（计算机软件与理论专业论文）面向服务的数字校园应用系统整合与数字交换平台研究(1).pdf

中文摘要 随着信息化建设在高校不断快速发展，越来越多的应用系统已投入使用。但 是高校这些信息系统特点在于不同时问开发的不同系统组成，各个系统b j 缺乏关 联，使得信息不能有效共享、应用难以集成、信息系统之间办公不能协同、各个 应用系统的数据资源不能得到综合应用，逐渐形成了“信息孤岛”，严重阻滞了 高校信息化的深入。为了提供更好的信息服务，也为了使得高校数字校园建立在 一个更坚实的基础上，开展信息化建设较早的高校现在都面临着信息整合的迫切 的压力。 建立数字交换平台目标就是为了消除孤岛，解决应用系统之间的数据共享和 集成问题，让各种数据资源能够在应用系统之间实现互联互通，从而实现任何人、 使用任何设备、在任何时间和任何地点都可以使用数字校园提供的资源与服务， 从而实现高校信息整合资源共享。 为了实现数据交换，建立统一的集成平台，我们需要一种既能快速适应校园 应用业务需求变化，又能将遗留的应用系统整合起来，而面向服务的架构( s o a ) 可以促进这些不同的应用系统之间进行服务合成，采用w e b 服务是目前比较好地 进行面向服务开发的模式。 本论文首先对研究背景数字校园应用系统的现状进行了详细分析，进而提出 了通过建立数字校园的数字交换平台建设的需求；在对数字校园应用集成及数据 交换平台技术进行深入的分析的基础上，提出采用面向服务的架构来实现数字校 园数据交换平台，给出了实现面向服务的数字校园的体系结构以及设计原则，并 提出采用基于m i c r o s o f tb i z t a l k 技术的解决方案，对业务流程处理、消息服务 引擎、消息处理框架、应用接口适配器框架、开发与管理工具、安全服务等方面 进行分析。最后说明如何利用b i z t a l k 实现异构应用系统数据交换、消息映射、 业务流程服务等。 关键字：面向服务的架构；应用系统集成；数字交换；数字校园；b i z t a l k a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o ni n s t r u c t i o na tc a m p u s ，m o r ea n d m o r ea p p l i c a t i o ns y s t e m sh a v eb e e nu s e d b u tt h e s ei n f o r m a t i o ns y s t e m sh a v et h e i r o w nf e a t u r e s t h e yw e r es e tu pb yd i f f e r e n ts y s t e mi nd i f f e r e n tt i m e ，e a c hs y s t e ma r e l a c ko f c o n n e c t i o n ，t h e nt h ei n f o r m a t i o nc a n tb e e ns h a r e de f f i c i e n t l y ，t h ea p p l i c a t i o n s a r eh a r dt oi n t e g r a t e ，t h ei n f o r m a t i o ns y s t e mc a n tw o r ki nc o o r d i n a t i o n , t h ed a t a r e s o u r c ec a n tb eu s e ds y n t h e t i c a l l y ，t h e r e f o r e ，i tw i l lb e c o m e ”i n f o r m a t i o ni s o l a t i o n i s l a n d ”i tw o u l dh i n d e rt h ed e v e l o p m e n to ft h ei n f o r m a t i o na tc a m p u s i no r d e rt o p r o v i d eb e t t e ri n f o r m a t i o ns e r v i c e , t ob u i l dt h ed i g i t a lc a m p u so nas o l i db a s i s ，t h e u n i v e r s i t i e sw h i c hh a v et h ee a r l yi n f o r m a t i o nb u i l d i n gf a c e t h e p r e s s u r eo f i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np r o b l e m s t h ea i mt os e tu pt h ed a t ee x c h a n g ep l a t f o r mi st oe l i m i n a t ei s o l a t i o ni s l a n d ，t o s o l v et h ed a t as h a r i n ga n di n t e g r a t i o np r o b l e ma m o n gd i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m s ，t o l e ta l ld a t ar e s o u r c e sc a nb ec o n n e c t e da n dt r a n s f e r r e da m o n gd i f f e r e n ts y s t e m ss ot h a t a n y o n ec a nu a n yd e v i c e s i na n y t i m ea ta n yp l a c e st ou s et h er e s o u r c e sa n ds e r v i c e s p r o v i d e db yd i g i t a lc a m p u s t h e r e f o r e , t h ei n f o 肋8 d o ni n t e g r a t i o n s o u r c e sc a nb e a c h i e v e d i no r d e rt oa c h i e v ed a t ae x c h a n g ea n da ni n t e g r a t i o np l a t f o r m ，w en e e d t ob u i l da m o d et h a tc a na d a p tr a p i d l yt ot h ec h a n g e so fs e r v i c ed e m a n di nt h eu n i v e r s i t y , a n d i n t e g r a t et h eo l da p p l i c a t i o ns y s t e m s s o ac a na c c e l e r a t et h es e r v i c ei n t e g r a t i o n a m o n g d i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m s a n dw e bs e r v i c e si ss of a rt h eb e t t e rw a yf o r s o a d e v e l o p m e n t t h ep a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e st h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n da n a l y s e st h es i t u a t i o n o fc a m p u sa p p l i c a t i o ns y s t e m sn o w a d a y si nd e t a i l ；i tr a i s e st h er e q u i r e m e n to fs e t t i n g l l pt h ed a t ae x c h a n g ep l a t f o r ma td i g i t a lc a m p u s ；t h e nb a s e d o nt h ed e e p t e c h n o l o g y a n a l y s i so f t h ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o na n d d a t ae x c h a n g ep l a t f o r mf o rd i g i t a lc a m p u s ， t h ep a p e rp u t sf o r w a r du s i n gs e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r et oa c h i e v ed i g i t a lc a m p u s d a t ae x c h a n g ep l a t f o r m , i ts h o w st h es t r u c t u r ea n dd e s i g np n n c i p i ef o rd i g i t a lc a m p u s ， a n da d v a n c e saw a yb yu s i n gm i c r o s o f tb i z t a l kt ob et h es o l u t i o n ，a n da n a l y s e sm a n y a s p e c t sl i k et h eb u s i n e s sp r o c e s s i n g , m e s s a g es e r v i c ee n g i n e , a p p l i c a t i o ni n t e r f a c e a d a p t e rf r a m e w o r k ，d e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n tt o o l s ，s e c u r i t ys e r v i c e s ，e t c a tt h e e n do ft h i sp a p e r , i tw i l li n t r o d u c eh o wt ou s eb i z r a l kt oa c h i e v ed a t ae x c h a n g e a m o n gd i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m s ，m e s s a g em a p p i n g ，b u s i n e s sp r o c e s s i n gs e r v i c e s ， e t c k e y w o r d s ：s o a ；a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ；d a t ae x c h a n g e ；d i g i t a lc a m p u s ；b i z t a l k 华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。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 的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确的方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期：如0 了年 学位论文使用授权声明 象荔弓苏 歹月) 8 日 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在_ 年后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 论文作者签名： 歹v 9 - v 荔：毖 日期：2 0 吖年5 月习日 导师签名：唆彤搿 日期：砷年厂月7 7 日 第一章引言 1 1 论文研究背景 随着信息技术、通信技术的飞速发展，特别是i n t e m e t 的普及，为各个大 学的提升信息化层次提供了良好的条件和机遇。信息技术对高等教育产生了 史无前例的巨大冲击，从教育环境、教育模式到教育理念、教育目标，教育 思想都在这场冲击中发生着变革。高等院校应对这种冲击的积极响应是大规 模、高投入地进行校园信息化建设。现在，我国高校在已经完成了基本的校 园网建设阶段和综合信息系统建设阶段，并逐步开展了以“数字校园”为主 题的校园网升级改造建设。因此对数字校园的研究成为了热门课题。 1 1 1 校园网应用系统的现状 数字校园倡导的一个目标【1 1 ：利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学 校的教学、科研、管理和生活服务等所有信息资源进行全面的数字化，并科 学规范地对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的用户管理、统一的 资源管理和统一的权限控制；通过组织和业务流程再造，推动学校进行制度 创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化；把学校 建设成面校园内，也面向社会的一个超越时问、超越空间的虚拟大学。通俗 地讲，就是在校园里实现【2 】：信息传输网络化、信息资源数字化、用户终端智 能化。 但是目前，由于种种原因，当前各高校进行校园网升级改造，建设各自 的“数字校园”时，面临了很多问题。 ( 1 ) 重硬件轻软件、重网络轻数据，重建设轻集成，重投资轻管理1 3 1 1 4 l 。 由于在建设过程中，存在这些问题，因此在积累了丰富的信息资源的同时， 也造就了大量的信息孤岛。而且这些孤岛由于没有得到有效的治理，正随着 数字资源的增长而增大，还不断产生新的信息孤岛。由于信息孤岛的独立性 与封闭性，不仅阻碍了人们对信息的获取，同时也给资源共享带来了更大的 困难。同时，不以需求推动技术运用，而是让技术本身充当了信息化的驱动 角色，这会造成了社会上信息资源的巨大浪费。 ( 2 ) 缺乏规划，技术不一1 5 l 。由于应用系统开发时间不同，开发人员变 化，采用的技术平台不同，因此我们可以看到应用平台的多种架构并存，如 有b s 架构和c s 架构，而所采用的编程语言也有采用不同的技术，如基 于n e t 技术，或者j 2 e e 技术的，采用的数据库也有s q ls e r v e r 数据库或者 o r a c l e 数据库等；而且这些应用系统通常只关注一个业务环节或管理功能，整 体集成和沟通程度不高，各应用系统相互独立运行，自成体系、产生的数据 分散、独立，缺乏统一规范的数据格式，各应用系统之间不能进行信息交换， 相互之间没有畅通的信息交流与共享。 ( 3 ) 体制分散，经营独立，无法协同工作1 6 。以往学校在建设校园信息 应用系统的时候，缺乏整体架构的观念，各职能部门实行各自为“战”、独立建 设。但是随着校园数字化网络建设，问题也逐步出现：各应用系统用户操作 繁琐，流程难以实现自动化，经常会出现信息和数据的更新不同步甚至不一 致，从而造成各个部门之间的矛盾，无法实现真正意义上的协同办公，导致 了工作效率低，增加了管理和工作的难度。 其次，还有一些客观的原因【7 】嘲： ( 1 ) 信息技术发展过快。由于信息技术的快速发展，不断有新的接口技 术、新的方法、新的标准出现，这是造成组织内部应用不便集成的客观原因。 ( 2 ) 对于各个信息技术企业来说，他们所提供的产品各有所长，例如 7 1 ： m i c r o s o f t 公司重点在于客户端、服务器端的操作系统和办公自动化领域； o r a c l e 、i n f o r m i x 等公司专注于数据库领域；s y b a s e 公司则在开发平台和开发 工具上面予以重点关注；3 c o r n 、c i s c o 等公司在网络平台上各有所长；几乎 没有一个厂商能够提供一个企业建设信息系统所需要的全部技术租产品，因 此在信息化建设的过程中，技术人员也会根据当时的需要，使用多家的产品 构成解决方案，因此没有统一的规划、设计和部署。 1 1 2 数字校园应用整合和数据交换的必要性 在现实当中，学校信息化建设的改革要涉及到学校各种应用系统，例如 教务管理系统、财务管理系统、图书管管理系统、研究生管理系统等。在现 2 在普遍情况下，各个应用系统软件可能采用了不同的技术进行开发，运行在 不同的平台上。但是整个校园的运作不单是一个部门，各个部门之问是需要 交流和配合，才能到达一个整体。因此这些应用系统之间的数据交换接口就 成了信息规划中一个大难题。随着形势的发展，校园信息化水平的提高，信 息孤岛问题变得凸现。目前的很多校园内缺乏统一畅顺的综合业务管理平台， 各个部门的信息不能有机的集成在一起，必将造成管理上的混乱。而“信息 孤岛”问题是分布式信息化建设不可避免的问题，在信息化渐成规模时，消 除信息孤岛问题成为信息化建设的首要问题。 为了充分的利用现有的资源，减少不必要的再次开发，要消除信息孤岛， 考虑到系统的全局应用需求以及成本，要把校园原有的应用系统和现有开发 的系统有机结合起来，必须对这些系统进行集成整合。因此，要实施u a i ( u n i v e r s i t ya p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，校园应用整合) ，即对高校中的多个。信 息孤岛”似的异构应用系统连接起来，进行信息整合和数据交换。u a i 的最 终目标就是将整个校园的应用程序快速、方便的集成起来，减少现在系统继 承工作的复杂程度。目前这个已经成为许多校园网建设的迫切需要解决的问 题。 因此建立应用整合与数据交换平台有着必要的意义。校园内的应用系统 需要进行某种合理的整合。在不破坏现有系统的情况下，将各种应用系统集 成起来，发挥各自应用系统不同的优势。同时，实行了信息系统整合可以统 筹规划校园的整体资源，提高资源的利用率。 1 1 3 面向普适性的应用需求 建设数字校园是为了普适应用 9 1 1 1 0 l 的发展需求，我们希望计算和通信能 力将普遍存在并融入到日常生活环境中，信息空间与物理空间将实现融合， 人们可以随时随地自由访问环境提供的各种信息和服务，计算机将从人们的 视线中消失，人们的注意力将回归到要完成的任务本身。普适计算的实质就 是强调资源的高可获性、不可见性和对资源的无缝访问能力，实现任何人、 任何地点、任何时间、任何设备上( a n y o n e 、a n y w h e r e 、a n y t i m e ，a n yd e v i c e ) 轻松取得资讯且能进行回应。这和我们数字校园发展目标：建立多个异构系 3 统应用整合和信息交换平台，实现u a l ，达到资源共享和信息互通是一致的。 校园资源共享和信息互通必须考虑如何有机地融合既有系统，避免重复投资 和浪费的问题。所以，要成功地实施校园信息集成共建共享，达到未来的普 适应用，关键之一就是要解决好内部各种应用的集成问题，u a i 可以在一定 程度上帮助我们解决这一问题。 1 1 4 我校的数字校园建设项目背景 我校也进入到数字校园建设阶段。因此，本论文在华南师范大学数字校 园建设项目的背景下进行研究讨论。 1 2 选题意义 对数字校园应用系统整合及数据交换的研究，具有十分重要的意义： ( 1 ) 数字校园是现代高校研究的一个重要话题，是一个新兴的高校信息 化建设。对数字校园建设的研究是未来高校信息化建设一个重要意义。由于 我校“十一五”“2 11 ”数字校园建设项目从去年正在启动，因此对数字校 园的研究也有着重要的实践意义和现实意义。 ( 2 ) 如前所述，与以往任何时候相比，现在无论各大企业还是高校内的 运行的应用系统数量已经比较庞大，各个应用系统之间的交流也越发频繁， 对数据交换的需求越来越迫切。因此，研究在数字校园建设中，对应用系统 整合与数据交换问题的研究对数字校园建设是十分必要的，而且既有实用价 值又有理论研究深度的问题。 ( 3 ) 应用系统整合与数据交换平台是为了解决企业和高校内的各种数据 交换与共享需求而提出来的一种综合性服务平台，因此它将能够解决应用系 统之间的数据共享和集成问题，从而解决企业和高校内部的诸多应用系统在 “联邦模型”下出现的信息孤岛问题，让各种数据资源能够在应用系统之间 实现互联互通，实现任何人、使用任何设备、在任何时间和任何地点都可以 使用数字校园提供的资源与服务，从而实现高校信息整合资源共享。 ( 4 ) 以往我们只是提到了企业的集成解决方案。随着数字校园建设的 发展，根据学校自己独特的特点，校园的应用集成( u a l ) 也应成为我们关注 4 的重要话题，也是数字校园解决的关键问题。 而且，通过以上对校园信息系统现状分析和数字校园建设必要性分析， 我们知道，对信息整合、数据交换的研究是有着十分迫切的需求。 本课题希望通过学习、研究数字校园应用系统整合与数据交换技术，总 结经验、验证概念和技术，进而能给现在高校的数字校园建设提供一个可行 的解决办法。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 应用系统集成，数据交换现状研究 为了解决以上问题，近几年、在数据集成、系统集成、工作流程、非格 式化信息管理、信息利用与个性化等方面出现了很多解决方案 7 1 ，如： ( 1 ) 推翻部分已建信息系统。由于学校已经建立各自不同的应用系统， 但是由于数据资源不能共享，有些学校将重新采用一些新的解决方案，新的 软件产品，并由开发商解决各功能系统间的集成问题。但是，这种方案投资 巨大，需要废弃已建成的应用系统，造成资金浪费。因此，学校对此方案持 谨慎态度。 ( 2 ) 开发。点对点”中阃件，实现应用系统协同。还有一些单位采用 开发中间件的方法，在信息系统间利用中间件传递信息，实现应用系统集成， 但每增加一个应用系统就要开发与原有的每个应用系统的中间件，使得应用 系统集成的成本越来越高。 ( 3 ) 建设数据仓库。为了实现信息系统对决策过程的支持，有一种“数 据仓库”的解决方案。如果用户有大量的历史数据，这些数据比较稳定，需 要长期的、系统的保存，并且有明确的使用目的，这时数据仓库是一个很好 的解决方案。但数据仓库的使用也有一定的局限性，如保存的多是历史数据， 信息的维护成本较高，对实施人员的技术要求也较高。 1 3 2 不同技术提供商的解决方案 现在各大软件厂商也正在提出一些新的解决方案，相关产品正在开发中。 主要有m i c r o s o f tb i z t a l k ，m mw e b s p h e r eb u s i n e s si n t e g r a t i o n 和b e aw e b l o g i e i n t e g r a t i o n 。它们主要都是为了解针对分散异构信息资源体系，在兼顾信息资 源现有配置与管理状况的条件下，实现无缝集成，从而实现消灭信息孤岛， 在新的信息交换与共享平台商，开发新应用，实现信息资源的最大增值 0 2 1 1 1 3 】f 1 4 1 。 1 4 论文的主要工作 本文就数字校园建设中，如何建设一个面向普适的、应用整合与数据交 换平台的研究进行了讨论。主要工作如下： ( 1 ) 对数字校园应用系统当前现状、研究的意义进行深入的分析与研究。 ( 2 ) 对应用系统集成与数据交换等相关技术进行学习与研究；对企业应 用集成的技术的概念进行扩展，用于数字校园应用整合；对集成模式进行分 析，采用面向服务的体系结构( s o a ) 用于数字校园建设应用整合与数据交 换中。 ( 3 ) 分析面向服务的体系结构与数字校园建设向结合，提出面向服务的 数字校园。其中对可扩展标记语言( 仉) ，w e b 服务( w 曲s e r v i c e s ) ，面向 服务的架构( s o a ) 和业务流程管理( b p m ) 技术进行研究。 ( 4 ) 对m i c r o s o f tb i z t a l l 【s e r v e r 进行学习与研究。分析b i z t a l ks e r v e r 的 优点，并利用b i z t a l ks e r v e r 来实现面向服务的数字校园的应用整合与数据交 换。 1 5 论文的组织结构 本文就数字校园建设中，如何建设一个面向服务的、应用整合与数据交 换平台为核心展开讨论。组织结构如下： 第一章为引言，介绍了本论文的研究背景( 分析了数字校园建立应用系 统集成与数据交换平台的必要性、面向普适的应用需求和论文的项目背景) ， 研究意义、国内外研究状况分析( 数字校园研究状况、应用系统集成与数据 交换的研究状况、不同技术提供商的解决方案) 、论文的主要工作以及组织结 构。 6 第二章介绍了数字校园应用整合与数据交换的研究。包括对数字校园应 用系统的研究现状分析、信息整合的重要性。并且对集成模式进行分析。提 出采用面向服务的集成模式作为数字校园的应用系统集成的实现模式。 第三章介绍了面向服务的集成的架构与相关技术。详细剖析了组成面向 服务的集成的四大关键技术：可扩展标记语言，w e b 服务，面向服务的架构 和业务流程管理技术。 第四章主要描述了实现面向服务的数字校园应用整合与数据交换的体系 结构。并提出利用一种基于m i c r o s o f t b i z t a l ks e r v e r 的信息整合平台。通过该 平台，学校可以对现有的应用系统进行全面整合，并保留现有系统的功能和 优势。在较低的成本和工作量上，达到快速继承，信息集成，异构应用系统 数据交换，和业务处理流程清晰的功能。 第五章面向服务的数字校园应用整合与数据交换的部分实验。包括系统 运行环境，开发环境，如何利用b i z t a l k 来进行开发。 第六章结论部分，总结本文。根据当前应用整合的需求，展望b i z t a l k 的 技术发展的应用前景，并对存在的不足加以分析，并指出下一步工作的方向。 7 第二章数字校园应用系统集成与数据交换平台研究 信息整合目的就是通过各种手段和工具将已有的信息集成起来，并按照 一定的逻辑关系进行组织，实现信息的有效共享，为用户提供条理化的信息 服务，为后续信息的管理与使用提供规范，从而实现信息的增值利用1 1 6 】。 如果将这些独立的信息资源整合起来，形成一个大范围内的连通的信息 环境，是当前世界信息领域的一个重要发展方向，也是我们为了实现“任何 人、任何时间、任何地点、任何设备都能轻松方便的获取和使用信息资源”。 因此这种跨越多个部门，实行信息资源整合带来的效应是巨大的。然而这是 一个复杂度高、难度大的工作。因为它涉及到异构平台的互操作、跨系统的 信息数据交换，不同应用系统之间的整合。涉及到数据格式标准、应用程序 接口定义、跨系统工作流程控制、信息传输协议等多方面的技术问题。在本 章，我们就数字校园建设应用系统集成与数字交换平台研究，并对需要采用 的基础技术点进行分析。 2 1 应用系统集成与数字交换问题 2 1 1 分析 目前的问题在于，这些应用由数以千计的程序模块、数据库、带有运行 过程。控制单元以及可扩展的严格访问机制的数据文件所组成的。由于相关 工作涉及大量连续的低级别开发任务，因此，开发扩展程序化功能和尝试通 过原先系统中未予定义的方式访问各类信息需要消耗大量资源、时间与资金。 在校园内部有许多应用系统，不同的单位、学院之间有着各自建立的，独立 的信息系统和体系。 如何将校园内已有的应用系统之间的数据得到交换，实现共享，协同工 作昵? 编程实现传统的点对点端到端集成方式是目前信息交换过程中所采用的 流行方式。那些在接口应用程序a p i 方面具有丰富经营的程序员将负责开发 用以访问来源应用程序数据的定制化应用( 通常采用二进制格式) ；将其映射、 8 转换为特定的数据结构：根据要求对这些数据进行操作，并将其提交至目标 应用程序。正如应用程序本身那样，这种方式所生成的是一套以程序代码形 式存在并执行、具有高度针对性与紧密耦合的功能集合。如果采用传统的点 图l 点对点集成方式 对点方式，集成项目所需要消耗的资源范围可以用n 的平方形式来表示： n + ( n 1 坦，其中，n 为接口端点数量。如果某一个组织机构具有由2 0 个内部 交互端点相连接的全网络分布矩阵系统( 这是一个很小的数目) ，那么，就必 须为其开发1 9 0 个程序化内部交互接口。由于每个集成化接口均为专用模式， 并且采用不具重要性的非模块化编码接口，因此，整体编程效率不会随着编 程资源的增加而得到相应的提高。随着集成需求的增加，i t 力量不断被占用， 进而导致相关资源及预算不断被耗尽。 有鉴于此，在多数组织机构中，那些本来由自动化解决方案来实现的功 能任旧通过手工方式来执行的现象旧不足为奇怪了。只是这种方式适用于应 用系统很少的情况下，就会显得非常快捷高效。这不仅体现在开发效率上， 更体现在使用效率上。 而数字校园是就是要改善这种状况。我们考虑可以采用另一种替代集成 方式就是部署中间件集成枢纽或队列平台，如图2 所示。这是一种基于成熟 的中间件产品，利用其特有的扩展连接能力，将各个参与交换互通的应用系 统连接起来。此类产品的用途在于利用预先提供的适配器来捕获企业框架应 用的专用数据格式，并通过中间件平台提供的映射、转换与传输机制在应用 程序端点之间实现数据交换。中间件平台同时还能提供。 9 2 1 2 小结 图2 u a i h u b 集成方式 为了解决孤岛问题，首先需要在学校建立一个将异构的应用系统进行集 成，建立统一的平台( u a i ) ，实现对不同应用系统的数据进行交换，使得现 有校内应用系统的互联和通，让各应用系统之间能够同步数据的变化，以便 保持数据一致。并保留现有系统的功能和特点，利用先进技术实现低成本和 高回报【1 2 1 。 2 2 应用系统耦合性 2 2 1 耦合性 当我们把两种软件组件集成在一起的时候，有几个重要因素会严重影响 到集成的质量与可用性。这些因素包括旧：所使用的集成模型；所使用的集 成工具软件；设计者的选择。 一 传统的信息系统开发很少考虑应用的可集成性、可重用性、可定制性和 可移植性，这就造成了总多软件，硬件平台以及各类应用系统并存的局面，在 实施信息交互过程中不断形成信息孤岛。当总多系统需要进行数据交换和流 程整合的时候，目前的解决方案基本上是以某一个或某几个关键应用系统为 主，基于系统提供的接口进行二次开发，与其他系统进行整合，这是一种紧 密耦合的系统集成模式，他依赖于特定的编程接口和开发平台，其接口的复 杂性以及在不同技术供应商之间进行工作协调的困难使企业望而生畏，给系 统集成带来许多麻烦。 在任何集成项目中，最重要就是要降低其中软件组件的耦合程度。耦合 度( c o u p l i n g ) 衡量了两种组件之间的独立性以及其中一个的改变对另一个的 影响程度。耦合定义了集成的程度。松耦合中，集成只依赖于几个离散的接 口；但是紧耦合中软件执行时通常存在相互依赖性。总的目标就是使用松弛 型耦合组件使他们之间的相互依赖型变得很少或不存在。 与此相关的有白盒集成与黑盒集成。 ( 1 ) 白盒集成：为了获得预期的集成效果，在白盒集成方法中，应用程 序或数据库的内部对集成者是可见的，因而需要集成者了解软件的内部构造。 这种方法通常导致紧密度较高的耦合。 ( 2 ) 黑盒集成：黑盒集成方法对集成者隐藏了软件和数据库的内部特 性，可以使用a p i 、连接器或者其他形式的接口来实现。由于隐藏了软件的内 部细节，因此通常形成松耦合系统。 2 2 2 小结 白盒集成对于集成者来说，应用软件或数据库的内部时可见的，黑盒集 成方法但是如果用黑盒方法，就必须使用a p i 连接器或者其他形式的接口来 访问内部功能。在这种情况下，如果集成者创建了一个可重用的连接器，那 么以后就可以使用黑盒方法进一步地集成。白盒集成比黑盒集成有更强地耦 合性。单采用黑盒集成地模型地系统一般有更高地重用性与即插即用性。 因此我们在考虑数字校园建设地时候，更多地选择松耦合的黑盒集成模 式，使逻辑上能独立。 2 3 中间件( m i d d l e w a r e ) 2 3 1 中间件的定义 中间件n 8 】是一种指一种软件，它能使处于应用层中的各应用成分之间实 现跨网络的协同工作( 也就是跨操作) ，这是允许各应用成分之下涉及“系统 结构、操作系统、通信协议、数据库和其他应用服务”各不相同。这一定义 2 3 3 中间件的优点 从应用程序来说，利用中间件可以获得如下优点： ( 1 ) 透明地与其他应用程序交互：由于中间件提供了一套统一的接口， 基于它的应用程序可以在任何运行该中间件的平台上运行，它不必考虑自己 的物理位置，硬件平台等。 ( 2 ) 与运行平台提供的网络通信服务无关：中间件解决不同网络协议之 问的转换，应用程序不必关心下层网络协议可能出现的差异。 ( 3 ) 具有良好的可靠性和可用行：中间件提供相应的措施来确保应用通 信的可靠性以及安全性，此外，中间件还可以采用何时的技术来增加系统的 容错性，以保证整个应用的可用行。 ( 4 ) 具有良好的可扩展性：应用可在保持原有功能上方便地进行扩展。 2 3 4 小结 在进行数字校园应用集成中，我们会采用中间件来屏蔽异构应用系统的 复杂性，从而通过一个统一的平台来提供给用户使用，而不需要知道系统的 复杂性。 2 4 应用系统集成模式分析 应用系统集成【1 9 1 是信息化进程发展到一定的时候所普遍需要解决的问 题。当我们发现内部的系统与系统之间几乎处于完全隔离的状态，无法进行 信息的良好沟通，因而对应用集成提出了新的需求。 通常情况下，应用系统整合从深度上分，可以分为一下不同的模式：面 向表示的集成，面向数据的集成，面向信息的集成，面向流程的集成和面向 服务的集成 2 0 1 1 2 1 2 2 1 。 2 4 1 面向用户的集成( u s e r - o r i e n t e di n t e g r a t i o n ，u o i ) 面向用户的集成就是通过用户界面集成或界面重组，指得是一个面向用 户的整合集成。通过提供一个统一的标准界面( 如浏览器) 来代替原先的系 统的终端窗口贺p c 的图形界面，从而隐藏不同应用程序的后台实现细节。一 般地，应用程序终端窗口的功能可能一对一对映射到一个基于浏览器的图形 用户界面。 门户应用也可以被看成是一个复杂的界面重组的解决方案。一个企业门 户合并了多个企业应用，同时表现唯一可定制的基于浏览器的界面。在这个 类型的e a i 中，门户框架和中间件解决方案是一样的。 2 4 2 面向数据的集成( d a t a - o r i e n t e di n t e g r a t i o n 。d o i ) 面向数据的集成是企业内外各种形式的业务数据信息的集成，一般发生 在企业内的数据库和数据源级别。目的是为了实现了不同系统的数据交流与 共享。通过从一个数据源将数据移植到另外一个数据源来完成数据集成。数 据集成对数据进行标识并编成目录，确定元数据模型。只有建立统一的模型 后，数据才能在数据库系统中分布和共享。数据集成采用的主要数据处理技 术有数据复制、数据聚合，接口集成和抽取、转换、加载( e x 舡a c t 、 t r a n s f o r m a t i o n 、l o a d i n g ，e t l ) 等【2 。 2 4 3 面向信息的集成( i n f o r m a t i o n - o r i e n t e di n t e g r a t i o n 。i o i ) 面向信息的集成实现不同系统之间的互操作。该模式重点解决不同应用 和系统之间接口级的转换以及数据交换。其特点是提供一个高性能的通用的 应用系统间公共信息交换平台，可以让各种应用系统不用为多个其他系统开 发接口，也只需和公共交换平台发生交互。由于企业最初使用的r r 支持系统 不多，因此很多都是采用p 2 p ，点对点对等式模型结构。基于消息中间件的集 成结构是目前应用系统集成的主要方法，其中j m s 是实现这种集成方式的相 当成熟的技术架构，许多基于此架构的软件都非常完善。 但是，它难以保证数据交换的实时性、数据的同步行，同时无法体现现 有的业务逻辑和应用规则，其耦合度较高，当需要集成的系统对象较多的时 候，系统相互之间的连接接口将会变得非常复杂。特别是交换一方的数据结 构发生改变，会导致所有的参与者同时修改自己的交换逻辑以适应交换，或 1 4 者一个系统升级或者新的信息系统实施后，与该系统相连的所有接口都要进 行改变。这是目前企业内常见的用法。 2 4 4 面向流程的集成( p r o c e s s o r i e n t e di n t e g r a t i o n ，p o i ) 该模式以企业业务流程为核心，通过业务过程和其他应用软件系统进行 绑定，实现高度自动化的过程 和共享，从而在整个供应链的 范围能提供产业效率。业务流 程管理( b p m ) 通过图形化的 流程模型描绘和控制信息的交 换及事务的发生。对合作伙伴、 内部应用、原工作也等活动进 图4 面向流程的集成示意图 行协调与优化，使信息可以自动地、无障碍地流动。流程的集成产生于多个 应用的流程层。通常，通过一些更高层的中间件来表现商务流程集成的特征。 这类中间件产品的代表就是消息中介，消息中介使用一个总线模式或者h u b 模式来对消息处理标准化并控制信息流。 2 4 5 面向服务的集成( s e r v i c e - o r i e n t e di n t e g r a t i o n ，s 0 1 ) 该模型主要是通过互操作框架、事务、分布式对象机制，实现各种应用 服务共享。现在，主要通过 “w e bs e r v i c e s ”机制来实 现企业内外应用集成业务。 w 曲s e r v i c e s i 筮 通过提供动 态服务接口来实施一个动 态的集成，实现了发布服务 的应用程序和使用服务的 应用程序之间的松散耦合， 图5 面向服务的集成 同时它允许将应用程序划分为一些小的逻辑组件，而在小粒度基础上，集成 将变得更容易。 1 5 2 4 6 小结 因此，在本文中，我们讨论的数字校园应用集成，主要是基于w e b s e r v i c e s 基础上的这种面向服务的校园应用集成。w e bs e r v i c e s 的出现，为应 用集成提供了一种全新的机制，它为本地和远程服务的定义、发布和访问提 供了一整套开放标准的办法，也是我们选择作为校园应用系统整合的解决方 案。下章中还会详细谈到这部分内容。 1 6 第三章面向服务的数字校园应用技术分析 面向服务( s e r v i c e o r i e n t e d ) 随着l t 界从丌发新系统到充分利用现在系 统中得到关注，用一种面向服务的架构来开发和部署服务是利用i t 系统来满 足新需求的最好方式幽。 服务( s e r v i c e ) 与对象( o b j e c t ) 或过程( p r o c e d u r e ) 不同，因为服务是 由它与其他服务交换的消息来定义的。服务于应用之间是松耦合的，这令服 务可以更容易地在整个部门、企业或者i n t e r n e t 范围内共享数据。面向服务的 架构( s o a ) 定义了部署和管理服务的方式。采用面向服务的架构可以提高 可充用性，降低总成本，提高快速修改与演化i t 系统( 无论新旧) 的能力。 各种w e b 服务技术为转向面向服务的开发和s o a 提供了支持。这些w 曲 服务技术是到目前为止最 韭务 广为采纳的一组分布式计 算标准。因此w e bs e r v i c e s 是构建s o a 的理想平台。 因此，本文采用解决 数字校园应用集成问题的 方法就是：采用一种基于 w e b 服务技术的s o a ，实 x 讥 现面向服务的集成。 w e b 鼹务一 图6 面向服务韵数字校园 如图6 所示，多种代 表着行业趋势的关键技术的融合，面向服务需要包括一下关键技术包括 2 4 1 1 2 s l ： ( 1 ) 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 ) ：一种跨企 业( 或更广泛的) 、公共的、中立的数据格式。 ( 2 )w e b 服务( w 曲s e r v i c e s ) ：基于x m l 的技术，用于传递消息、 描述服务、发现服务以及其他扩充功能。 ( 3 ) 面向服务的架构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) ：一套用 于实现应用间互操作以及重用i t 资产( i t a s s e t s ) 的方法。 ( 4 ) 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 ) ：用于自动 1 7 化业务操作( b u s i n e s so p e r a t i o n ) 的方法和技术。 本章将讨论了x m l 、w e bs e r v i c e s 、s o a 和b p m 技术，如何为面向服务 的数字校园建设服务。 3 1 面向服务架构( s o a ) 3 1 1s o a 的概念 面向服务的体系结构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是一种架构 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。服务层是s o a 的基础，可以直接被应用调用，从而有效控 制系统中与软件代理交互的人为依赖性1 2 6 1 2 7 1 【2 8 】嗍。 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