础数据库 和公共服务数据库等资源。 3 2 应急数据交换平台框架 上节内容介绍了应急数据交换平台向上、向下与外界的关系，本节内容从外 转到里，详细介绍应急数据交换平台的内部架构。 本文将s o a 与e s b 结合应用于数据交换平台框架研究中。应急数据交换平 台框架是由平台核心服务、平台重要组件、平台交换中心、平台消息处理组件、 服务和异常管理、安全服务与性能监测六部分组成，这几部分相互联系，是应急 数据交换平台不可分割的有机整体。其框架如图3 2 所示： l 数据转换歉务! ； 目录服务导航臌务 平台核心服务 亘 二亚 f 1 + 。1 1 1 1 。1 1 一， 平台重要组件! 动态消息路由 平台变换中心 。一一一、。 卜一一7 j 属 捎息服务引挈 j ? 7 = = 一一一一” 捎息处理组件 适配器 i 应急业务流程引擎 i 。： ? 一“一1 应急业务规则引擎 图3 2e s b 数据交换平台框架 3 2 1 数据标准和系统安全规范 数据标准规范规定平台中数据交换、传递等一系列与数据有关的操作所必须 遵循的规范与标准，它主要包含两层要求：一是数据格式，采用可扩展性好、与 一 喀务 一 g 瓢 一 第三章应急数据交换平台框架研究 平台无关的x m l 数据格式，减少异构数据所带来的影响。二是数据交换标准， 根据天津市应急部门实地调查，构建了应急数据本体模型，定义了数据表达标准 词汇，从中导出标准数据格式。 系统安全是保证系统稳定、正常运行的保障，贯穿于平台的各个层面。尤其 是与w e b 服务相关的安全规范，是本文关注的主要方面，因为w e b 服务是跨 i n t e r n e t 的，不会存在绝对的安全。鉴于此，本文在平台实现过程中使用s s l ( 企 业单点登录) 实现w e b 浏览器与w 曲服务器的之间的会话加密通信。并且，还 要求实现对数据交换节点的授权，也即数据交换用户只有取得数据交换中心验证 后颁发的合格证书后，才具有数据交换的能力。 3 2 2 平台交换中心 e s b 交换中心是整个交换平台的中心，对进入交换平台的数据按照一定的策 略进行路由，转发到目标接收者，对数据传输进行集中控制和管理。它实现可靠 的消息传输、转换功能、数据的存储、校验和数据交换。 如图3 2e s b 交换中心的核心是消息服务引擎，其中包含一个被称为消息框 的数据库，中心处理的所有消息都要经过消息框，它可以实现消息的订阅发布 和消息队列两种消息传递功能，加上业务流程引擎、业务规则引擎及其转换引擎 的相应控制完成消息的路由选择、传输、跟踪及必要的错误处理。 业务流程引擎实际上就是根据事先定义出的交换消息的格式，控制完成消息 在实现特定任务的业务流程中的传递与转换。 业务规则引擎是控制业务流程执行方向的若干规则与条件描述性说明。业务 规则由条件和操作组成，一般先是对条件进行评估，如果评估结果为t r u e ，则规 则引擎将启动一个或多个操作。 转换引擎提供基于x s l t 的消息转换功能。消息转换用来将数据转换为其他 模式，可以实现x m l 和数据库之间、不同数据库之间以及不同x m l 文档之间 的转换，而在进行数据转换时，都需要将数据库转换为x m l 文档，所以以上的 各种转换归根结底都是两种x m l 文档之间的转换。 3 2 3 平台核, l # j t 务 结合实际项目建设性需求，核心服务提供了应急信息资源共享需要的公共服 务。其中包括数据转换服务、目录服务、导航服务、g i s 服务、u d d i 服务、可 接入服务。 1 数据转换服务：数据转换服务主要以多种数据交换模式、基于多种数据交换 协议为应急平台的工作对象提供多种数据类型的信息资源的共享交换。数据 l o 第三章应急数据交换平台框架研究 转换服务主要包括规则配置、数据适配、数据交换、过程监控等功能。 规则配置 为用户提供数据交换规则配置功能，以便对数据交换过程中需要预置的 规则进行设置，包括时间规则和路由规则等。其中，时间规则主要用于对数 据自动发送和接收的循环周期进行设置，使数据的发布、接收部门在特定的 时间间隔内反复进行文件的发布、接收。路由规则主要用于支撑数据发布或 接收部门选择、配置数据来源或目标部门。 数据适配 为用户提供数据交换过程中所需的数据适配功能，以实现不同系统间自 动的数据格式转换，包括数据库数据、普通文件数据、x m l 格式数据间的 互相映射和转换等，便于用户实现各类文件、数据库数据、邮件和h t m l 信息的共享与交换。 数据交换 基于h t t p h t t p s 、f t p 、j m s 、s m t p 等多种协议，利用数据适配、 消息传输、路由规则、数据抽取、数据同步、数据格式转换等多种基础组件， 提供文件和数据库的多种交换、同步功能。数据交换的模式主要包括一对一 交换模式、一对多交换模式、发布订阅模式、数据集中共享模式、有中心的 数据交换模式和无中心的数据交换模式等。 过程监控 提供数据交换的监控管理服务，以便对共享交换过程的有关情况进行记 录，包括发起方、接受方、采用的共享交换规则等，并在日常记录的基础上 提供统计、查询、审计等功能。 2 目录服务： 按照政务信息资源目录体系要求，目录服务除实现对目录内容的发布外，并 向用户提供目录内容的查询，也即目录服务包括发现和管理两种基本功能，本文 设计目录服务主要提供目录注册、目录发布、目录查询、目录维护等功能，实现 各类基础资源和共享资源目录信息的统一汇集和管理。其中： 目录注艇 提供各类应急共享信息资源核心元数据的注册功能，基础信息资源的链 接注册功能，以及专业信息资源分目录的注册功能。， 目录发布 提供审核发布功能，对各部门提供的核心元数据注册信息及分目录注册 信息进行审核，并对外正式发布。 目录查询 第三章应急数据交换平台框架研究 基于统一管理的目录信息，为应急平台的工作对象提供元数据和目录信 息查询功能，包括面向领导的人机交互式查询功能，以及面向应急应用系统 直接调用的查询功能。 目录维护 提供目录信息和分目录地址信息的维护功能，包括对已注册目录信息和 分目录地址信息的更新、目录库的备份与恢复、数据同步等功能。 3 导航服务： 导航服务提供有效、快速、便捷和个性化的多种引导方式，保证用户可以快 速准确地查找所需要信息资源。该服务主要提供关键词检索、固定目录体系导航、 空间可视化信息导航、个性化动态目录导航等多种模式的导航服务。 关键词检索 在平台管理目录库和元数据库的基础上，为用户提供基于关键词的信息 资源检索服务。 固定目录体系导航 根据平台定位和用户的需要，确定少数几种多数用户所需的相对固定的 信息资源目录体系，为用户快速查询信息提供导航服务，包括： 1 ) 基于组织机构的导航：资源按照组织机构进行分类组织； 2 ) 基于日期导航：针对资源的产生、修改、发布时间进行分类组织； 3 ) 基于信息资源主题的导航：信息资源按照内容迸行分类组织； 4 ) 其它根据需要扩展的固定目录体系。 空间可视化信息导航 对具有空间分布特性的信息资源，定制直观、形象的空间导航机制，按 空间信息资源特有的可视化方式提供导航服务。 个性化动态目录导航 提供个性化定制信息资源目录树的功能，保证用户可以根据自己的工作 需要和使用习惯对目录树进行灵活定制，更好的提供资源的导航服务。 4 g i s 服务： g i s 服务是图层选择，地图浏览，地图剪裁，空间数据转换等一系列g i s 功 能的封装。g i s 服务与业务逻辑独立，它可以被其它应用和服务方便的调用，结 合其它服务实现具体功能。 ， 5 u d d i 服务： u d d i ( 统一描述、发现和集成协议) 计划是一个广泛的，开放的行业计划。 u d d i 同时是w e b 服务集成的一个体系框架，其中包含了服务描述与发现的标准 规范。u d d i 规范利用了w 3 c 和i n t e r n e t 工程任务组织( i e t f ) 的很多标准作为其 第三章应急数据交换平台框架研究 实现基础，比如扩展标注语言( x m l ) ，h t t p 和域名服务( d n s ) 这些协议【9 】。另 外，在跨平台的设计特性中，u d d i 还采用了已经被提议给w 3 c 的s o a p ( s i m p l e o 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) 规范的早期版本。本文在w i n d o w s u d d i 组件基础上，设计实现u d d i 服务。它使得w e b 服务能够：( 1 ) 彼此发现； ( 2 ) 定义w e b 服务怎样在i n t e m e t 上互相作用，并在一个统一的注册体系架构中 共享信息，成为e s b 核心服务的重要服务之一【1 0 1 。 6 可接入服务： 通过各种消息通信模式( 单向、请求应答和轮询) 将业务逻辑和业务数据包装 成企业服务总线可以访问的功能。 3 2 4 平台重要组件 e s b 重要组件包括：动态消息路由、动态转换动态消息路由、动态转换主要 是支持动态消息路由、动态转换的实现，基本思路是事先在w e bs e r v i c e 消息中 设置相应的字段，由字段内容来决定消息传输路径的选择，以及消息之间的转换 方式。 3 2 5 消息处理组件 消息处理包括：适配器和消息管道。适配器模块屏蔽了底层通信协议的差异， 为e s b 提供一致的消息转发接口，消息由接收适配器进行接收。不同的适配器 提供不同通信机制，所以可能会通过访问w e bs e r v i c e 、读取文件或其他方法来 获取消息。然后，消息由接收管道进行处理。 消息管道可以包含多种组件，用于执行不同的任务，例如消息加密解密等。 3 3 平台工作模式 图3 3 描述了e s b 平台的工作模式，封装交换节点相应功能的w e b 服务是 以平等独立的分布式模式挂接在“总线”上的，w e b 服务之间的交互、通信是完全 独立的，其消息处理、消息传输、服务质量等众多功能完全由e s b 实现。 每一个节点既可以是服务提供者又可以是服务请求者：服务提供者主要是将 其原有或是新建的业务系统功能封装成w e bs e r v i c e ，将其注册到e s b 服务总线 上，供其他节点调用；服务请求者则是需要满足特定功能的应急部门，主要是寻 找并调用w e b 服务完成相应需求。 第三章应急数据交换平台框架研究 节点1节点n 图3 - 3 平台工作模式 e s b 所集成的对象主要为w e b 服务，就工作模式来讲，e s b 近似于充当 u d d l 的角色，服务提供者将服务发布到e s b 上，服务请求者使用查找操作在 e s b 上找到所需要的w e b 服务，但是e s b 还包含一系列适配器组件、消息服务 引擎等，除实现服务注册中心的功能外还要完成数据及消息的存储、格式转换、 路由传输等。 平台“总线”的分布式特点，克服了原来点对点网状交换结构复杂，星型结 构扩充性差的缺点。 结合x m l 、w e bs e r v i c e 关键技术的特性，平台还具有以下优点”j ： 1开放性：w e bs e r v i c e 之问是相互独立的，只要新建服务完全遵循统一标 准，只需注册到e s b 总线中，就能被其他服务所发现调用。 2 松耦台：平台最终实现应用和服务间的松散藕台和协议的无关性，任何 一部分发生了变化，不管足运行平台的变化还是应急系统实现技术的变 化，只要w e bs e r v i c e 封装接口维持不变，就可以无缝地和其他部分集 成在一起，具有很好的可扩展性和适应性。 第三章应急数据交换平台框架研究 3 4 平台数据交换流程 数据接入的过程描述： 1 以w e b 服务的方式将业务数据传到数据中心，为保证安全性必须进行签 名和加密。 2 数据到达中心，进行签名检验，把数据存入消息框数据库中。 3 根据配置约定映射规则，数据传输送到达业务系统服务器，把数据放到 目的地( 数据库或文件夹) 。 3 5 平台应用接入研究 结合项目建设需求，本文对于相对比较封闭或者数据处理量较大的i e m s 应 用系统，建议采用前置机方式。在不修改原有的业务应用系统的情况下，使用前 置机的好处在于：一是可以将特殊格式的数据快速的转化成通用格式，第二可以 封装原有的应用系统功能，提供w e bs e r v i c e 接口，以便进行与其他系统的相互 调用。 出于当前天津市应急业务和部署的考虑，要同其他部门单位、垂直业务系统 进行数据交换，原有业务系统从业务完整性、安全性等方面都很难允许直接操作 原有业务流程或数据库，因此，本文设计使用前置机。 3 5 1 接入架构 如图3 4 所示，在每个需要提供应急数据资源的单位，放置一台前置机，在 前置机上部署支持e s b 架构实现的服务器，上面运行连接该单位应用所需要的 相应适配器。 3 5 2 接入策略 1 数据交换模式 根据数据交换的不同需要，论文将数据交换模式分为定时数据更新和请求数 据更新。 定时数据更新：即在数据交换中心与外部各应用系统协议既定的时 间到时进行数据的交换更新，此时交换的数据量比较大。该交换模式主 要针对的是实时性要求较弱，信息包较大的业务。 第三章应急数据变换平台框架研究 柚z l i # t 图3 4 接八架构 请求数据更新：对于一些临时急需的数据时采用请求数据更新，此时交 换的数据量普遍较小。该交换模式主要针对实时性要求强的数据包。 数据交换模式时序图，如图3 - 5 、图3 - 6 、图3 7 所示： 定时数据更新( 文件传输方式) 匡巫巫国 j 壁苎型- 堡苎竺塑 ：h 目更* 数 h 从用前置机取得数据 d ) m * 一t ； ： 墼型兰堡 、 数据更新发送i 广j应用系统数据更蚓 图3 - 5 定时数据更新 请求下传数据更新( 文件传输方式) 第三章应急数据交换平台框架研究 匡匦 数据格式化 ：答应请求交换数耀： 7 ： 数据提供 7 ：应用系统数据更瓤 请求拒绝：r _ 厂7拒绝应答包： ：_ 一获知拒绝 图3 - 6 请求下传数据更新 请求上传数据更新( 文件传输方式) 交换平台 i 请求数据更新 ii i j i i ； 7 ：! 竺竺苎耋 ： ； ：1 竺竺兰兰竺呈j i- i 一 j -l1 ：答应请求，发送数据： ! i k 三竺! 竺：竺兰竺兰i ；0 j 型叫i 2 数据传输规范 图3 - 7 请求上传数据更新 第三章应急数据交换平台框架研究 业务数据的接收与发送 传输符合信息交换规范的业务数据，传输允许的主要格式包括：x m l 、t x t 文件。 身份验证 使用数字证书进行签名和验证。 加密解密 使用证书把要传输的数据进行加密解密，保证数据传输的安全性。 3 5 3 接入方式 本文结合项目建设需求，针对天津市实际情况，给出下面三种系统接入方式： 1 直接对接到前置服务器 对于保密要求较高的单位可以自己部署交换应用的机构和单位的接入，提供 文件的接入标准，建议采用文件传输的机制，由该应用系统所在单位自行开发传 输应用与数据交换系统对接。如图3 - 8 所示： 外 q、 人 接收端口 厂j 蕊品一j 、 ： 厂f j e 前置缓 发送端口 口发送适配嚣 广- l a d a p t e rk l 。一 l j i u “i p： 图3 8 直接对接到前置服务器 2 前置服务器与前置机对接 对于与数据交换平台接入的有前置机