（计算机软件与理论专业论文）基于soa的数据交换平台的研究与设计.pdf

摘要 摘要 数据交换平台是为解决政务、企业和高校内的各种数据交换与共享需求而提 出的一种综合性服务平台，以实现各部门之间的政务资源的整合、交换和共享， 消除逻辑上的信息孤岛，为各业务系统的互联互通、跨部门的协同办公和决策辅 助应用提供基础支撑平台，支持公众方便、快捷地检索、获取和使用政府公开信 息资源，提高政务资源的利用率。 本文的研究来源于广东省科技厅的数据交换平台建设的项目。利用w e b s e r v i c e 技术实现数据传输模块，以s o a p 作为安全通信的基础，以x m l 为跨平台 数据交换的技术，以j a v a 为跨平台代码交换的技术，建立数据交换机制，使异构 系统之间的信息共享成为可能，实现了良好的数据封装、交换和共享，提供了很 好的互操作性。 本文首先介绍了国内外研究现状，阅读大量相关资料，对目前热门关注的s o a 架构及其可实现技术w 曲服务进行全面的分析研究，分析了目前常见的数据交换 平台的解决方案的现状，并在此基础上，提出了基于s o a 的数据交换平台的解决 方案。 接着，深入研究了数据交换的关键技术，x m l 模式与关系模式的相互映射问 题、两模式的数据类型的相互转换，和利用v e l o c i t y 模板引擎，通过j a v a 实现了 两模式的相互转换。 其次，对科技厅数据交换平台进行需求分析，介绍了平台的建设内容，分析 了业务流程，和功能分析。 然后，进行了基于s o a 的数据交换平台的设计，先设计了基于s o a 的数据交 换平台的层次结构，并对服务层实现粗粒度w 曲服务，进行服务分类、服务组合 和设计服务模式。 最后，着重地对数据交换服务和数据共享接口两模块进行设计分析，对数据 交换流程、w e bs e r v i c e 的封装注册调用和数据共享接口内容的进行详细设计。 关键词：s o a 、数据交换、x m l 、模式映射、w e b 服务、共享接口 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t d a t ae x c h a n g ep l a t f o r m ( d e p ) i sa l l i n t e g r a t e ds e r v i c ep l a t f o r mf o rt h es o l u t i o n t o g o v e r n m e n t ，b u s i n e s s e s ，c o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e sw i t h i nt h ee x c h a n g ea n ds h a r i n go fd a t aa n d p u tf o r w a r dt h ed e m a n df o ra ni n t e g r a t e ds e r v i c e i nt h ea d m i n i a r a t i v ea f f a i r so ft h et r e n da n d i n f o r m a t i o ni n n o v a t i o n , e n t e r p r i s e sa n dg o v e r n m e n tn e e dt h e i rs u b o r d i n a t ed e p a r t m e n t st os h a r e i n f o r m a t e i o ni nq u i c k l y b u tt h ei n f o r m a t i o ni s l a n di sae n c u m b r a n c e s o ，h o wl o wt h ep r i c e ，e a s y t oe s t a b l i s had a t ae x c h a n g ea n dd a t as h a r i n gm e c h a n i s mb e t w e e nh e t e r o g e n e o u sb u s i n e s s s y s t e m s a c h i e v e db e t w e e nt h ee n t e r p r i s e sa n dg o v e r n m e n td e p a r t m e n t so fp u b l i ci n f o r m a t i o n a n de f f e c t i v e c o m m u n i c a t i o n a a c h i e v i n gd a t ae x c h a n g e b e t w e e nt h e e n t e r p r i s e s a n d g o v e r n m e n td e p a r t m e n t so fp u b l i ci n f o r m a t i o na n de f f e c t i v ec o m m u n i c a t i o n t h i si sg r e a t s i g n i f i c a n c et ot h ee - g o v e r n m e n ti n f o r m a t i o n t h i ss t u d yc o m e df r o mg d s t cd a t ae x c h a n g ep l a t f o r m u s e dw e bs e r v i c et oa c h i e v e d a t at r a n s m i s s i o nm o d u l e ，s o a pa st h eb a s i sf o rs e c u r ec o m m u n i c a t i o n s ，x m la sd a t ae x c h a n g e t e c h n o l o g i e s ，a n dj a v at oe s t a b l i s hd a t ae x c h a n g em e c h a n i s m s oa c h i e v eag o o dd a t ap a c k a g e ， t h ee x c h a n g ea n ds h a r i n g ，p r o v i d e sag o o di n t e r o p e r a b i l i t y f i r s t ，i n t r o d u c e dt h em u d yo fs t a t u s ，a n a l y s i ss o aa n dw e bs e r v i c et e c h n o l o g y t h e n , a n a l y s i st h es t a t u ss o l u t i o no fe x c h a n g ep l a t f o r m , a n do nt h i sb a s i s ，r a i s eas o l u t i o no f b a s e do ns o ad a t ae x c h a n g ep l a t f o r m s e c o n d ，s t u d y e dt h em a p p i n go fx m lm o d e la n dt h er e l a t i o nm o d e l t h r o u g hv e l o c i t y t e m p l a t ee n g i n ea n d j a v aa c h i e v e dc o n v e r s i o nb e t w e e nt h et w om o d e l a n dt h e n , d e s c r i b e dt h ec u r r e n tr e s e a r c ho fe - g o v e r n m e n td a t ae x c h a n g e ，t h ec o n s t r u c t i o n m e a n i n go ft h eg d s t cd a t ae x c h a n g ep l a t f o r m ，a n dt h ed e s i g nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep l a t f o r m ； f i n a l l y , d e s i g n e d t h eh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r eo ft h es o a - b a s e dd e ea c h i e v e d c o a r s e - g r a i n e do fw e bs e r v i c e ，s e r v i c ec l a s s i f i c a t i o n ，s e r v i c ep o r t f o l i oa n dd e s i g ns e r v i c em o d e l t h e ne m p h a t i c a l l ya n a l y s i s e dt h ed a t ae x c h a n g es e r v i c ea n dd a t a - s h a r i n gi n t e r f a c e s d e s i g n e d t h ed a t ae x c h a n g ep r o c e s s ，c a l lw e bs e r v i c er e g i s t r a t i o np a c k a g ea n dd a t as h a r 啦i n t e r f a c e s k e yw o r d s ：d a t ae x c h a n g e ，x m l ，s t a n d a r d sc r i t e r i o n , s h a r 吨i n t e r f a c e 广东工业大学工学硕士学位论文 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的 成果。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。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归 广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 论文作者签字：砷钊汉 指导教师签字：一 川年夕月彩日 第章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景与课题来源 随着信息化进程的推进，我国的电子政务建设已经取得可喜突破和巨大成 就。但由于区域、部门建设的独立性，目前，我国的决大多数电子政务系统大都 是以某以地区、行业或某一厂家的操作系统与系统集成技术为基础，各系统自成 体系，从而带来例如资源分散、信息共享困难、应用水平低下等，而且形成彼此 隔离的信息孤岛式的信息系统1 1 l ，严重影响电子政务的正常发展。在政务公开的 趋势下以及信息技术的不断革新，企业和政府部门迫切需要其下属各个部门的信 息能够及时共享，而信息孤岛的问题的存在显然无法达到这个要求，因此，如何 整合系统内各应用系统和数据资源，架构一个统一电子政务综合处理平台，实现 资源全面整合和共享，成为提高电子政务整体应用水平的关键环节【2 1 。 系统的目标是将分散建设的若干应用信息系统进行整合，通过计算机网络构 建信息共享平台，从而使若干个应用子系统进行信息数据的传输及共享，最大范 围提高信息资源的利用率。该系统是一个基于标准、组件化、架构良好、具有很 好扩展性的多层的开放的软件体系。 1 2 国内外研究现状 我国，随着政务公开的日益深入发展，现今各地政府也开始重视和普及数据 交换技术，纷纷建立数据交换平台以实现信息共享的目的。例如，广东南海市数 据交换平台和一站式服务框架项目，广西南宁市电子政务系统、广州市国税税银 联网等。 近几年很多公司在数据交换平台方面都已经快速发展，方欣科技、方正数码 公司、北京慧点和中创软件就是数据交换平台软件领域的典型例子。 方欣科技提出的通用数据交换平台解决方案c d e p ，能够自如的实现各种复 杂的跨系统边界的业务流程，使得异构系统之间能够方便的相互通信，高效的传 递数据，起到类似数据总线的作用【3 1 。典型应用：广州市国税税银联网，广州市 地税数据交换系统，佛山市国税税银联网等等。 广东工业大学硕十学位论文 方正数码公司早在2 0 0 2 年提出了方正易畅i n f o h u b ，这个软件是面向信息资 源整合的跨地域、跨部门不同业务系统之间的数据整合提供了进行转换和交流的 安全信息交换平刽4 1 。它采用基于x m l 技术的消息结构进行信息的表达、存储及 传输。作为封装在消息结构中的消息内容可以是x m l 格式的信息，也可以是采 用用户自己定义的格式的信息。 北京慧点科技有限公司开发的基于数据交换中心的统一政务交换平台支持 跨平台异构应用系统【5 】，可以解决数据共享与集成问题，适用于电子政务、大规 模企业的应用系统数据集成和业务集成。以x m l 为跨平台数据交换的技术，建 立了各政务应用系统沟通和对社会服务的接口标准和服务标准，实现了良好的数 据封装、交换和共享。 中创软件推出的“电子政务数据交换平台解决方案”，是基于中创软件i n f o r 系列中间件技术，结合政府信息化建设现状及发展需求而推出的，使得各政府部 门之间的基础数据共享，让基础数据发挥更大的社会价值，使得政府从宏观上把 握经济运行的整体情况1 6 1 。 1 3 存在问题 数据交换平台主要是整合系统内各应用系统和数据资源，架构一个统一电子 政务综合处理平台，实现资源全面整合和共享，以实现政务资源的有效共享，但 是在政务的“信息孤岛的影响下，实现数据共享和集成的过程中，主要会面临 以下几方面的问题： l 、异构性 异构性是数据交换必须面临的首要问题，其主要表现在三方面：系统异构、 数据源异构和语义异构【7 1 。系统异构是指政务系统部署到不同的操作系统，其的 硬件平台、操作系统、并发控制、访问方式和通信能力等的不同，使其之间的相 互交换性差。数据源异构是指政务系统应到不同的数据库，如关系数据库就可能 采用o r a c l e 、s q ls e r v e r 等，也可以采用不同类型的数据库系统，如关系、层次、 网络、面向对象等。语义异构是指各个政务系统的数据库设计的命名异构、值异 构、语义异构和模式异构等等。比如语义的异构具体表现在同一语义在不同的政 务系统中采用不同的形式的数据表示，或者相同的数据形式在不同的政务系统中 表示不同的语义。例如：在科研管理系统中表示科研人员的身份证号码是c a r d l d ， 2 第一章绪论 而在税务系统中却是c a r d n o 。这使语义依赖了应用政务系统。 2 、完整性 异构数据源数据交换的目的是为应用提供统一的访问支持。为了满足各种应 用处理数据的条件，交换后的数据必须保证一定的完整性，包括数据完整性和约 束完整性两方面：数据完整性是指完整提取数据本身【7 】。一般来说，这一点较容易 达到；约束完整性，约束是指数据与数据之间的关联关系，是唯一表征数据间逻 辑的特征。保证约束的完整性是良好的数据发布和交换的前提，可以方便数据处 理过程，提高效率。 3 、数据交换标准 当今的信息技术是基于标准的，如果没有标准，那就很难进行通信。统一标 准是建设电子政务系统的最基本要求，是网络互联互通、信息共享交换的前提。 因此，该科技厅在建立自己的网络平台时，要按照统一的规范进行规划、设计和 建设。 实现数据交换与共享要解决两方面问题，即：信息的语义共享和信息资源的 共享。数据标准和规范是信息资源模型的主要组成部分，它定义了相关系统信息 资源的语法和语义、为信息共享和信息交换提供保障。 数据标准化包括业务建模规范化、数据规范化和业务文档格式规范化。通过 对政务业务流程的分析，抽取出具有共性的业务模型和信息模型，然后提取出公 共的数据元素，形成数据元目录，最后根据数据元目录和信息结构，实现各业务 信息系统的语义互操作性。 1 4 研发意义 随着全球经济一体化进程的不断深入与企业市场化程度的不断提高，数据共 享已经成为一个世界性的问题，相关的数据也充分体现了这一点：根据i d c 的统 计，每年全球花费将近3 0 0 0 亿美金来解决数据共享问题；g a r t n e r 的统计表明，大 企业每年i t 预算的4 0 用于解决数据共享问题；另外，据c i o 杂志的调查，全 球3 3 的c i o 认为数据共享是最重要的问题，9 0 的c i o 认为数据共享是非常重 要的问题【8 1 。 数据交换平台是为解决政务、企业和高校内的各种数据交换与共享需求而提 出的一种综合性服务平台，数据交换平台的建设和实施，将能够解决应用系统之 广东丁业大学硕士学位论文 间的数据共享和集成问题，为政务、企业和高校内的应用系统提供全局数据视图、 全局数据权限视图和完善数据交换服务，从而解决政务、企业和高校内部的诸多 应用系统在“联邦模型”( 一种应用系统间松散耦合的模型) 下出现的信息孤岛问 题，让各种数据资源能够在应用系统间实现互联互通【9 1 。 统一数据交换平台提供了信息共享交换的手段，打破了部门间的信息孤岛， 使各部门的数据能够互联互通。共享的数据既可以包含政策法规等信息，更重要 的是各单位和部门的业务数据，为领导的决策提供实时的数据，发挥信息化的实 时和准确的特点。 政务信息资源开发利用是推进电子政务建设的主线，是深化电子政务应用取 得实效的关键。信息资源共享与交换平台是电子政务畅通工程的重要内容，是“信 息畅通 的重要保障，它构成一个安全、可靠、高效、稳定的信息交换渠道，为 跨部门的信息共享和信息交换提供服务，促进信息资源的开发利用【l o i 。 本数据交换平台利用w e bs e r v i c e 技术来实现，以s o a p 作为安全通信的基础， 以x m l 为跨平台数据交换的技术，以j a v a 为跨平台代码交换的技术，建立数据库 转换机制，使异构系统之间的信息共享成为可能，实现了良好的数据封装、交换 和共享，提供了很好的互操作性。 研究旨在设计一个实用的数据交换平台，该数据交换平台能够实现其异构的 业务系统之间信息交互，为其内部已有系统之间数据共享提供了一个切实可行的 解决方案，并且有效指导新系统的建立。同时也给其他企事业单位，政府部门建 设数据交换平台提供了一个可用的样例。因此，这项研究有着非常重要的意义。 1 5 研发内容和特色 1 、研究目标 结合目前国内外的数据交换共享的产品和解决方案，借鉴s o a 体系架构思 想，提出一个基于s o a 的数据交换平台的设计方案，根据平台模块功能，划分平 台的主要服务模块。 2 、研究内容 ， ( 1 ) 数据交换的x m l 模式与关系模式的映射，及数据库数据类型与x m l 模式的数据类型的映射； 不同的数据库以及同一数据库厂商的不同版本的数据库产品之间，对数据类 4 第一章绪论 型的定义是有差别的。基于x m l 的异构数据库数据交换过程中的数据类型映射 环节就是要实现源数据库数据类型到x m l 数据类型的映射及目标数据库数据类 型到舢数据类型的映射。 基于x m l 的数据交换，就是用x m l 作为数据交互的中介，完成数据的传输与 转换。为了完数据的转换，必须首先在数据库和x m l 文档之间传递数据，也就是 在文档结构和数据库结构之间建立映射关系。 ( 2 ) 根据科技厅数据交换平台的需求，对平台建设内容和平台功能进行分 析，设计了平台功能。 ( 3 ) 结合面向服务架构s o a 的设计原则和方法，设计了基于s o a 的数据交 换平台的层次结构，并进行抽取公共服务，对服务进行分类和组合。 ( 4 ) 最后，着重对平台数据交换服务模块进行详细设计。 3 、研究特色 ( 1 ) 基于s o a 架构思想满足了系统对松耦合的需求，和标准化的接口标准， 很好地解决了异构业务系统的数据交换和资源共享。 ( 2 ) 很好地解决数据交换中x m l 模式与关系模式的映射转换，为数据交换 解决了一个关键问题。 1 6 本文主要工作和论文组织 本人在数据交换平台的研究开发期间的主要工作是分析和研究目前国内外 数据交换技术研究现状和国内数据交换的解决方案，在此基础上，借鉴s o a 架构， 建立一个数据交换平台，根据平台不同的功能，设计不同的平台服务组件模块和 划分平台的服务模块，着重解决异构数据库的数据交换机制。以x m l 作为交换 中间载体，设计数据库与x m l 的映射、转换规则，对业务进行封装，平台以服 务为核心，对各种业务提供统一的对外接口，有效解决平台内的不同系统之间数 据交换共享的难点，为所有类似系统搭建信息共享平台提供一个解决方案。最后 对该解决方案的所有文档进行整理，形成本人的毕业论文。 本论文共分为六大部分： 第一章：分析了课题的研究背景、课题来源和国内外研究现状，包括方欣科 技、方正易畅i n f o h u b 、慧点科技的数据交换，对现有的数据交换平台分析其的 不足，并提出了本文的主要研究内容和特色。 广东工业大学硕士学位论文 第二章：分析目前常用的三个数据交换平台的解决方案进行分析，并提出基 于s o a 的数据交换平台的解决方案。 第三章：分析了本交换平台用到的s o a 及相关技术，包括x m l 、s o a 、 w e b s e r v i c e 、e s b 等。 第四章：深入研究数据交换理论，着重研究x m l 模式与关系模式的映射转 换，及相互转换机制，并利用v e l o c i t y 模板引擎实现两模型的相互转换。 第五章：分析了科技厅数据交换平台的建设内容，及需求分析。 第六章：借鉴s o a 技术，提出了基于s o a 的数据交换平台的解决方案。对基 于s o a 的数据交换平台的层次结构、模块结构、公共服务抽取、服务分类和组合 进行分析和设计，并着详细设计了数据交换服务模块。 最后：总结与展望，并对这一研究课题的前景进行展望，对尚需做的进一步 完善工作进行了讨论，指明下一步的研究方向。 6 第二章常用数据交换平台的解决方案现状 第二章常用数据交换平台的解决方案的现状 本章将从产品的定位和主要功能上来分析了目前国内外常用的数据交换平 台的解决方案；消息中间件实现方式、产品组件实现方式、s o a p 机制和w e b s e r v i c e 实现方式。并在此基础上提出了一个基于s o a 的数据交换平台解决方案， s o a 平台具有粗粒度服务接口、松散耦合、标准化的接口和精确定义的服务接口 等优势。 2 1 国内外已实现的解决方案 目前，数据交换平台在国内外已有一定的深入研究，较早的一个比较好的数 据交换系统是1 9 7 7 年由i b m 开发的e x p r e s s t l l i ，其主要功能是在异构的模式之间 实现转换。 国内外有很多数据交换共享类的产品和解决方案，从产品的定位和主要功能 来看，大致可以分为这样几类： 2 1 1 消息中间件实现方式 消息中间件m o m ( m e s s a g e o r i e n t e dm i d d l e w a r e ) 是一种特定的中间件，它 利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交换，并基于数据通信来进行 分布式系统的集成【1 2 】。 典型的m o m 系统有：i b m 的m q s e r i e s 、m i c r o s o f t 的m s m q 、j a v a 消息服务 ( j a v am e s s a g es e r v i c e ，j m s ) 来实现在异构系统之间传递数据封装后的消息，从而 完成异构系统的交换与共享： 消息传输中间件的跨平台能力也是中间件的重要指标。为满足异构平台的数 据通信要求，消息传输均使用标准的i p 包封装，因此中间件产品能做到真正跨平 台的数据通信。此外，消息传输中间件通常都提供丰富的a p i 函数接口，可以支 持标准c c + + 、m i c r o s o f tv i s u a lc + + 、m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 、b o r l a n dc 、 p o w e r z b u i l d e r 、j a v a 等开发语言，特别是对标准的c c + + 和j a v a 的支持，方便在 不同应用平台的应用开发，同时实际上也增强了消息传输中间件的跨平台能力。 消息队列服务系统即是把消息中间件技术应用于实践中一种位于平台( 硬件 和操作系统) 和应用之间的服务程序。 消息队列是在多个不同的应用之间实现相互通信的一种异步传输模式，相互 7 广东工业大学硕士学位论文 通信的应用可以分布于同一台机器上，也可以分布于相连的网络空间中的任一位 置。其实现原理是：消息的发送者把自己想要发送的信息放入一个容器中 ( m e s s a g e ) ，然后把它保存至一个系统公用空间的消息队列( m e s s a g eq u e u e ) 中；本地或异地的消息接收程序再从该队列中取出发给它的消息进行处理。 在消息传递机制中，有两个重要的概念：一个是消息，一个是队列。消息是 由通信的双方所需要传递的信息，它可以是各式各样的媒体，如文本、声音、图 象等等。消息最终的理解方式，为消息传递的双方事先商定，这样做的好处是， 一是相当于对数据进行了简单的加密，二则采用自己定义的格式可以节省通信的 传递量。消息可以含有发送和接收者的标识，这样只有指不定期的用户才能看到 只传递给他的信息和返回是否操作成功的回执。消息也可以含有时间戳，以便于 接收方对某些与时间相关的应用进行处理。消息还可以含有到期时间，它表明如 果在指定时间内消息还未到达则作废，这主要应用与时间性关联较为紧密的应 用。 采用消息队列技术带来的好处是：由于是异步通信，无论是发送方还是接收 方都不用等待对方返回成功消息，就可以执行余下的代码，因而大大地提高了事 物处理的能力；当信息传送过程中，信息发送机制具有一定功能的故障恢复能力； 消息传递机制使得消息通信的双方具有不同的物理平台成为可能。 消息中间件所面临的挑战： 消息队列服务系统中，消息传输的可靠性与消息的大小受到一定的制约，目 前，微软和i b m 的消息中间件产品对消息的大小和容量都有一定的限制，消息中 间件在以后的开发中，将会向传输的消息大小和容量不受限制的方向发展。可以 使用拆分和组装技术，实现整个系统对所传输的消息大小和容量不受限制。 为了消息传输的可靠性能足够高，消息中间件将会使用消息多级回执技术， 使消息可以回滚和可以反悔，当消息从队列中被提取的同时其暂存缓存区中，此 时即使断电，也可以保证消息的可靠传输而不被延迟和丢失。 2 1 2 产品组件实现方式 组件( c o m p o n e n ) 就是一个封装好的单元，其包括内部属性和外部属性。 内部属性包括：实现、封装和接口，并且完全隐藏内部细节，只能通过接口访问： 外部属性包括：组件能够独立地进行开发、配置和替换；组件可以由第三方创建， 因而可以预先存在；组件应当遵循定义组件的组合和交互的组件标准。 第二章常用数据交换平台的解决方案现状 基于组件的软件开发方法应运而生，它通过组件技术降低了开发成本，提高 了开发效率，最关键的是提高了软件的可靠性和可维护性。 基于产品组件的产品有s y b a s ed x p ( s y b a s e 电子数据交换平刽”1 ) ，按照传输 的数据类型和流量等，定义不同的传输通道，绑定不同的传输组件。它根据数据 交换技术对安全性、开放性、灵活性等技术特性的需求，将数据交换平台进一步 细分为： ( 1 ) 大量实时数据传输和低带宽定时或批处理方式传输 ( 2 ) 异构和同构数据交换 ( 3 ) 企业内和企业间数据交换 并根据不同类型数据交换平台的业务特色和技术特点，量身定制了相应高效 的数据交换解决方案。 从产品的构成来看，s y b a s ed x p 数据交换平台包括如下组成模块： ( 1 ) r e p l i c a t i o ns e r v e r 产品组 ( 2 ) m o b i l l i n k 产品组 ( 3 ) s q lr e m o t e 产品组 ( 4 ) e m q ，e b i zi n t e g r a t o r 产品组。 这些产品和产品组分别具有各自的特点，并在功能上相互补充，可以满足电 子政务在数据交换上的绝大部分需求。 2 1 3s o a p 消息机制和w e bs e r vic e 实现方式 采用s o a p 消息机制和w e bs e r v i c e 技术，利用w e bs e r v i c e 技术的跨平台特性 和s o a p 消息的简单通用、穿透力强的特性，使用s o a p 消息封装数据，通过调用 w e bs e r v i c e 完成异构系统的数据交换与共掣4 1 。 w e bs e r v i c e 主要是为了使原来各孤立的站点之间的信息能够相互通信、共享 而提出的一种接口【1 引。w r e bs e r v i c e 所使用的是i m e m e ti z 统一、开放的标准，如 h t t p 、x m l 、s o a p 、w s d l 等，w e bs e r v i c e 可以在任何支持这些标准的环境， 如w 访d o w s ，l i n u x 等中使用。 使用s o a p 消息机制、x m l 、w e bs e r v i c e 技术，以企业和政务应用集成为背 景，如e s t a r c o n n e c t ( 易达讯数据交换平台) ，交换系统采用国际先进的基于j a v a 、 x m l 和w e b s e r v i c e 技术的多层体系结构，利用统一的服务信息交换软总线、信息 交换流程管理和信息交换规则实现各部门之间数据交换和业务流程协调【1 4 1 。 9 广东工业大学硕士学位论文 用基于x m l 的w e b 请求与响应实现分布式通信，对不同分布式计算平台和实 现语言间的相互操作性提供了无可比拟的支持。从表面上看，w e bs e r v i c e 就是一 个应用程序，它向外界提供一个能够通过w e bs e r v i c e 进行调用的a p i 。任何想使 用w e bs e r v i c e 作为自己系统一部分的应用程序，都可以使用编程的方法，通过 w e bs e r v i c e 来调用这个应用程序。 s o a p 协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c a l ，简单对象访问协议) ，它是一个用 于分散和分布式环境下网络信息交换的基于x m l 的通讯协议【1 5 】。在此协议下， 软件组件或应用程序能够通过标准的h t t p 协议进行通讯。它的设计目标就是简 单性和扩展性，这有助于大量异构程序和平台之间的互操作性，从而使存在的应 用程序能够被广泛的用户访问。 w s d l ( w e b s e r v i c e d e s e r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b s e r v i e e 描述语言) 规范用于定义 w e b s e r v i c e 接口【1 5 】。每一个w e b s e r v i e e 都有一个相应的w s d l 文件( 用x m l 写成) 详细说明其所拥有的方法和每个方法能接收和返回的参数，应用程序通过w s d l 文件才能了解如何使用w e b s e r v i c e t ”1 。可以认为w s d l 文件是一个x m l 文档，用 于说明一组s o a p 消息以及如何交换这些消息。 u d d i ( u n i v e r s a ld e s e r i p t i o nd i s e o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，通用描述、发现和集 成) 是一套基于w r e b 的、分布的、为w r e b 服务提供信息注册的实现标准，同时也包 含一组使企业能将自身的服务提供给w r e b 服务注册、以使别的企业能够发现的访 问协议的实现标准【1 8 】。u d d i 提供了一种基于分布的商业注册中心的方法该商业 注册中心维护了一个企业和企业提供的w r e b 服务的全球目录，而且其中的信息描 述格式是基于通用的x m l 格式的u d d i 同时也是一组基于w e b 的注册中心的名 字，这些注册中心存储了商业或其它实体的信息及其提供服务的相关技术调用界 面( 或a p d 。为了发布和发现其他s o a j j 艮务，u d d i 通过定义标准的s o a p 消息来 实现服务注册( s e r v i e e r e g i s t r y ) 。注册是一种服务代理，它是在u d d i 上需要发现 服务的请求者和发布服务的提供者之间的中介。一旦请求者决定使用特定的服 务，开发者通常借助于开发工具并通过创建以发送请求并处理响应的方式访问服 务的代码来绑定服务。 2 2 基于s o a 的实现方式 这些产品和解决方案各有特色，它们都是面向不同领域、不同应用而开发的， l o 第二章常用数据交换平台的解决方案现状 在实现上也使用了不同的技术。在整个数据交换平台的构架方面，可以从易达讯 的数据交换平台中得到很多启示：在数据交换传输方式上，可以利用消息中间件 技术，j a v a 消息服务很好的消息传输的跨平台能力，为满足异构平台的数据通信 要求，消息传输均使用标准的i p 包封装；在数据整合方面，可以吸取s y b a s e 电子 数据交换平台的有益经验，以产品组件方式组合数据交换平台，组件能够独立地 进行开发、配置和替换；组件可以由第三方创建，基于组件的软件开发方法应运 而生，它通过组件技术降低了开发成本，提高了开发效率，最关键的是提高了软 件的可靠性和可维护性；而在异构业务系统上，w e bs e r v i c e 则很好地使原来各孤 立的站点之间的信息能够相互通信、共享而提出的一种接口。 为了建立高度松散和可扩展的管理系统，为了解决i n t e m e t 环境下业务集成的 需要，提出了以服务为基础的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 ，也面向服务的 体系结构或面向服务的架构) b 6 数据交换平台。 基于s o a 的数据交换平台，通过采用w e bs e r v i c e 技术，将各种w r e b 服务构件 化，在开放的规范基础上创建各种应用系统，可以实现以下特性： ( 1 ) 粗粒度服务接口 粗粒度服务提供一项特定的业务功能，而细粒度服务代表了技术组件方法。 采用粗粒度服务接口的优点在于使用者和服务层之间不必再进行多次的往复，一 次往复就足够【1 7 】。i n t e m e t 环境中有保障的t c p i p 会话已不再占据主导、建立连接 的成本也过高，因此在该环境中进行应用开发时粗粒度服务接口的优点更为明 显。 ( 2 ) 松散耦合 s o a 具有“松散耦合”组件服务，这一点区别于大多数其他的组件架构。该方 法旨在将服务使用者和服务提供者在服务实现和客户如何使用服务方面隔离开 来。服务提供者和服务使用者间松散耦合背后的关键点是服务接口作为与服务实 现分离的实体而存在。这是服务实现能够在完全不影响服务使用者的情况下进行 修改。 ( 3 ) 标准化的接口 近年来出现的两个重要标准x m l 和w 曲服务增加了全新的重要功能，将s o a 推向更高的层面，并大大提升了s o a 的价值。w r e b 服务使应用功能得以通过标准 化接口( w s d l ) 提供，并可基于标准化传输方式( h t t p 和删s ) 、采用标准化 广东工业大学硕士学位论文 协议( s o a p ) 进行调用。例如，开发人员可以采用最适于门户开发的工具轻松 创建一个新的门户应用，并可以重用e r p 系统和定制化j 2 e e 应用中的现有服务， 而完全无须了解这些应用的内部工作原理。采用x m l ，门户开发人员无须了解 特定的数据表示格式，便能够在这些应用间轻松地交换数据。 ( 4 ) 精确定义的服务接口 服务是由提供者和使用者间的契约定义的。契约规定了服务使用方法及使用 者期望的最终结果。此外，还可以在其中规定服务质量。此处需要注意的关键点 是，服务契约必须进行精确定义。 m e t a 将s o a 定义为：“一种以通用为目的、可扩展、具有联合协作性的架 构，所有流程都被定义为服务，服务通过基于类封装的服务接口委托给服务提供 者，服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述。0 7 1 1 2 第三章数据交换平台的相关技术 第三章数据交换平台相关技术 3 1x m l 及相关技术 3 1 1x m l x m l 是可扩展置标语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的缩写，是一种具有 数据描述功能、高度结构性及可扩展性的置标语剖1 8 】。x m l 是一种开放的自我 描述方式定义了数据结构，在描述数据内容的同时能突出对结构的描述，从而体 现出数据之间的关系。 x m l 是一种可以用来定义其他语言的语法系统，而它的扩展性在于用户可 以按照需要创建新的标记，这些标记通过d t d 规范或s c h e m a 模式来定义。其中 d t d 规定用户的x m l 文档中可以包含的元素清单、属性、标记、文档中的实体 及其相互关系，d t d 为所有的用户提供了一个共同遵守的方法，同时也以文档形 式阐述了标记标准，并要求用户强制遵守这个标准。 根据对x m l 的理解，其具有以下优点： ( 1 ) 扩展性：可以自由制定自己的标置语言。 ( 2 ) 数据独立性：与平台、语言和协议无关。 ( 3 ) 良好的结构性：x m l 支持深层的结构描述，能够表达复杂的面向对象 的等级层次。 ( 4 ) 可读性：用户可以定义和使用具有意义的标记，源码更易于理解和阅 + 1 实o ( 5 ) 简单性：与h t m l 一样，x m l 也是源自于标准通用标记语言g s m l ， 它保留了g s m l 的8 0 的功能，而复杂性只有它的2 0 。 正是因为x m l 具有上面所提到的优势，使x m l 迅速成为标志i n t e m e t 文档结 构和内容的标准语言，数据交换无疑是x m l 最令人激动的应用。数据交换的核 心是信息的标准化，主要解决信息的可理解性。x m l 的出现为信息标准化提供 了有力的工具【14 1 。 将需要交换的数据转换为x m l 文档，便可以在各个应用系统之间实现平台 无关的传递。只要数据交换中各参与方采用统一的x m l 标签和格式生成x m l 文 档，不同应用系统中不同语言编写的应用程序就可正确识别和解析文档中的数 广东工业大学硕士学位论文 据，实现数据的动态交换。 基于x m l 的数据交换，实现数据库的x m l 数据双向存取，才能将x m l 数据 同具体应用程序集成，进而使之同现有的业务规则相结合，最后真正实现基于 x m l 的分布式数据交换与信息共享。 x m l 的特点使得其在现实中有巨大的应用价值。x m l 应用在异构系统的整 合、保存数据上。在i n t e r n e t 上集成了这些技术，简化了不同开发工具的互操作性 问题，可以降低异构软件环境下互操作的时间和代价，在大范围的开发中共享元 信息，实现前所未有的知识库集成。 3 1 2x m ls c h e m a 介绍 x m ls c h e m a 是建立x m l 文件数据模型的两种方法。x m ls c h e m a 是伴随 着x m l l 0 规范的制订而推出的，它是d t d ( 文件类型定义) 之后第二代用来 描述x m l 文件的标准，是用来对x m l 进行文档类型定义的语言，用来规定 x m l 文档的数据类型及组织方式，同时还是丰富的元数据资源1 4 】。因此x m l s c h e m a 是一种定义文件的方式。 x m ls c h e m a 可使x m l 和x m l 软件包对数据类型进行描述，使用x m l 命名空间，允许开发者充分利用继承性，和d t d 不同，它是真正的x m l 文件。 根据以上的介绍，x m ls c h e m a 具有以下优势： ( 1 ) 由于x m ls c h e m a 本身也足一种x m l ，所以许多的x m l 编辑工具、 a p i 开发包、x m l 语法解析器可以直接地应用x m ls c h e m a ，而不需要修改。 ( 2 ) 作为x m l 的一个应用，x m ls c h e m a 理所当然地继承了x m l 的自 描述性和可扩展性，这使得x m ls c h e m a 更具有可读性和灵活性。 ( 3 ) 由于格式完全与x m l 一样，x m ls c h e m a 除了可以像x m l 一样处 理外。也可以同它所描述的x m l 文档以同样的方式存储，方便管理。 ( 4 ) x m ls c h e m a 与x m l 格式的一致性，使得以x m l 为数据交换的 应用系统也可以方便地进行模式交换。 ( 5 ) x m l 有非常高的合法性要求，x m ls c h e m a 与x m l 有着同样的合 法性验证机制，其对x m l 的描述也被用作验证x m l 合法性的一个基础。 ( 6 ) x m ls c h e m a 提供了更多的内建数据类型并支持用户对数据类型的扩 展。基本上满足了关系模式在数据描述上的需要。 1 4 第三章数据交换平台的相关技术 3 2s o a 及相关技术 在过去的四十年里，软件的复杂性在不断增加，开发过程中需求的变化越来 越频繁。随着复杂性的增加，在提高新业务反应速度、减少开发成本、及时响应 客户需求变更以及接受、集成新的伙伴或客户等方面提出越来越高的需求，而传 统的i t 组织结构