（计算机应用技术专业论文）校园网信息共享系统的研究与实现.pdf

上海大学硕士学位论文 ! 生! 竺坚塑! 坐! ! ! ! ! ! 堕! ! ! ! 韭! ! 旦! ! 兰! ! 堕 摘要 目前，在一个系统内，各个基层部门在i n t e r n e t 上已经建立了大量的数据库， 但是这些数据库缺乏相互之间的信息共享，形成“信息孤岛”。校园信息化过程中也 碰到了同样的问题，各个部门都维护着自己的信息系统，使用不同的数据库管理系 统，导致了各个部门之间信息共享十分不便。当需要在现有信息系统的基础上开发 一个新的应用，由于资源的查找不方便，就很难知道所需要的数据在那个数据库上。 例如学校在参加大学生运动会时，要建立一个新的本校运动员的数据库就很麻烦。 本文在系统的研究现有情况的基础上，提出了一个实现校园网信息共享的方 案：基于w e b 服务的校园网信息共享系统。在这个方案中，我们引入了w e b 服务 中信息资源的发现和查找的概念，并为用户提供了一个统一的接口，使得在现有校 园网内建立一个新的数据库时，很方便地就可以利用现有信息系统的数据库中的信 息。同时，它还可以保证各部门信息系统之间的数据一致性。论文的主要工作如下： 1 ) 根据数据库元数据信息的特点设计了一种层次化的元数据模型来描述数据 库系统，屏蔽了异构的数据源和数据资源。元数据采用x m l 格式来存储，设计了 元数据服务，它可以自动的获取各个异构分布的数据库的元数据信息，并组织成元 数据表，以方便使用。 2 ) 设计了一个统一的用户界面。客户通过这个统一的用户界面就可以方便的查 询各个部门的数据库的元数据，来获得自己想要的信息。它是用户与系统之间的桥 梁，屏蔽了系统内部的具体实现，实现了资源的透明访问。 3 ) 设计了一个新建数据库的应用程序。用户只需简单的操作就可以在一个新建 的数据库中充实数据。考虑到在新建数据库之后带来了数据库系统之间的数据一致 性的问题，我们设计了变更通知服务来解决这个问题，在变更通知服务中可以传输 s o a p 消息。 在本项目的研究成果的基础上，以上海大学校园网为背景，我们建立了一个原 型系统，并着手研究在上海大学校园网中建立一个正式使用的系统。 关键词：信息孤岛：元数据：w e b 服务；资源透明访问 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a h g h a iu n i v e r s i t y _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ - _ _ - _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ - _ 一 a bs t r a c t a tp r e s e n t ，e a c hd e p a r t m e n ti nl a r g ee n t e r p r i s e sh a sa l r e a d ys e tu pal a r g en u m b e r o fd a t a b a s e so ni n t e r n e t t h e s ed a t a b a s e sl a c ko fi n f o r m a t i o ns h a r i n ge a c ho t h e r ， f o r m i n gi s o l a t e di s l a n d so fi n f o r m a t i o n w h i l ec a m p u s e sb e c o m ei n f o r m a t i o n - b a s e d ， t h es a m eq u e s t i o nh a sa p p e a r e d e v e r yd e p a r t m e n tm a n a g e si t so w ni n f o r m a t i o ns y s t e m ， u s e sd i f f e r e n td a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m i tc a u s e si n f o r m a t i o ns h a r i n ga m o n ge a c h d e p a r t m e n tt ob ev e r yi n c o n v e n i e n t w h e nan e wa p p l i c a t i o ni sn e e d e dt od e v e l o po nt h e b a s i so fe x i s t i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m ，i ti sv e r yd i f f i c u l tt ok n o ww h e r et h en e e d e dd a t a a r e ，b e c a u s ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa r ei n c o n v e n i e n tt o1 0 0 kf o r i nt h i sp a p e r ，w eh a v es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e dt h ee x i s t i n gs i t u a t i o n ，a n dp r o p o s e d an e ws c h e m ao fc a m p u sn e t w o r ki n f o r m a t i o ns h a r i n gs y s t e m st h a ti so nt h eb a s i so fw e b s e r v i c e i ti n t r o d u c e si n f o r m a t i o nr e s o u r c e sd i s c o v e r i n gt h a ti sac o n c e p ti nw e bs e r v i c e s y s t e m s ， a n do f f e r sau n i f i e di n t e r f a c et ou s e r w h i l ed e v e l o p i n gan e wa p p l i c a t i o ni n t h ee x i s t i n gc a m p u sn e t w o r k ，f o re x a m p l es e tu pan e wd a t a b a s e ，t h ed a t a b a s e i n f o r m a t i o ni nt h ee x i s t i n gi n f o r m a t i o ns y s t e mc a nb eu t i l i z e dv e r yc o n v e n i e n t l y a tt h e s a m et i m e ，d a t ac o n s i s t e n c yb e t w e e nt h ed a t a b a s e si sg u a r a n t i e d t h em a i nw o r k si nt h e t h e s i sa r ea sf o l l o w s ： nw jp r o p o s ea l a y e r e da r c h i t e c t u r e o fm e t a d a t am o d e lb a s e do nd a t a b a s e m e t a d a t ai n f o r m a t i o nt om a s kt h ed i v e r s i t yo ft h ed a t as o u r c e t h em e t a d a t as t o r ew i t h f o r mo fx m l ，a n dw eh a v ed e s i g n e dam e t a d a t as e r v i c e ， i tc a na u t o m a t i co b t a i n m e t a d a t am e s s a g eo f d a t a b a s e ，a n do r g a n i z em e t a d a t ai n t om e t a d a t af o r m 2 、w eh a v ed e s i g n e dau n i f i e du s e ri n t e r f a c e i ti sc o n v e n i e n tt oi n q u i r em e t a d a t ao f t h ed a t a b a s e si ne a c hd e p a r t m e n tw i t ht h eu s e ri n t e r f a c e i ti sab r i d g eb e t w e e nu s e ra n d s y s t e m ， m a s k st h ec o m p l e x i t yo fs y s t e m ，a n dt r a n s p a r e n t l ya c c e s s e sr e s o u r c e s 3 、w eh a v ed e s i g n e da na p p l i c a t i o np r o g r a mf o rs e r i n gu pan e wd a t a b a s e u s e r s c a ns i m p l yp u td a t ai n t ot h en e wd a t a b a s e t og u a r a n t e et h ed a t ac o n s i s t e n c yb e t w e e nt h e n e wd a t a b a s ea n do t h e rd a t a b a s e ，w eh a v ed e s i g n e dan o t i f i c a t i o ns e r v i c e o nt h eb a s i so ft h i sp r o j e c t sr e s e a r c hr e s u l t s ，ap r o t o t y p es y s t e mi ss e tu p ，t a k i n g s h a n g h a iu n i v e r s i t yc a m p u sn e t w o r k a st h eb a c k g r o u n d w ea r es t u d y i n gt os e tu paf u l l s y s t e mu s e di ns h a n g h a iu n i v e r s i t yc a m p u sn e t w o r k k e yw o r d s ：i s l a n d so fi n f o r m a t i o n ；m e t a d a t a ；w e bs e r v i c e s ；a c c e s sd a t at r a n s p a r e n t l y i l - 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了 文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己发表或撰写 过的研究成果。参与同一工作的其他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。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) - 4 - 签名：i 堡导师签名： 日期：m ，j 一寸 上海大学硕士学位论文 ：塑! ! ! 塑塑! 坐! 堕堡! ! ! ! 磐韭! ! 望! 堕型 1 1 引言 第一章绪论 随着计算机技术的发展、互联网应用的普及，越来越多的学校实现了信息 化，开发了校园网站。在校园里，你可以通过信息化校园的网站了解学校的最 新动态：可以通过电子化图书馆得到良好的信息服务和丰富的文献资料：可以 方便的进行网上注册、缴费、选课及成绩查询。以网络为基础的数字化校园利 用先进的信息化手段和工具，实现从环境( 包括设备、教室等) 、资源( 如图 书、讲义、课件等) 到活动( 包括教学、管理、服务、办公等) 的全部数字化， 在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度， 提升了传统校园的效率，扩展了传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信 息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平的目的。 随着信息化的进展，我们看到了种种可喜的成就，但随之而来也提出了新 的需要解决的问题，如各部门多年来分散开发或引进的信息系统，互相之间不 能信息共享，业务不能舒畅执行和有效控制，形成了许多f 言息孤岛”，既影响 了现有系统的继续运行，也影响了新系统的实施。 “信息孤岛”的产生主要有以下两方面的原因。 第一，信息化发展的阶段性。信息化的实施和应用是一个从简单到复杂， 从低级到高级的过程。在计算机应用的初级阶段，人们很容易从文字处理、报 表打印开始使用计算机。进而围绕一项项业务工作，开发或引进一个个应用系 统。这些分散开发或引进的应用系统，一般不会统一考虑数据标准或信息共享 问题，追求“实用快上”的目标而导致“信息孤岛”的不断产生。 第二，信息资源缺乏统一的规划。从学校方面看，它的应用系统应该是有 机的整体，但是由于大学自身处在教育改革的变革时期，这对应用系统的研发 有着很大的影响，而且这些应用系统在不同时间由不同人群采用不同软件平台 研发完成，缺乏全局的系统规划，各应用系统间也缺乏有效的集成，导致各应 用系统间的数据共享还需要人为的处理，依赖于落后的磁盘甚至是纸介质等低 效率的方式，形成了网络环境下的“信息孤岛”。 1 2 解决信息孤岛的方法 信息孤岛可以存在于不同区域、不同行业、不同企业以及企业生产和经营 的每一个环节之中。反映在教育系统，信息孤岛有学校内部信息孤岛、教育系 上海大学硕士学位论文 ! 皇! ! ! 坠g 型! 型! ! ! ! ! 堡! ! ! ! 塑韭型望! 堡! ! ! ! 壁 统内信息孤岛、教育系统与别的行业之间信息孤岛等。学校内部信息孤岛是指 学校内各个部门之间的信息孤岛：教育系统内信息孤岛是指各学校之间的信息 孤岛；教育系统与别的行业之间信息孤岛是学校与别的行业的信息系统之间相 互屏蔽。学校内部信息孤岛是需要首先解决的部分，它是解决其它信息孤岛的 基础，也是比较容易解决的。 解决现有系统信息化孤岛大致可以采用以下三种方法： 1 ) 升级替换：升级替换就是对现有失去持续维护能力和没有维护意义的系 统，采用升级的办法或用全新的系统替换旧系统，将旧系统中产生的数 据导入到新系统中，从而消除现有信息孤岛。这种办法可以从系统运行 环境、数据库系统等统一起来，在数据整合的基础上实现系统的整合和 业务的集成。条件许可的情况下，可以对整个校园信息化重新规划，对 现有运行的系统进行全面的升级和替换。 2 ) 建立数据交换协议和数据接口：建立数据接口是一种不彻底但有效的方 法。针对一些业务上相对独立的系统，这些系统可能由不同的供应商提 供，全面升级又不可能，可以采用建立数据接口方式实现系统之间的信 息共享。接口协议建立后，由供应商负责自己系统的修改，遵循接口协 议在规定的数据存放地点存、取所需要的数据。 3 ) 通过集成平台实现系统应用的集成：集成平台是可以适应于不同系统之 间信息共享的通用工具，就是通过应用集成技术将公共数据、应用软件、 硬件和各种标准联合起来，在不同的应用系统之间实现无缝集成，使它 们像一个整体一样进行业务处理和信息共享。 本文采用的是第三种方法，它是比较容易实现的。 1 3 本文的研究内容及意义 本文的目标是针对校园信息化过程中出现的信息孤岛的问题，研究用w e b s e r v i c e s 技术进行组件和应用系统的包装，将系统的数据展示和需求都看作一 种服务，通过服务的请求和调用实现各信息系统间的数据交换和共享。 一个大的部门是一个有机的整体，各个基层部门之间既相互独立，又存在 相互的信息依赖关系，需要数据交换和信息共享。在学校中，各个部门维护着 自己的信息系统，有不同的数据库管理系统和不同的应用，导致部门之间信息 共享不便。实现各个信息孤岛之间的数据共享，可以粗略地分为= 大类：一类 是构成一个分布式数据库，从用户的操作来看，和处理一个集中式的数据库一 样。这种方法显然更适合一个新实施的信息化系统。另一类的数据共享它的 耦合程度比较低，各个部门的数据库系统彼此相互独立，只是实现部分数据的 2 - 上海大学硕士学位论文 ! 羔! ! ! 壁g ! 型! 坐! ! 塑! ! ! ! ! 堕! 堡! ! ! 旦! 生! 堡堕 共享。在电子政务、校园数据中心等场合，广泛提出这一类的需求。我们将围 绕后一类展开研究。 我们在研究现有方案的基础上提出了一个实现校园网信息共享的方案：基 于w e b 服务的校园网信息共享系统。在这个方案中，我们引入了w e b 服务 中信息资源的发现和查找的概念，并为用户提供了一个统一的接口，使得在现 有校园网内建立一个新的应用时，例如学校在参加大学生运动会时，要建立一 个新的本校运动员的数据库，很方便地就可以利用现有信息系统的数据库信息， 而且还可以保证各部门信息系统之间的数据一致性，论文的主要工作如下： 1 1 根据数据库元数据信息的特点设计了一种层次化的元数据模型来描述 数据库系统，屏蔽了异构的数据源和数据资源。元数据采用x m l 格式 来存储，设计了元数据服务，它可以自动的获取各个异构分布的数据库 的元数据信息，并组织成元数据表，以方便使用。 2 1 设计了一个统一的用户界面。客户通过这个统一的用户界面就可以方便 的查询各个部门的数据库的元数据，来获得自己想要的信息。它是用户 与系统之间的桥梁，屏蔽了系统内部的具体实现，实现了资源的透明访 问。 3 1 设计了一个新建数据库的应用程序。用户只需简单的操作就可以在一个 新建的数据库中充实数据。考虑到在新建数据库之后带来了数据库系统 之间的数据一致性的问题，我们设计了变更通知服务来解决这个问题， 在变更通知服务中实现了s o a p 消息的传输。 1 4 本文的章节安排 本文其余部分内容安排如下： 第二章：描述了基于w e b 服务的信息共享系统的体系结构。 第三章：描述了如何从数据库获得所需的元数据信息，并构造一个元数据 表来方便用户查询 第四章：描述了如何保证系统的数据一致性。 第五章：介绍了信息共享系统的具体实现。 第六章：通过两个例子介绍了系统的工作流程，和用户界面。 第七章：对本文的研究工作进行了总结，并提出了进一步的研究展望。 3 上海大学硕士学位论文 ! ! ! ! ! 壁墅塑! 坐! ! 竺竖堕! ! ! ! 趔旦堕：! ! ! 坠 共享。在电子政务、校园数据中心等场合，广泛提出这一类的需求。我们将围 绕后一类展开研究。 我们在研究现有方案的基础上提出了一个实现校园网信息共享的方案：基 于w e b 服务u j 的校园网信息共享系统。在这个方案中，我们b i 入了w e b 服务 中信息资源的发现和查找的概念，并为用户提供了个统一的接口，使得在现 有校园网内建立一个新的应用时，例如学校在参加大学生运动会时，要建立一 个新的本校运动员的数据库，很方便地就可以利用现有信息系统的数据库信息， 而且还可以保证各部门信息系统之间的数据一致性，论文的主要工作如下： 1 1 根据数据库元数据信息的特点设计了一种层次化的元数据模型来描述 数据库系统，屏蔽了异构的数据源和数据资源。元数据采用x m l 格式 来存储，设计了元数据服务，它可以自动的获取各个异构分布的数据库 的元数据信息，并组织成元数据表，以方便使用。 2 1 设计了一个统一的用户界面。客户通过这个统一的用户界面就可以方便 的查询各个部门的数据库的元数据，来获得自己想要的信息。它是用户 与系统之间的桥梁，屏蔽了系统内部的具体实现，实现了资源的透明访 问。 3 ) 设计了一个新建数据库的应用程序。用户只需简单的操作就可以在一个 新建的数据库中充实数据。考虑到在新建数据库之后带来了数据库系统 之间的数据一致性的问题，我们设计了变更通知服务来解决这个问题， 在变更通知服务中实现了s o a p 消息的传输。 1 4 本文的章节安排 本文其余部分内容安排如下： 第二章：描述了基于w e b 服务的信息共享系统的体系结构。 第三章：描述了如何从数据库获得所需的元数据信息，并构造一个元数据 表来方便用户查询 第四章：描述了如何保证系统的数据致性。 第五章：介绍了信息共享系统的具体实现。 第六章：通过两个例子介绍了系统的工作流程，和用户界面。 第七章：对本文的研究工作进行了总结，并提出了进一步的研究展望。 第七章：对本文的研究工作进行了总结，并提出了进一步的研究展望。 3 上海大学硕士学位论文 坠! ! ! 塑坚! 塑! ! ! ! ! ! ! ! ! 坠! 业型旦! ! 堡! 墅笪 第二章信息共享系统的体系结构 信息共享系统的目标是为各个部门之间的信息共享提供一个集中管理平 台。管理者可以通过这个平台管理整个系统，访问者则可以从一个统一的界面 方便的检索和订阅各个数据库系统的数据，还可以通过管理中心提供的特定的 应用来完成某些任务。 2 1 实现的具体功能 信息共享系统实现的主要功能如下： 1 1 信息资源的采集：管理员从各个分布的异构存储资源读取元数据，然后 以统一规范的x m l 格式存储，组织成一张元数据表。用户通过元数据表 可以很容易地发现和查找到他所需要的信息。 2 ) 订阅信息：用户通过统一的用户界面来选择要订阅的信息。当被订阅的 数据发生变更时，信息共享系统能及时的通知订阅者。 3 ) 新建数据库：用户在建立一个新的数据库时，常常需要利用现有的数据 库中的数据内容。通过本系统，用户只要简单地在界面上选择需要的数 据，就能把从各数据源读取数据填入到一个新的数据库中。 2 2w e b 服务技术概述 w e bs e r v i c e s 是动态电子商务时代的分布式计算体系。w e b 是为了程序和 用户的交互，而w e b 服务 3 1 是为程序和程序之间的交互。w e b 服务使公司可以 降低进行电子商务的成本、更快的部署解决方案以及开拓新机遇。为了达到这 个目的，关键在于采用通用的程序到程序的通信模型，该模型应建立在现有的 和新兴的标准之上，例如，h t t p 、可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ， x m l ) ，简单对象访问协议( s i m p l eo b i e c t a c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) i ，w e b 服 务描述语言( w e ts e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ， w s d l ) 以及统一描述、发现 和集成( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，u d d i ) 规范j 。w e b 服 务使应用程序的集成比以前更快、更容易而且更便宜。它集成在协议栈中较高 层发生，基于更注重服务语义而不那么注重网络协议语义的消息，从而实现了 业务功能的松散集成。这些特性对于在校园网内部通过w e b 连接业务功能是非 常理想的。它们提供一种一致化编程模型，从而在校园内外都可以利用通用的 基础设施并以一种通用的方法进行应用程序集成。利用现有的语言和平台以及 4 上海大学硕士学位论文 一：! 羔! ! ! 坠墅型! 苎! ! ! 墅堡! ! ! ! 塑韭墅望! 垃! 堡! 堡 旧应用程序，可以以一种增量的方式来集成和应用w e b 服务。 2 2 1w e b 服务的概念 w e b 服务是描述一些操作( 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) 的接口。w e b 服务是用标准的、规范的x m l 概念描述的，称为 w e b 服务的服务描述。这一描述囊括了与服务交互需要的全部细节，包括消息 格式、传输协议和位置。该接口隐藏了实现服务的细节，因此基于w e b 服务的 应用程序成为松散耦合、面向组件和跨平台的技术实现。w e b 服务可以单独或 同其它w 曲服务一起用于实现复杂的应用。 上述概念也可以用一句话来概括说：w e bs e r v i c e s 是自包含、自描述、模块 化的组件，可以发布、定位、通过w e b 调用。从外部的使用者的角度而言，w e b s e r v i c e s 是种部署在w e b 上的对象，组件，它具备以下特征： 1 ) 完好的封装性：w e bs e r v i c e s 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，对于使用者而言，他能够且只能够看到该对象提 供的功能列表。 2 ) 松散耦合：当一个w e bs e r v i c e s 的实现发生变更的时候，调用者是不会 感到这一点的，对于调用者来说，只要w e bs e r v i c e s 的调用界面不变， w e bs e r v i c e s 的实现任何变更对他们来说都是透明的，甚至是当w e b s e r v i c e s 的实现平台从j 2 e e 迁移到了n e t 或者是相反的迁移流程，用 户都可以对此一无所知。 3 ) 使用协约的规范性：首先，w e bs e r v i c e s 所提供的功能应当使用标准的 描述语言来描述( 比如w s d l ) ；其次，由标准描述语言描述的服务应当 是能够被发现的，因此这一描述文档需要被存储在私有的或公共的注册 库里面；我们知道安全机制对于松散耦合的对象环境的重要性，因此我 们需要对诸如授权认证、数据完整性( 比如签名机制) 、消息源认证以及 事务的不可否认性等运用规范的方法来描述、传输和交换。最后，在所 有层次的处理都应当是可管理的，因此需要对管理协议运用同样的机 制。 4 ) 使用标准协议规范：作为w e bs e r v i c e s ，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。 5 1 高度可集成能力：由于w e bs e r v i c e s 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。 5 - 上海大学硕士学位论文 些! ! ! ! 塑幽! 堂! ! 塑! ! ! ! 坠壁型望坐! ! 生堕 w e bs e r v i c e 可以集合其它w e bs e r v i c e s 以提供一套更高级的功能。应用程 序是通过使用多个不同来源的w e bs e r v i c e s 构造而成的，这些服务相互协同工 作，而不管它们位于何处或者如何实现。 2 2 2w e b 服务的体系结构组成 图2 1w e b 服务体系结构 图2 1 代表w e b 服务体系结构的三个基本组件所执行的三个基本操作： 1 1 服务提供者通过在服务代理者那里注册来配置和发布服务； 2 、服务请求者通过查找服务代理者那里的己发布服务登记记录来找到服 务； 3 、服务请求者绑定服务提供者并使用可用的服务。 2 2 3 服务基础框架组件 w e b 服务 w e bs e r v i c e 是一种部署在w e b 上的松散耦合的组件，它通过标 准的协议和技术实现与其他组件之间的动态交互。其中最基本的协议包括： s o a p ， w s d l ，u d d i 。 1 1 简单对象访问协议s o a p 5 】： s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，是消息传 递的协议，它规定了w e bs e r v i c e s 之间是怎样传递信息的。s o a p 解决 了通过防火墙传送往返于远程应用程序的消息的问题，同时解决应用程 序的交互性问题，可以使用一种平台无关性方式在远程( 或本地) 服务 器上访问对象和服务。 2 1w e b 服务描述语言w s d l ：w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，是w e b s e r v i c e s 的定义语言。w s d l 和s o a p 一起构成了w e b 服务的核心结 - 6 - 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y 构单元。w s d l 基于x m l 格式，用来描述w e b 服务。它描述了w e b 服务可以执行的操作以及w e b 服务可以发送或接收的消息格式，即它 定义了服务的接口信息：服务名称，服务所在的机器名称，监听端口号， 传递参数的类型，个数和顺序，返回结果的类型等。w s d l 文档可以看 成是客户端和服务器之间的一个协约。使用w s d l 工具，你可以自动 处理这个过程，几乎不用手工编写代码就能够让应用程序整合新的服 务。因此w s d l 是w e b 服务体系结构的基础，因为它提供了一个通用 语言，用来描述服务和整合这些服务的平台。 3 1 统一描述、发现和整合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 y ，a n d i n t e g r a t i o n ，用于集中存放和查找w s d l 描述文件，起着目录服务器的 作用。它是一套基于w e b 的、分布式的、为w e b 服务提供的信息注册 中心的实现标准规范，同时也包含一组使企业能将自身提供的w e b 服 务注册以使得别的企业能够发现的访问协议的实现标准。 由于w e b 服务采取简单的、易理解的标准w e b 协议作为组件接口描述和交 互描述规范，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，从而实现当前环境下的高度的可集 成性，允许在不同平台上使用不同编程语言以一种基于标准的技术开发程序， 来与其它应用程序通讯。 2 3 系统结构分析 本系统主要解决学校各部门之间的信息共享，它的耦合程度比较低，各个 部门数据库相对独立，只是实现部分数据的共享。要实现跨平台异构应用系统 的数据共享和集成，目前实现方法有很多种，讨论如下： 2 3 1 共享数据库方案 这个方案就是根据需要建立一个共享数据库，见图2 1 。在这种方案下， 所有部门需要交换及共享的数据都存储在一个共享数据库中，整个系统和各个 部门的业务处理系统间的数据交换都通过共享数据库完成。共享数据库保存了 校园信息化系统中涉及到的所有共享数据，数据源保证共享数据库中的数据随 着它的变化而改变，而使用共享数据的数据库，保证本数据库的数据与共享数 据库中的数据保持一致。 这种方案的不足之处是： 1 1 系统的可扩展性不好：随着校园信息化的进展，每当有新的部门或部门 有新的应用出现，都要涉及到共享数据库的数据格式、访问接口等一系 - 7 - 上海大学硕士学位论文 ! 坠! ! ! 塑型坚! 坠望! ! 堕! 堕堡g 塑! 望! 堡! ! ! 堕 列的问题，共享数据库在管理方面也会遇到很多问题，整个系统不易扩 展。 图2 1 共享数据库方案 2 ) 数据资源的查找不方便：随着基于w e b 的数据库的大量出现，w e b s e r v i c e 概念的广泛应用，数据资源的发现和查找已经成为一个需要迫 切解决的问题。 2 3 2 基于r p c 的分布式对象方案 使用基于r p c ( 远程过程调用) 的分布式对象模型，如d c o m ( d i s t r i b u t e d c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式对象组件模型) 、c o r b a ( c o m m o n0 b j e c t r e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，公共对象请求代理结构) 或r m i ( r e m o t em e t h o d i n v o c a t i o n ，远程方法调用) 能够实现异构平台之间对象的信息交互。例如对于 c o r b a ，其对象可以用任何一种c o r b a 软件开发商所支持的语言，如c ， c + + ，j a v a 和s m a l lt a l k 来编写。同样地，c o r b a 对象可以运行在任何一种 c o r b a 软件开发商所支持的平台上，如s o l a r i s ，w i n d o w s9 5 n t ， o p e n v m s ，d i g i t a lu n i x 或h p - u x 等。这样，我们就能在w i n d o w s 下运行j a v a 应用程序，同时动态调用运行在u n i x 应用服务器上的c + + 对象。 如上所述，如果学校里的各个部门采用基于r p c 的分布式对象模型来部署 8 上海大学硕士学位论文 ! 些鲤型! 坐! ! 塑! ! ! ! ! ! ! 韭生望! 坐! 墅堡 它们各自的业务处理系统，综合平台系统就能够调用它们来实现各部门之间的 数据交换，实现信息共享，从而解决各部门之间存在的信息孤岛的问题。下面 的图2 2 所示的是一个基于r p c 的分布式对象的异构对象调用示意图：协同工 作平台系统采用了e j b 对象，调用使用了c o r b a 对象或c o m + 对象实现的政 务处理系统。 使用这种方案比共享数据库的方案在可扩展性上要好一点。但是还存在着 一些问题： 1 ) 冗长( v e r b o s i t y ) ：许多基于r p c 的协议因为所提供的服务而需要相当的 带宽。例如，d c o m 的基于p i n g 的生命周期管理需要客户端和服务器 保持持续的会话。 2 1 防火墙穿越( f i r e w a l lt r a v e r s a l ) ：大部分部门都在他们自己的公共w e b 服务器和远程客户端之间放置防火墙，来根据不同的标准阻止引入的网 络拥塞。远程服务难以穿越防火墙。例如，像c o r b a 和d c o m 之类 的分布式对象协议都是基于动态分配端口的远程方法调用，而防火墙一 般只开放8 0 端口，这样服务端和客户端都需要手工干预防火墙的配置， 是不现实的。 教务处信息系统 ( c o m + a p p ) c o m + c o n n e c t o r 系统工作平台 ( e j aa p p ) 图2 2 基于r p c 的分布式对象方案 3 ) 协议之间的转换：由于不同对象之间的结构差异，不同对象之间必须通 过专门的连接器才能相互调用。例如在图2 2 中，综合平台系统必须为 不同的对象建立不同的连接器才能调用各对象。如果有新类型的对象加 入就必需再开发新的连接器，维护起来既麻烦又容易出错。 9 上海大学硬士学位论文 ! 壁! ! 塾g ! 塑! 坐! 生! 堡堕! ! 磐g ! 型型! 堡! ! ! 堕 2 3 3 基于w e b 服务架构的信息共享系统的方案 我们知道w e b 服务是对象组件技术在i n t e r n e t 中的延伸，是封装成单个实 体并且发布到网络上以供其它程序使用的功能集合。w e b 服务从本质上讲是放 置于w e b 站点上的可重用构件。w e b 服务可以分散于w e b 的各个地方，通过 互相的调用以协同完成业务活动。 w e b 服务核心基础是可扩展标记语言x m l ，其相关标准协议包括服务调用 协议s o a p 、服务描述语言w s d l 以及服务注册检索访问标准u d d i 等。 采用w e b 服务技术来实现这个系统主要是因为： 1 ) 可扩展标注语言x m l 作为一种新的i n t e r n e t 上的数据交换标准是一 种自描述的数据共享机制，它具有自描述性、可扩展性、分层结构等多 种特性，可以用于在开放环境下统一描述不同数据源的异构数据。所以 它能够统一表示信息共享中涉及的各种数据类型。 2 ) w e b 服务用s o a p 消息来完成服务调用，用w s d l 来描述服务的调用界 面，用u d d i 来完成服务的注册、查找。w e b 服务完全屏蔽了不同软件 平台之间的差异，无论是c o r b a d c o m 还是e j b 都可以通过这些标 准的协议进行互操作，实现了异构平台整合。同时s o a p 通常和h t t p 一起绑定使用，也就是说w e b 服务对象是以x m l h t t p 形式进行消息 交互的，可以方便地穿越防火墙。 3 ) 在w e b 服务的体系中，应用系统可以被分割为高内聚、弱耦合的单个的 服务，通过w e b 被调用和访问。服务的调用者不用关心服务是如何实现， 是基于什么平台实现的，对于调用者来说，只要服务的调用界面不变， w e b 服务的任何变更，哪怕服务的实现平台从j 2 e e 迁移到n e t 或者反 之，对他们来说都是透明的。所以基于w e b 服务架构的综合平台具有高 度的可扩展性，可以按照需要进行简单、灵活的变化。 4 ) 在学校，各部门内部的业务系统大都是紧密耦合的、高效的。它们负责 该部门内部具体业务模块的运行，最适合作为服务提供。它采取简单的、 易于理解的标准w e b 协议和各个部门进行业务的交互，整合各个部门的 职能，对外提供便捷统一的服务。 图2 - 3 显示了基于w e b 服务的分布式对象简单调用模型，利用w e b 服务技 术在各个异构平台系统的上层构筑一个通用的、平台无关、语言无关的技术层， 各种不同平台之上的应用依靠这个技术层来实施彼此的连接和集成。可以看出， 通过使用w e b 服务对象这种简单的连接方式，不仅减轻了综合平台系统开发连 接器的负担，而且简化了对象调用的修改配置。 1 0 - 上海大学硕士学位论文 ! 坐! 型g 型! 塑! 堕坐! ! ! 堕g 堕旦! ! ! ! 堕型 w e bs e r v i c e si n t e r f a c e lj 系统工作平台 ( e j ba p p ) 图2 ，3 基于w e bs e r v i c e s 的调用方案 2 4 基于w e b 服务架构的信息共享系统总体框架图 综合以上对现有系统结构的分析，我们采取了基于w e b 服务的架构。如图 2 4 所示，将资源的核心元数据集中存储到一个中心节点，进行统一管理，而 资源本身的物理存储则保持原来的分布式存储方式，保留在分布的节点或者原 来的系统中。整个平台系统的核心是中心节点，它的作用主要有三个：一是发 布资源的元数据信息：二是提供注册服务；三是管理公共资源库。 2 4 1 总体框架图 系统采用目前通用的基于j a 、，a 平台的b r o w s e r s e r v e r 多层体系架构。 系统在远程数据访问中使用了基于服务的解决方案，虽说远程数据库访问技术 多种多样，但本文旨在提供基于w e bs e r v i c e s 的方案，比起传统方案，该方案 有着明显的优点：即简单，跨平台，跨防火墙等。 系统主要分为三大部分：资源中心，w e bs e r v i c e s 服务器和应用服务器。 1 资源中心 资源中心在整个系统中起到一个枢纽的作用。资源中心维护着各部门提供 的w e b ) 强务的目录和各部门数据库系统的元数据信息，元数据信息的格式都采 用x m l 格式存储。这样用户可以方便的查询到所需要的服务和各部门数据库系 统所包含的信息。这部分将在下章详细介绍。 上海大学硕士学位论文 ! ：堕! ! 壁g ! 塑! 型! ! ! 塑堡! ! ! ! ! ! 韭型望! i ! ! ! ! ! 堡 臣困 匡亘困l 际磊赢习一 区亟困i 图2 4 信息共享系统的实现框架 2 应用服务器 应用服务器是系统中最重要的组成部分，它管理着整个系统，使燕个系统 正常运转。它主要包含以下功能： 调用服务：从资源中心查找适合的服务，并与各个服务实施方绑定后调 用来完成各项功能。 操作元数据表：利用元数据，信息共享系统可以提供有效的检索和处理。 元数据表是信息共享系统的核心。应用服务器可以通过基于元数据表的 各种应用来管理整个系统，如生成触发表和修改表等。用户可以通过元 数据表来订阅信息，然后选择是接收通知还是建立新的数据库。 提供用户接口：为最终用户访问系统的统一界面。通过这个界面，用户 将不必了解整个系统的实现细节。 变更通知服务：当被订阅的数据发生变化时，系统自动调用变更通知服 务，变更通知服务把数据的变动信息送回到应用服务器，应用服务器根据 订阅表来通知订阅者。变更通知服务具有异构性、通用性和实时性。 3 w e bs e r v i c e s 服务器： w e bs e r v i c e s b 疆务器包含了各个部门所提供的各种服务，应用服务器通过调 用w e bs e r v i c e s 服务器所提供的服务来完成各项操作。 元数据服务：元数据是关于数据的数据。元数据为分布的、由多种数字 化资源有机构成的信息体系( 如信息共享系统) 提供整合的工具与纽带。元数 据在资源信息的发布和发现、完整性和一致性维护等方面的重要地位。元 1 2 国| | 目 习习习匿匝 固团围 上海大学硕士学位论文 堡垒! 堡型! 塑堡塑堕! 塑