（计算机应用技术专业论文）基于soa的科技项目管理遗留系统重构关键技术研究.pdf

摘要 为支持我国科技事业可持续发展，国家设立各类科技项目，各级 科技管理部门为此建立了众多科技项目管理系统，这些系统独立管 理、封闭运行，因而也形成了众多的“信息孤岛”，无法统一协调。 为建立集评估立项、执行监管与成果推广于一体的科技评价服务平 台，迫切需要将这些科技项目管理系统( 遗留系统) 改造成为一个能 跨平台、松耦合、开放的系统，以满足科学管理的需求。 论文根据遗留系统改造目标，在分析现有的科技项目管理系统的 基础上，针对各系统存在的问题，建立了基于s o a 的遗留系统重构分 层架构，并设计了架构各层的功能和结构，阐述了各层之间的关系； 论文着重研究了如何对遗留系统进行服务封装的关键技术，给出了分 层次对遗留系统进行服务封装的方案，即分别从数据层、事务层和业 务层进行服务封装，并研究了各层次的封装技术；针对遗留系统服务 封装时如何保证服务安全的问题，论文还给出了服务应用层加密方 案；论文最后对重构方案进行了应用，并以实例形式阐述了服务的分 层设计、服务流程组合、服务注册以及部署等问题。 应用表明，论文给出的基于s o a 架构的遗留系统重构方案，能够 较好地保持原有系统功能和数据资源，重构后的系统，基本实现了改 造目标，达到了改造系统、实现系统重构的目的，方案对于改造类似 的电子政务遗留系统具有参考价值。 关键词s o a ，遗留系统，w e b 服务，服务封装，科技项目管理系 统 a bs t r a c t w i t ht h ep u r p o s eo fs u p p o r t i n gs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc h i n e s e s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , t y p e so fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o j e c t sh a v e b e e ne s t a b l i s h e di no u rc o u n t r y , a n ds c i e n c ea n dt e c h n o l o g ym a n a g e m e n t d e p a r t m e n ta ta l l l e v e l sa l s oh a v es e tu pm a n yp r o j e c tm a n a g e m e n t s y s t e m s t h e s es y s t e m sa r em a n a g e di n d e p e n d e n t l ya n do p e r a t e dc l o s e d ， w h i c hl e a dt om a n yp r o b l e m ss u c ha si n f o r m a t i o ns i l op r o b l e m ，s y s t e m s a r eh a r dt oh a r m o n i z e d ，a n ds oo n i no r d e rt oe s t a b l i s hat e c h n o l o g y e v a l u a t i o ns e r v i c ep l a t f o r m ，w h i c hi n t e g r a t e se v a l u a t i o na n dp r o j e c t d e t e r m i n a t i o n ，i m p l e m e n t a t i o n a n d s u p e r v i s i o n a n da c h i e v e m e n t p r o l i f e r a t i o ni n t oas i n g l ew h o l e ，t h e s es c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o j e c t m a n a g e m e n ts y s t e m s ，t h a ti sl e g a c ys y s t e m s ，a r eu r g e n tt ob et r a n s f o r m e d i n t oas y s t e mw h i c hi sc r o s s - p l a t f o r m ，l o o s e l yc o u p l e d ，o p e na n dc a n m e e tt h er e q u i r e m e n to fs c i e n t i f i cm a n a g e m e n t a c c o r d i n g t ot h et r a n s f o r m a t i o n g o a l o fl e g a c ys y s t e m s ，a f t e r a n a l y z i n g t h e e x i s t i n g s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o j e c tm a n a g e m e n t s y s t e m sa n dp r o b l e m se x i t e d ，as o a b a s e d r e c o n s t r u c t i o n l a y e r e d a r c h i t e c t u r eo fl e g a c ys y s t e mi sp r o p o s e d ，f o rt h ea r c h i t e c t u r e ，f u n c t i o n a n ds t r u c t u r eo fe a c hl a y e ra r ed e s i g n e d ，a sw e l la st h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nl a y e r sa r ei l l u s t r a t e d i nt h ep a p e r , t h ek e yt e c h n o l o g yo fh o wt o r e a l i z es e r v i c e se n c a p s u l a t i o no ft h el e g a c ys y s t e m si sr e s e a r c h e d ，a n d t h es t r a t e g yt h a te n c a p s u l a t e st h es e r v i c e sh i e r a r c h i c a l l yi sp r o p o s e d ， w h i c he n c a p s u l a t et h el e g a c ys y s t e m sf r o md a t al a y e r , b u s i n e s sl a y e ra n d s e r v i c e sl a y e rr e s p e c t i v e l y , m o r e o v e r , t h ee n c a p s u l a t i o nt e c h n o l o g yo f e a c hl a y e ri sr e s e a r c h e d ，a n da ne n c r y p t i o ns c h e m eo ft h es e r v i c e a p p l i c a t i o nl a y e ri sd e s i g n e dt oe n s u r et h es a f e t yo fs e r v i c e s f i n a l l y , t h e r e c o n s t r u c t i o ns c h e m ei sa p p l i e da n de x a m p l e sa r eg i v e nt oi l l u s t r a t e h i e r a r c h i c a ld e s i g n ，p a t hc o m b i n a t i o n ，r e g i s t r a t i o na n dd e p l o y m e n to f s e r v i c e s a p p l i c a t i o n ss h o wt h a tt h es o a - b a s e dr e c o n s t r u c t i o ns c h e m eo f l e g a c ys y s t e mp r o p o s e di n t h ep a p e rc a nh o l dt h ee x i s t i n gs y s t e m s i l f u n c t i o n sa n dd a t ar e s o u r c e s a f t e rr e c o n s t r u c t i o n ，t h es y s t e mc a nr e a l i z e t h et r a n s f o r m a t i o ng o a l ，a n dm e e tt h ep u r p o s eo ft r a n s f o r m a t i o na n d r e c o n s t r u c t i o n t h es c h e m eh a sag o o dr e f e r e n c ev a l u ef o rt h ef u t u r e s i m i l a rt r a n s f o r m a t i o no fe - g o v e r n m e n tl e g a c y s y s t e m s ， k e yw o r d s s o a ，l e g a c ys y s t e m s ，w e bs e r v i c e s ，s e r v i c e s e n c a p s u l a t i o n ，s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o je c tm a n a g e m e n ts y s t e m i i i 原创性声明 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 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名： 姐 日期：年月生日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 新签名怨嗍彳啪互日 硕士学位论文第一章绪论 1 1 课题的提出 1 1 1 课题背景 第一章绪论 在当前网络化、信息化、全球经济一体化的趋势中，政府信息化作为国家信 息化的基础，直接影响着国家的竞争力和社会发展进程【i 】。如何通过信息化手段 提高政府的行政效能、行政管理水平和决策准确性，更科学、更有效地为社会、 企业和公众服务，已成为各国政府越来越紧迫的一项工作任务，并正在发展成为 当代信息化最重要的领域之一1 2 j 。 政府的信息化建设是国民经济信息化建设的重要组成部分。2 0 世纪9 0 年代 以来，随着技术进步的加快，尤其是互联网的出现和迅速发展，全球的信息化、 网络化进程正在改变人们的生活方式，电子商务的爆炸性增长在工作、娱乐乃至 日常生活的各个层面带来了深刻的影响。各级政府机构作为经济、文化和社会活 动的参与者、管理者和服务者，直接面临着这些快速的变化，推进政府部门的办 公自动化、网络化、无纸化，已是大势所趋，电子政务己日益成为提高政府行政 效能的有效手段。 “十一五”期间，我国电子政务建设的主要目标是：到2 0 1 0 年，基本建成覆 盖全国的统一的电子政务网络，初步建立信息资源公开和共享机制。政府门户网 站成为政府信息公开的重要渠道，5 0 以上的行政许可项目能够实现在线处理。 电子政务要在提高公共服务水平和监管能力、降低行政成本等方面发挥更大的作 用。要实现“十一五”电子政务建设目标，关键是促进五个转变，一是要从电子 政务重建设、轻应用向注重深化应用转变；二是要从信息网络分散建设向资源整 合利用转变；三是要从信息系统独立运行向互联互通和资源共享转变；四是要从 信息管理偏重自我服务向注重公共服务转变；五是要从信息网站自建自管向发挥 社会力量转变。当前和今后一个时期，推进电子政务建设要着力抓好七项工作， 一是深化电子政务应用，进一步扩大政务公开的范围和内容，及时准确地发布政 务信息。二是推动应用系统互联互通，充分发挥电子政务效能。三是推进信息共 享和业务协同，提高电子政务应用水平。四是建立全国统一的电子政务网络，统 筹规划，整合资源。五是做好信息安全保障工作，贯彻“积极预防、综合防范” 的方针。六是完善法律法规体系，加强人才培训。七是建立有利于电子政务合理 建设、科学管理、有效运行及维护的良性运行机制【3 1 1 4 1 。加快电子政务的信息整 硕士学位论文 第一章绪论 合，己经成为当前电子政务建设的重要任务。 随着信息技术的推广与普及，政府部门的许多管理工作开始由传统的人工管 理转到通过计算机网络来进行自动化信息化管理。由此，政府部门也建立了针对 不同业务的许多电子政务软件应用系统。随着我国电子政务应用的日益深入和应 用需求的不断提高，电子政务建设中所面临的遗留系统信息整合问题日益突出， 主要表现在： 第一，“条块共存、纵强横弱”的电子政务发展形态，使得分布于地方政府 所属不同机构中的各种独立运行的政务遗留系统，自成一体，封闭运营，缺乏有 效的互联互通，形成不同机构之间的“信息孤岛，地方政府对分布于不同政府 机构的服务资源和信息资源不能进行统一协调的管理，无法建立有效的服务管理 机制和内容管理机制。因此，当前地方政府的电子政务系统建设，既无法适应地 方政府在信息资源统一管理和信息共享基础上的工作智能化和业务流程优化的 需要，也无法满足公众获取有效统一的信息服务的需求。 第二，“信息孤岛”现象也导致地方政府不同机构之间，无法通过统一的电 子政务作业平台实现政府机构之间的互操作和协同作业。具体表现为，隶属于地 方政府不同政务系统中的各类电子政务服务，在没有统一的公共平台协调管理的 情况下，无法实现服务数据的共享和交换，更无法实不同类型电子政务系统的组 合，实现跨部门和跨平台的电子政务服务。 第三，当前地方政府的各类电子政务遗留系统，大多以政府职能机构为中心 加以设计和构造，无法体现公众对政府机构跨部门服务的一体化需求因此，我国 电子政务发展到现阶段，需要建设一个以遗留系统整合为基础的电子政务信息公 共平台，在充分考虑政府机构服务整合和内容管理的基础上，为公众提供一体化 的政务服务。 这些问题的存在，对电子政务系统运营的影响主要体现在：从政府方面而言， 政府无法统一协调管理各级政府机构的信息资源，同时，政府各部门之间无法实 现部门间的业务互操作和协同作业，政府的服务创新和管理创新成为空谈；从公 众用户方面而言，公众的一站式服务需求、按需服务需求和及时服务需求，无法 在现有应用系统条件下得到满足和实现。 如何节约投资成本、追求工作高效、灵活适应需求变化、合理使用资源，实 现应用系统、业务数据和流程的无缝集成，从而实现政府各部门之间协同办公， 共同处理政府事务，成为政府i t 系统亟待解决的重要课题。 1 1 2 应用背景：科技项目管理系统升级改造 本研究课题以科技项目管理系统的升级改造作为应用背景。由于计算机网络 技术的发展和计算机软件技术的快速应用，为了利用先进的信息技术，在总结现 2 硕士学位论文第一章绪论 有管理经验的基础上，全国各地都开发了科技项目管理系统，以实现管理工作从 以手工、单机管理方式向全程计算机网络化管理方式的跨越。这些系统大多采用 b s 多层开放式体系架构，具有较为友好的用户界面，较好的安全性和健壮性。 这些系统运行以来，也为科技技术的发展和政府对科技项目的管理发挥了重要的 作用，但仍然存在不少的问题，需要进一步完善和改进。 为了适应新的形式发展需要( 电子政务朝着统一化、集成化的发展方向) ， 在原有系统的基础上结合新的面向服务架构技术，对科技项目管理系统进行改造 升级，使得该系统更加能满足需求，功能更加完善，并且能在电子政务系统中能 够起到一定的带头作用，方便以后整个电子政务系统的集成和统一，这是我们目 前亟待解决的问题。本文将以此为应用背景，针对这些原有科技项目管理系统进 行升级改造，为建立集评估立项、执行监管与成果推广于一体的科技评价服务平 台，提供一个参考的解决办法，以满足电子政务发展的要求。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 面向服务架构研究现状 面向服务的架构( s o a ) 是基于“软件变服务”思想，提出了一种新的解决 软件重用和软件集成的方案。通过采用面向服务的体系结构，企业能够迅速便捷 的构建开放的、模块化的、可重用的软件组件。s o a 的发展历史大致可以分成 三个阶段【5 l ：第一阶段是从s o a 的提出到6 年前。在这期间，业界对s o a 认识 处于初步阶段，对于s o a 的研究主要集中在编码、查询阶段，即通过目录可以 查询到所需要的服务。第二阶段是指2 0 0 8 年之前的最近三年，基于s o a 的产品 与技术更强调的是可管理性、安全和认证等方面的特性。第三阶段，从2 0 0 8 年 起，基于s o a 的产品与技术的方向转向协调和导向性【6 堪j 。 伴随着x m l 和w e bs e r v i c e s 应用的成熟，s o a 从一个纯粹的概念回归到应 用的阶段。在国外s o a 的标准建设、技术研究以及成熟的工具方面已经有相当 的积累【9 l 。i b m ，b e a ，o r a c l e ，微软等著名公司对s o a 的发展前景表示乐观， 借助于咨询机构、大学或独立自主的进行了广泛的研究和探索。b e a 公司的w e b l o g i cw o r k s h o p 是第一个既支持s o a 编写，也支持s o a 利用的j a v a 集成开发 环境。b e a 发布了它的新产品w 曲l o g i cs e r v e rp r o c e s se d i t i o n ，该产品除包含 了一个可帮助开发者更容易地创建面向服务架构的应用程序的名为w e bl o g i c i n t e g r a t i o ns e r v e r 的组件外，还将业务流程管理( b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t ， b p m ) 与应用程序开发集成在一起【l0 1 。微软公司于2 0 0 6 年正式推出w c f ( w i n d o w sc o m m u n i c a t i o nf o u n d a t i o n ，w i n d o w s 通信基础) ，它采用了s o a 的 硕士学位论文 第一章绪论 体系结构，使得开发s o a 架构的系统变得更加容易。 在国内，s o a 还是一个新鲜的事物，虽然近两年来关于s o a 的报道经常见 诸各种媒体，但是炒作概念的成分居多，并没有多少实用成果。研究中，面向服 务( s o ) 、面向组件( c o ) 、面向对象( o o ) 的理论研究成果也并不多，关于 s o a 的著作更是少见。在实践领域，虽然有一些国内企业提出了s o a 的概念性 产品，但仍很少看到其s o a 系统的成熟应用的案例。由此可见，国内对s o a 的 研究还处于初级阶段。然而，由于企业用户业务需求的不断变化，要求企业i t 系统必须成为一个适应力强的竞争体，能随着企业环境的变化而改变，并具备柔 性扩展、随时支持业务流程变化的基础功能。因此目前的很多行业，例如政府、 电信、金融、医疗等等，都需要实施s o a 。 政府的电子政务建设需要围绕政府的具体职能，利用信息化的手段，达到业 务标准和业务资源的统一，实现数据自底向上的快速准确汇集和业务自上而下的 高度协同。通过实施s o a ，就可以对政府业务流程进行重组，实现资源服务的 整合，提高工作效率，以适应不断变化的需求。 在企业级应用中采用面向服务的体系结构具有以下优势： ( 1 ) 利用现有的资产。s o a 提供了一个高层次的抽象层，通过这个抽象层， 可以将业务构造成现有服务的集合。使用这种新的服务只需要知道它的接口和名 称，服务的内部细节以及组成服务的组件之间的数据复杂性都对外界隐藏了。这 种组件的匿名性使组织能够利用现有的资产，从而通过合并构建在不同的机器 上、运行在不同的操作系统中和用不同的编程语言开发的组件来创建服务。组织 可以继续从现有的资源中获益，而不必重新构建系统。 ( 2 ) 更易于集成和管理。在面向服务的体系结构中，集成点是规范而不是实 现。这提供了实现的透明性，并将因为基础设施和实现发生的改变带来的影响降 到最低限度。通过提供针对基于完全不同的系统构建的服务规范，使应用集成变 得更加易于管理。特别是当多个企业一起协作时，这会变得更加重要。 ( 3 ) 更快的响应速度。利用现有的组件和服务，可以缩短软件开发生命周期 ( 包括收集需求、进行设计、开发和测试) 。包含松散耦合的、可组合的、以及 可互操作的和有复用潜力的服务的标准化技术环境，可以建立更具适应力的自动 化环境，从而提高了企业适应业务变化的能力。 ( 4 ) 与技术的松散耦合。在基于s o a 的应用开发中，服务建模独立于服务的 执行环境。通过构建服务能够建立一个业务逻辑抽象和技术抽象，把业务逻辑与 具体实现技术分离开来，使企业应用彻底摆脱面向技术的解决方案的束缚。 ( 5 ) 有利于职责的划分。业务人员和技术人员分别关注业务问题和技术问题， 两组人员通过服务契约进行协同。 4 硕士学位论文第一章绪论 1 2 2 遗留系统重构研究现状 1 、遗留系统的定义 什么是遗留系统? 关于遗留系统定义的描述很多，主要分为以下几类：从系 统所体现的组织职能出发，美国国防部l l i j 认为，遗留系统是这样一类系统，它所 包含的各种组织职能都是存在的、可用的，同时这些职能在技术层面上又是落后 的，遗留系统的维护成本会随着时间的推移而逐渐增加：从组织需求角度出发， b e n n e t 【眩l 将遗留系统定义为“对组织很重要，但我们又不知道如何去对付它的大 型软件系统；从经济和技术综合的角度出发，f o l d o c l l 3 1 将遗留系统定义为“一 种( 相对现代技术而言) 缺乏竞争力和兼容性，但是由于替换或重新设计的成本 很高，仍在继续使用的计算机系统或应用程序。这意味着，该系统体系庞大，紧 密藕合且难以修改。 ；从商业需求的角度出发，b r o d i e 等【1 4 j 将遗留系统定义为“任 何难以修改和演进，以满足不断产生的新的商业需求的信息系统。”；而从信息技 术应用的角度出发，s u ek e l l y 等【l5 j 将遗留系统定义为“组织中的信息技术( 硬件、 软件、应用和网络等) 和蕴涵于这些技术的具体应用中的业务模型。 通过上述对遗留系统的描述和定义，可以看出，遗留系统的基本特征主要包 括： ( 1 ) 遗留系统是可用的信息系统； ( 2 ) 无论从技术还是从用户需求出发，遗留系统是落后的系统，必须通过自 身的演进以适应组织和业务的变化； ( 3 ) 遗留系统的演进，是有难度的。为了充分利用遗留系统，发挥其应用价 值，许多研究机构和公司对其改造整合技术进行了研究。 2 、遗留系统演化 系统演化包括一系列连续的开发活动。系统演化活动可以分为3 个类别岬j ： 维护、现代化改造和替换。 图1 1 解释了各种演化活动在系统生命周期是如何应用的。虚直线表示增长 的业务需求，实线表示信息系统提供的功能。反复的系统维护可以在一段时间充 分支持业务需求，但是随着系统的老化，维护就落后于业务需求了。最终，不得 不对系统进行现代化改造，这项任务比维护活动需要花更多的时间和工作。最后 当老系统不能再演化的时候，就必须彻底替换它。 硕士学位论文 涩 督 第一章绪论 时i 司 图1 - 1 信息系统生命周期 ( 1 ) 维护 维护是一个增量和迭代的过程，在此过程中只对系统进行较小的变化。这些 变动是修正错误或者小的功能增强，这些功能增强并不涉及结构性的改变。 ( 2 ) 现代化改造 与维护相比，现代化改造涉及的变化更加广泛，但是也保留了现有系统的很 大一部分。当对一个遗留系统需要进行比维护期间需要更加全面的修改，但是它 仍然具有那些必须保留下来的业务价值的时候，就应该对系统采用现代化改造。 现代化改造的原因通常源于遗留系统的脆弱、不灵活、孤立、不易扩充性以及缺 少开放性。 要对系统进行改造，必须理解系统。根据支持现代化改造工作所需要的对系 统的理解层次，可以区别系统的现代化改造：白盒现代化改造和黑盒现代化改造。 a 白盒现代化改造 白盒现代化改造需要了解遗留系统的内部结构。如果无法获取这种理解，就 要求进行一个称为程序理解的初始过程。程序理解包括领域建模、从代码中提取 信息、以及创建描述底层结构的抽象概念。在分析和理解代码之后，白盒现代化 改造可能经常包括系统重构或者代码重构。 b 黑盒现代化改造 黑盒现代化改造包括检查遗留系统在操作环境中的输入输出，以理解接口。 黑盒现代化经常是基于包装用一个隐藏老系统不需要的复杂性和输出一个 现代化接口的软件层来包围遗留系统。理想情况下，包装是一项黑盒再工程任务， 6 硕士学位论文 第一章绪论 因为只需要分析接口，而忽略系统的内部结构。但是，这样实际上行不通，黑盒 技术还经常要求同时使用到白盒技术，理解软件模块的内部。 ( 3 ) 替换 替换要求从头到尾重新构建系统。当遗留系统跟不上业务需求，而进行现代 化改造又是不可能或者不划算的时候，采用替换是合适的选择。 3 、遗留系统重构 对遗留系统重构即属于图卜l 所示的信息系统生命周期的“现代化改造”阶 段，这是软件工程研究的一个重要研究内容。遗留系统整合研究技术主要时利用 正向工程、逆向工程和重构等思想结合起来对遗留系统进行综合利用，发挥其应 用价值。 ( 1 ) 遗留系统再工程，就是通过对遗留系统改造使它们的可维护性得到提 高。再工程包括对系统重新建立其文档，组织并改造系统，用一种更先进的程序 设计语言转换系统、修改和更新系统的结构和系统的数据。目前在这方面的研究 比较多。h a r r ym s n e e d 1 6 j 提出了以系统分析开始的五步再工程计划过程。j a y k m a d i s e t t i l l 7 1 等人对遗留系统实时系统进行再工程。e t t r om e r l o 1 8 1 等人撰文得出 遗留系统接口进化成新的接口技术，延长系统寿命并提高系统的整体质量。i a n w a r r e n 1 9 】等人的r e n a i s s a n c e 研究项目目的在于提出一个软件进化和再工程的动 态方法，该项目定义了一系列活动和任务来支持全部再工程项目和识别活动之间 的控制流。 ( 2 ) 利用面向对象技术对遗留系统重构。利用面向对象技术，将遗留系统中 的功能逐层分解，确定各个对象所属的结构、属性以及它们之间消息沟通的连接 方式，通过对象的抽象化过程，构造出系统类的结构与模型。 ( 3 ) 利用组件技术对遗留系统重构。组件是一个自包容、基于标准的软件部 件，每个组件提供一个或多个接口，接口是组件与其他组件之间通讯的惟一途径。 对遗留系统中业务流程中的一些基本的业务功能单元按照一定的相似性进行分 类，建立基本活动单元组，然后形成组件，将组件与组件进行组装就构建了新的 系统，这样可以快速实现企业的遗留系统重构。 ( 4 ) 利用s o a 对遗留系统整合研究也有一定的历史。s o a 为传统的企业应 用整合带来了一场革命，它是一种面向功能层的企业系统集成方式。该方式不仅 能保证原有系统的数据安全性和逻辑安全性，而且还能实现各系统之间的松耦 合，方便系统流程的重组和优化：一方面s o a 服务化的思想将各个“信息孤岛 中的业务功能封装成模块，并以服务的形式呈现于消费者面前，消费者不必关心 这些服务分别属于哪个系统。另一方面，应用开发人员或者系统集成者可以通过 组合一个或多个服务来构建应用，而无须理解服务的底层实现，一个服务可以用 7 硕士学位论文第一章绪论 j 2 e e 技术实现也可以用n e t 技术实现，而使用服务的应用程序可以在不同平台 上，实现的语言也可以不同。 根据系统需求，本文将采用s o a 对遗留系统进行重构。 1 3 本文的主要工作 根据目前电子政务中存在的主要问题，以科技项目管理系统作为研究案例， 本文主要进行了以下研究工作： ( 1 ) 对当前的电子政务的研究背景进行了分析阐述，并说明了研究课题的应 用背景科技项目管理系统。对面向服务架构和遗留系统重构等的国内外研究 现状进行了综述，提出了本文的研究内容和主要工作。 ( 2 ) 对s o a 的相关技术进行了研究，分析了s o a 的分层模型、协作模型、 实现技术和构建过程等，为本文的研究提供理论支持。 ( 3 ) 针对科技项目管理系统，依据改造目标，对该遗留系统从结构、功能和 技术上进行了分析研究，在分析研究原有系统的不足的基础上，为遗留系统的改 造设计了一个基于s o a 的遗留系统重构架构，并详细说明了架构各个层次的功 能。 ( 4 ) 对遗留系统的封装方案进行了研究，分数据、事务和业务等三个层次分 别进行了研究，并得到了每个层次中具体的封装技术与方案。此外，还研究了遗 留系统服务封装涉及的安全性问题，并给出了一个应用层的加密方案。 ( 5 ) 基于前面的研究成果，以科技项目管理系统的重构为例，设计了科技项 目管理系统的服务与操作，并提供了相应的实现实例。 ( 6 ) 对本文的研究工作进行了总结，并提出了未来研究的方向。 1 4 本文的内容组织安排 本文根据s o a 的相关理论技术，针对遗留系统改进的需求，设计了基于s o a 的遗留系统重构架构，并研究在遗留系统封装技术，在此基础上以科技项目管理 系统为例，提供了相关的应用事例。 第一章：绪论，主要研究了本文的研究背景、遗留系统和s o a 技术的国内 外研究现状，以及本文的主要工作、组织安排等； 第二章：s o a 及其相关技术，主要介绍了s o a 的相关技术，为后续章节的 研究提供了充分的理论基础和研究方法； 第三章：遗留系统分析及总体架构设计，本章针对具体的科技项目进行了分 析，得出遗留系统存在的问题和改进需求，在此基础上提出了基于s o a 的遗留 硕士学位论文第一章绪论 系统重构架构，并说明了重构层次结构的有关功能； 第四章：遗留系统服务封装关键技术，本章主要研究遗留系统封装的相关技 术，分数据、事务和业务等三个层次分别进行了研究，并得到了每个层次中具体 的封装技术与方案，在此基础上研究遗留系统服务封装的安全技术问题，并给出 了一个应用层加密方案； 第五章：遗留系统重构应用，本章以科技项目管理系统重构为例，在服务封 装的基础上，详细介绍了该遗留重构之后服务的设计，并提供了相关的实例； 第六章：本文的工作总结与未来展望。 9 硕士学位论文 第二章s o a 及其相关技术 2 ls o a 简介 第二章s o a 及其相关技术 2 1is o a 基本概念及特点 s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，面向服务的架构) ，是在1 9 9 6 年由g a r t n e r 公司提出的，基本思想是以服务为核心，将企业的r r 资源整合成可操作的、基 于标准的服务，使其能被重新组合和应用【2 0 i l i 。 s o a 是一种结构模型，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用 组件进行分布式部署、组合和使用。通俗地说，s o a 可以将网络应用作为一个 个不同的服务组合起来，每个服务都相对独立，即不依赖于实现技术、底层接口， 也不依赖于其它服务：不同的服务扫j 可以通过一种统一和通用的方式进行交互。 作为一种新的集成应用体系架构，s o a 的目标是解决应用集成领域的两个难题： 异构与不断变化的需求。s o a 提供的足一个松耦合且与语言和平台无关的架构， 它与之前的面向对象( o o ，o b j e c to r i e n t e d ) 和组件( c o m p o n e n tm o d e l ) 的架 构并不矛盾，但通过规范和统一提供了更为强大的平台互操作能力。 2 l2s o a 架构的分层模型 在s o a 系统中不同的功能模块可以被分为7 层 2 3 1 1 2 4 i ( 如图2 1 ) 。 服 务“ 建 模 疆濑黼缀黼邈獭黼黼黼 l 黼缫澜黼糕黼震雕 姆攀静0 萋樯毒蒸露蠹暑 蘩 l ；誓 l 一 图2 - 1s o a 分层模型 第一层就是系统已经存在的程序资源，例如e r p 或者c r m 系统等。第2 层 硕士学位论文第二章s o a 及其相关技术 就是组件层，在这一层中我们用不同的组件把底层系统的功能封装起来。第3 层就是s o a 系统中最重要的服务层，在这层中我们要用底层功能组件来构建我 们所需要的不同功能的服务。总的来说，s o a 中的服务可以被映射成具体系统 中的任何功能模块，但是从功能性方面可以大致划分为以下三种类型： ( 1 ) 商业服务( b u s i n e s ss e r v i c e ) 或者是商业过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 。这一 类的服务是一个企业可以暴露给外部用户或者合作伙伴使用的服务。比如说提交 贷款申请，用户信用检查，贷款信用查询。 ( 2 ) 商业功能服务( b u s i n e s sf u n c t i o ns e r v i c e ) ，这类服务会完成一些具体的商 业操作，也会被更上层的商业服务调用，不过大多数情况下这类服务不会暴露给 外部用户直接调用，比如说检索用户账户信息，存储用户信息等。 ( 3 ) 技术功能服务( t e c h n i c a lf u n c t i o ns e r v i c e ) ，这类服务主要完成一些底层 的技术功能，比如说日志服务以及安全服务等。 在服务层之上的第4 层就是商业流程层，在这一层中我们利用已经封装好的 各种服务来构建商业系统中的商业流程。在商业流程层之上的就是第5 层表示层 了，我们利用表示层来向用户提供用户接口服务，这一层可以用基于p o r t a l 的系 统来构建。以上这5 层都需要有一个集成的环境来支持它们的运行，第6 层中的 企业服务总线( e s b ) 提供了这个功能。第7 层主要为整个s o a 系统提供一些 辅助的功能，例如服务质量管理，安全管理这一类的辅助功能【2 5 】【2 6 1 。 2 1 3s o a 的协作模型 s o a 的协作模型如图2 2 所示。 发现 发布 绑定及调用 图2 - 2s o a 服务协作模型 此模型【2 7 1 【2 8 包含三个角色：服务使用者、服务提供者和服务注册中心。这 些协作遵循“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 就给使用者提供服务契约和服务的端点地址。下面分别说明三个角色： ( 1 ) n t 务使用者：服务使用者是一个应用程序、一个软件模块或需要使用一 硕士学位论文第二章s o a 及其相关技术 个服务的另一个服务。它发起对注册中心的服务的查询，通过传输绑定服务，并 且执行服务功能。服务使用者根据接口契约来执行服务。 ( 2 ) 服务提供者：服务提供者是一个通过网络寻址的实体，它接受和执行来 自使用者的请求。它将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心，以便服务使 用者可以发现和访问该服务。 ( 3 ) 服务注册中心：服务注册中心是服务发现的支持者。它包含一个可用服 务的存储库，并允许感兴趣的服务使用者查找服务提供者接口。 s o a 中的每个实体都扮演着服务提供者、使用者和注册中心这三种角色中 的某一种( 或多种) 。s o a 定义了构成系统的服务，通过描述服务之间的交互提 供特定的功能特性，并且将服务映射为具体的某种实现技术。我们认为面向服务 的体系结构s o a 提供了一种标准的编程模型，使得驻留在网络上的软件组件能 够被发布( p u b l i s h ) ，发现( d i s c o v e r ) 和调用( i n v o k e ) 。 2 2s o a 的实现技术一w - e bs e r v i c e s s o a 中的应用是由服务使用者通过接口访问服务而形成。潜在使用者能够 发现由服务提供者发布的该类接口并通过网络来调用，这种设计思想同w e b 服 务的具体实现技术基本类似，因此，使用w e b 服务来实现s o a 具有天然的优势。 近年来，w e bs e r v i c e s 技术由于其平台和语言无关性得到了广泛应用，无论在技 术研究还是工业界都赢得了广泛关注，s o a 的火爆在很大程度上归功于w e b s e r v i c e s 标准的成熟和应用的普及。w e bs e r v i c e s 为广泛的实现s o a 架构提供了 基础，是目前被认为最适合实现s o a 的技术。 2 2 1w e bs e r vic e s 基本概念 w 3 c 中w e bs e r v i c e s 体系结构工作组对w e bs e r v i c e s 定义1 2 9 】如下：“w e b s e r v i c e s 是一种被u r 识别的软件应用，它的接口和绑定能被定义、描述和发现 为x m l 支持资源，w r e bs e r v i c e s 支持使用通过因特网协议交换的基于x m l 的 消息与其他软件代理直接交互”。 w e bs e r v i c e s 描述了一组操作的接口，利用标准化的x m l 消息传递机制， 可以通过网络访问这些操作。该接口包含了与服务交互所需的全部细节，包括消 息格式( 详细描述操作的输入输出消息格式) 、传输协议和位置。同时，该接口 也隐藏了实现服务的细节，允许通过独立于服务实现、独立于软硬件平台、独立 于编写服务所用的语言等方式使用该服务。 w 曲s e r v i c e s 是一种部署在w r c b 上的对象( w e bo b j e c t ) ，因此具有面向对 象技术的良好封装性。在这个基础上，w e bs e r v i c e s 采用x m l s o a p 作为消息 1 2 硕士学位论文 第二章s o a 及其相关技术 交换协议【3 0 3 2 1 ，具有松散耦合特性。w e bs e r v i c e s 所有公共的协议完全使用开放 的协议标准进行描述、传输和交换。正鉴于此，w e bs e r v i c e s 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。 上述优势使其在实现s o a 时具有非常重要的地位，实现s o a 过程中往往被 优先考虑采用。目前业界最为广泛接受的s o a 技术就是w e bs e r v i c e s 。 2 2 2w e bs e r vic e s 中的关键技术 w e b 服务技术栈吲【3 4 1 的提出规范了w e b 服务体系中的各类关键技术，包括 服务的描述、发布、发现及消息的传递等。图2 3 给出了层结构式的w e b 服务 栈。 i u d d i 目 l目 士 ，t翊 i 眦服务与w s 观目 j 土 s o a 瞅目 1 ，土 t胡 i 懒服务与w s 。l 目 图2 - 3 层结构式的w e b 服务栈 在图2 3 中，h t t p 提供了分布式应用之间的通信机制，x m l 定义了数据交 互和描述的格式，s o a p 是调用w 曲s e r v i c e s 的协议，w s d l 描述w 曲s e r v i c e s 接口的格式，而u d d i 则是注册、查找和使用w e bs e r v i c e s 的中枢组织。下面对 这些协议和相关技术做一个简单的介绍。 ( 1 ) h t t p 在图2 3 的w e b 服务栈中，它的最底层是网络传输层，从理论上讲，在w e b 服务栈的体系结构中，自底向上，任何标准的i n t e m e t 协议都可以用于网络上调 用w e bs e r v i c e s 。但目前主要是h 1 曙( h y p e r t e x tt r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 和h 丌p s ( h y p e r t e x tt r a n s p o r tp r o t o c o ls e c u r e ) 协议。 h t t p 协议是一个基于文本的，“请求响应型的协议，它规定了一个客 户打开到服务器的一个连接，然后以文本的格式发送一个请求，服务器进行响应， 同时如果必要则保持连接的打开状态。h t t p 使用的普遍性及其固有的穿越防火 硕士学位论文第二章s o a 及其相关技术 墙的能力使它成为主导的w e bs e r v i c e s 网络协议。 ( 2 ) x m l 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 ，基于可扩展标记语言) 是一种元语言， 可以通过标准的编码和格式化信息的方法进行跨平台的数据交换。x m l 允许数 据被串行化为易于被任何平台解码的消息格式，提供了在网络应用之间交换结构 化数据的机制。