（计算机软件与理论专业论文）基于soa的教育信息系统互操作模型的研究和实现.pdf

摘要 随着计算机网络技术和通信技术的飞速发展，教育正逐步走向信息化。高校各个部 门都很重视信息化建设，然而由于传统的软件开发使用的平台、开发工具、操作系统在 结构上的紧耦合，导致各个学校、各个部门之间的信息资源难以共享，因而形成了一个 个“信息孤岛”。 教育部推出的教育管理互操作框架规范( e d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k ，简称e m i f ) ，规范的特点是在不需要改变现有系统基础上， 采用区域集成服务器( z i s ) 和客户端代理模式构建基于校园网的信息、共享和数据集 成平台。 本文在总结传统的解决方案的基础上，通过研究教育管理信息互操作框架规范，提 出了基于s o a 体系架构，采用w c f 技术，构建教育信息系统互操作模型。并设计并开 发e m i f 区域中的核心组件一区域集成服务器( z i s ) ，并使之能够有效的与代t 里( a g e n t ) 及应用程序配合使用，实现教育管理信息系统之间的互操作。并着重研究了z i s 的w e b 服务的构建、报文安全通信服务，报文队列服务，报文转发服务，初步实现了一个分布 式异构环境下数据共享和互操作平台的系统。系统实现了通过w e b 服务来实现互操作 的报文传输，构建了通信模式从单一的访问方式到多种访问方式的高度灵活的系统。通 过m s m q 消息队列所提供的稳定而灵活的异步交互机制很好的解决报文的稳定性，完 成整个报文的处理和转发功能。采用了多线程机制来分别实现对消息队列的监听和转 发，增强系统报文并发处理处理能力，提高了系统的效率。 关键词：数据共享；互操作；面向服务的架构；w c f 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 ft h ec o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y ，e d u c a t i o ni sg r a d u a l l yi n f o r m a t i o n i z e d a l lt h ed e p a r t m e n t so f c o l l e g e sp a ym o r e a t t e n t i o nt oi n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o n h o w e v e rb e c a u s e t h et r a d i t i o n a ls o f t w a r e d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，d e v e l o p m e n tt o o l s ，o p e r a t i n g s y s t e mt h et i g h t l yc o u p l e di n t h e s t r u c t u r e ，i ti sd i f f i c u l tt os h a r e i n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa m o n gv a r i o u ss c h o o l sa n d d e p a r t m e n t s s o ”i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”c o m e si n t ob e i n g m i n i s t r yo fe d u c a t i o nl a u n c h e dt h ee d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k s p e c i f i c a t i o n ，r e f e r r e dt oa se m i f i tu s e sr e g i o n a li n t e g r a t i o ns e r v e r ( z i s ) a n dc l i e n ta g e n t m o d e lt ob u i l dt ob u i l d c 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 ga n d d a t ai n t e g r a t i o np l a t f o r m w i t h o u tn e e dt oc h a n g et h et h ee x i s t i n gs y s t e m t l l r o u # s u m m a r i z i n gt h et r a d i t i o n a ls o l u n t i o n s t h i sp a p e rr e s e a r c h e do ne d u c a t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ni n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r ks p e c i f i c a t i o na n dp r o p o s e de d u c a t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e r o p e r a b i l i t ym o d e lb yw c ft e c h n o l o g yb a s e do ns o a a r c h i t e c t u r e n l i sp a p e ra l s od e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h ec o r ec o m p o n e n to ft h ee m i fr e g i o n 。r e g i o n a l i n t e g r a t i o ns e r v e r ( z i s ) ，a n dm a d ei tw o r ke f f e c t i v e l yw i t ht h ea g e n ta n da p p l i c a t i o n s t o a c h i e v ei n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e ne d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s i tf o c u s e do n b u i l d i n gw e bs e r v i c e so f t h ez i s ，s e c u r i t yp a c k e tc o m m u n i c a t i o n ss e r v i c e s ，m e s s a g eq u e u i n g s e r v i c e s ，m e s s a g ef o r w a r d i n gs e r v i c ea n dr e a l i z e dd a t as h a r i n ga n di n t e r o p e r a b i l i t ys y s t e m u n d e rd i s t r i b u t e dh e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t n l i ss y s t e m a c h i e v e di n t e r o p e r a b i l i t yo f m e s s a g et r a n s m i s s i o nt h r o u g hw e bs e r v i c e sa n db u i l ta c o m m u n i c a t i o nm o d ef r o mas i n g l e a c c e s sm e t h o dt oa c c e s sf lw i d er a n g eo fh i g h l yf l e x i b l es y s t e m t h r o u g ht h em o r es t a b l ea n d f l e x i b l ea s y n c h r o n o u si n t e r a c t i o nm e c h a n i s mp r o v i d e db yt h em s m qm e s s a g eq u e u e ，t h i s s y s t e m s l o v e dt h em e s s a g es t a b i l i t ya n dc o m p l e t e dt h ep a c k e tp r o c e s s i n ga n df o r w a r d i n g t 1 1 i ss y s t e mu s e dm u l t i t h r e a d e dm e c h a n i s m st oa c h i e v et h em o n i t o ra n dt h et r a n s p o n d e r so f t h er e s p e ；c t i v em e s s a g eq u e u e ，a n de n h a n c et h ec o n c u r r e n tp r o c e s sa b l i t yo ft h em e s s a g eo f t h e s y s t e ma n di m p r o v e dt h ee f f i c i e n c yo f t h es y s t e m k e yw o r d s ：d a t as h a r i n g ；i n t e r o p e r a b i l i t y ；s o a ；w c f n 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得 的成果。据我所知，除了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。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了 明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：奎。静l 处日期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学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，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：耋堑逸 f i 期：血幽7 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：i 圭怪：堡 ，一1 日 期：主 二 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 研究背景及意义 随着i n t e m e t 和i n t r a n e t 在学校和教育管理部门的普及，高校各个部门都很重视信息 化建设，然而由于传统的软件开发使用的平台、开发工具、操作系统在结构上的紧耦合， 不同部门或同一部门内部大多存在多套信息管理系统，有各自的数据库和独立的应用程 序，以致这些位置上分散的独立系统逐渐形成了所谓的“信息孤岛”，广大师生在被要 求反复提供相同的数据时，由于厌烦而消极应付甚至拒绝使用，并且可能造成许多数据 不一致现象，各个部门需要花费大量人力来审核校对。 因此，迫切需要一种松耦合、跨平台的分布式体系结构来重用已有功能模块，使得 旧有系统方便地纳入到新系统，从而充分利用现有系统，加快软件开发速度。面向服务 的体系结构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 软件方法的提出，为上述问题提供了解 决方案，特别是随着w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 和网格技术的成熟，该解决方案更具优越 性 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内现状 我国教育管理信息系统标准化工作起步较早，但是发展还不太成熟。目前，此方面 做的工作主要有： 1 1 9 8 9 年，原国家教委为推动我国教育信息化建设，正式颁布实施了国家教育 管理信息系统总体规划纲要。但规划只是一个偏向行政指导的文件，并未涉及具体的 信息规范，且制定的大部分内容已经不适合目前的教育管理系统的要求。 2 1 9 9 1 年，原国家教委开始组织教育管理信息的标准化研究，1 9 9 4 年正式颁布 了普通高等学校的一系列管理基本信息集( 包括“高校教职工管理基本信息集 、“高校 学生管理基本信息集 等) ，相对于目前整个国家各级教育管理部门和各级各类学校来 说，这些标准还不够，难以满足教育管理信息系统的建设要求。 3 教育部于1 9 9 9 年开始由发展规划司和教育管理信息中心牵头组织制定教育管 理信息化标准，并成立了教育管理信息化标准顾问组、专家组、课题组。并于2 0 0 0 年9 月推出了教育管理信息化标准的第一部分：即“学校管理信息标准”。但是， 该标准仍然没有规定与平台无关、与应用程序无关的数据交换格式，没有提供系统之间 的互操作机制，要实现系统的互操作仍很困难。 4 2 0 0 1 年，教育部成立了现代远程教育标准化委员会，2 0 0 3 年正式命名为“全 国信息技术标准化技术委员会教育技术分会”，专门从事教育信息化相关技术标准的制 l 东北师范大学硕士学位论文 定和推广工作。北京师范大学现代教育技术研究所承担教育管理信息系统互操作实施规 范制定，并于2 0 0 2 年8 月2 8 发布了e m i fw d l 0 ，e m i f 规范是c e l t s 技术规范体 系中教育管理信息系统互操作规范( e d u c m i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k ，c e l t s 4 0 ) 的简称( 下文中简称为e m i f ) 。该规范参考了 s i f 体系结构与报文规范，并引用了教育管理信息化标准的第一部分学校管理信息标 准) 作为e m i f 的数据规范部分。当前，该规范的最新版本为e m i f c d l 1 。参与制定 企业组织包括i n t e l ( 中国) 公司、浙大网络公司、常州易维尔公司等十多家公司，但是 目前应用该规范开发了软件产品的仅有北京校际通公司和常州易维尔公司，而这些产品 也主要是针对东、北部发达地区网络平台，而广大中西部发展中地区的对该规范的应用 却是一片空白。目前相关的论文也有一些，但是大部分只是局限在理论上探索与研究， 相关的产品并不多。 1 2 2 国外现状 国外对于教育信息共享或互操作的研究较为领先，针对教育管理信息系统相关标准 研究的企业机构和学术团体也比较多，研究的层面和侧重点各有不同，在此例举几个比 较有影响力的标准。 1 a d l ( a d v a n c e dd i s t r i b u t e dl e a r n i n g 高级分布式学习) a d l 是由美国白宫科学技术政策办公室( w h i t eh o u s eo f f i c eo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g yp o l i c y ，o s t p ) 和国防部部长办公室( o f f i c eo f t h es e c r e t a r yo f d e f e n s e ， o s d ) 在1 9 9 7 年发起的。它通过政府、业界和学术界的努力协作以建立一个允许 学习工具和课程内容在全球范围内能够互操作的崭新的分布式学习环境。a d l 的目标 是确保个人在任何他要求的时间和地点都能够高回报地获取符合其需求的高质量的教 育和培训内容。它的设计是为了加速动态的高回报率的学习软件和系统的大规模开发， 以刺激形成这些产品的有效率的市场，从而满足未来对军队服役人员和国家劳动力的教 育培训的要求。这将通过开发一个通用技术框架来完成，此框架基于计算机和网络学习， 鼓励创建可重用的学习内容作为“教学对象 。a d l 的工作包括开发和实现相应的一些 规范和指南。例如可共享内容对象参考模型( s h a r a b l ec o n t e n to b j e c tr e f e r e n c e m o d e l ，s c o r m ) 这一参考模型对课程组件间的关联、对象模型和协议等进行了定义，以 使学习内容对象能按照相同的模型在系统间共享。s c o r m 帮助定义了一个基于w e b 进 行学习的环境的技术架构。它对学习对象的内容集合模型( c o n t e n ta g g r e g a t i o n m o d e l ，c a m ) 矛 i 运行时环境( r u n t i m ee n v i r o n m e n t ，r t e ) 进行了描述，以支持基于条件如 学习者的目标、个人爱好和成绩等) 的自适应式的内容提供。 2 i m s ( i n s t r u c t i o n a lm a n a g e m e n ts y s t e m s ，教学管理系统) i m s 也是起始于1 9 9 7 年，原名是教学管理系统项目其实它主要关注的内容 包括关于学习服务、学习内容和企业对它们进行集成的标准。它涉及的学习环境既可 以是特定的因特网的环境( 比如基于w 曲的课程管理系统) 又可以是使用离线的电子资源 ( 比如在一张光盘上的自主学习资源) 的学习环境。i m s 目前已是个包括5 0 多个贡献会 2 东北师范大学硕士学位论文 员和一般参与会员的世界性非盈利组织。i m s 全球学习联盟( i m sg l o b a ll e a r n i n g c o n s o r t i u m ) 开发并促进采用关于可互操作的学习技术的开放的规范。有若干i m s 规范 己成为全球提供学习产品和服务的事实上的标准。如i m s 企业接口规范( 最新版本为1 1 版) 中就定义了一套标准化的结构用于在不同系统间交换数据。这些结构为标准化数据 绑定提供了基础以允许软件开发和实现者能够创建可在由不同的软件开发商独立研制 的系统问进行互操作的教学管理程序。 3 a i c c ( a v i a t i o ni n d u s t r yc b t ( c o m p u t e r - b a s e dt r a i n i n g ) c o m m i t t e e ，航空工业计算机辅 助培训委员会) a i c c 早在1 9 8 8 年就成立了，是一个国际性的技术培训专家的联合组织。a i c c 为 航空业提供计算机辅助培训系统的开发、发布和评估及其相关的培训技术的指南但它提 供了软件开发商在多种行业中都能使用的互操作标准。a i c c 提出的建议对于大多数类 型的计算机辅助培训来说是相当一般化的，因此可以广泛适应于航空培训以外的其他行 业。a i c c 的技术建议也就是a g r ( a i c cg u i d e l i n e s & r e c o m m e n d a t i o n s ) ，它包含9 个针对特定领域的技术建议。其中包括关于在不同的 c m i ( c o m p u t e rm a n a g e di n s t r u c t i o n ，计算机管理教学) 系统和c b t 课件间共享数据和互 操作的规范指南。 4 s i f ( s c h o o l si n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k ，学校互操作框架) s i f 是由美国的一些软件公司和教育机构等为帮助克服数据共享的技术障碍，帮助 学校管理的流畅，改进学校管理水平而发起的，主要目的是研究开发一个开放的规范用 以确保k 1 2 教育管理软件应用能更有效地一起工作。目前已有数百家学校、教育机构和 企业加入s i f 支持者的行列。他们致力于创建一套规则和定义，以允许不同公司的软件 程序能快速、无缝、安全地共享信息。这套规则与定义被称为s i f 执行规范。其最新版 本是2 0 0 4 年3 月完成的s i fi m p l e m e n t a t i o ns p e c i f i c a t i o n l 5 使用遵从这一规范的软件， 可以使学校系统之间共享数据成为可能，而无需各自再另外单独编程，也不用每个软件 商去费力地理解其他软件商的应用。在包括上面提到的各种规范中，大多数是主要针对 教学内容和教学软件架构的规范。基本上无法直接借鉴到教育管理信息系统的数据共享 和互操作问题上而s i f 规范正是针对美国学校管理信息系统的标准化问题提出的解决 方案。虽然它是基于美国当地的教育环境制定的，其数据定义具有十分浓厚的美国本土 气息，并且它主要是针对中小学学校管理信息系统的，但是，这一方案的设计思想对我 们还是有极大的参考价值的。 1 3 主要研究内容 在教育信息化发展过程中，各级各类教育行政管理部门及学校开发了各种类型的教 育管理信息系统。由于历史的原因，这些系统采用的开发平台、数据结构、数据定义等 均存在较大的差异，使得各个管理信息系统之间缺乏兼容性，难以实现数据共享和互操 作。 3 东北9 币范大学硕士学位论文 总结起来，针对国内外提出的解决方案，现有解决方案的问题在于： a 在很多教育信息系统互操作的解决方案是区域集成服务器( z i s ) 与代理之问通过 h t t p 协议来传输x m l 格式的报文来实现互操作，发送方要生成x m l 报文，接收方要 解析x m l 报文，并且不能传递复杂类型，效率不高，并且开发困难。 b 要求信息语义与通信语义紧密耦合。这两种方案将信息模型和通信模型都作为 标准的主要内容，但在实际应用中，一旦通信模型有变化，将直接导致信息模型的大范 围修改。 针对以上问题，本文以教育部发布的教育管理信息化标准作为系统的信息模型， 基于s o a 体系架构，采用w c f 技术，构建教育信息系统互操作模型。并结合实际应用 需求来设计并开发e m i f 区域中的核心组件一区域集成服务器( z o n ei n t e g r a t i o ns e r v e r ， 简称为z i s ) ，并使之能够有效的与代理( a g e n t ) 及应用程序配合使用，真正实现教育管理 信息系统之间的互操作。 通过对相关工作的研究，本文主要做以下工作： l 根据e m i f 规范的体系结构，结合实际应用需求，设计并提出教育信息系统互操 作模型的体系结构。 2 针对e m i f 规范的核心部件z i s 和代理进行研究，分别设计出z i s 和代理的功能 模型。 3 研究如何将z i s 中的e m i f 报文封装成w c f 服务，为每个w c f 服务配置多种访 问方式，使同一个服务为不同的代理提供解决方案。 4 研究如何利用消息队列机制保证报文的传递的稳定性，确保z i s 和代理之间的异 步传输。 5 研究如何利用多线程机制实现对消息队列的监听，增强系统报文并发处理能力。 1 4 论文组织结构 第一章绪论 介绍教育信息系统互操作的研究背景，并对国内外相关研究做了介绍和分析，提出 了研究的主要问题和本文的主要工作，最后说明论文的组织结构。 第二章教育信息系统的互操作机制 介绍教育信息系统的互操作机制，教育信息系统互操作规范，并对e m i f 架构，e m i f 数据交换模式，e m i f 要求，e m i f 报文规范进行详细说明。 第三章s o a 简介与w c f 简介 对本系统所用的相关知识s o a 和w c f 做出简要说明。 第四章基于s o a 的教育信息系统互操作模型 根据e m i f 规范的体系结构，结合实际应用需求，提出教育信息系统互操作模型的 体系结构，并详细说明其信息互操作的流程。 第五章基于s o a 的教育信息系统互操作模型的框架设计 4 东北师范大学硕士学位论文 针对e m i f 规范的核心部件z i s 和代理进行研究，分别设计出z i s 和代理的功能模 型，并对z i s 和代理的主要功能模块进行说明。 第六章基于s o a 的教育信息系统互操作模型的实现 结合z i s 和代理的功能模型，对系统数据库的设计与实现，对z i s 和代理的关键技 术进行描述。 第七章应用实验 通过实例讲解z i s 和代理之间的互操作。 第八章总结了本文所作的工作，并讨论进一步研究的问题 5 东北师范大学硕士学位论文 第2 章教育信息系统的互操作机制 2 1 软件的互操作 软件的互操作就是指各类软件之间能够彼此交换和使用对方的信息。软件的互操作 要求互操作过程对用户来说是透明的，并且整个互操作过程与操作系统无关、与传输协 议无关、与程序开发语言无关、与开发商无关等等。 互操作可以分为横向互操作与纵向互操作。横向互操作是指处于同一应用层次或者 同一应用区域内的软件之间的互操作，一般是不同类软件之间的互操作；纵向互操作则是 指处于不同应用层次或者应用区域内软件之间的互操作，一般是同类软件之间的互操作 1 2 2 2 教育信息系统互操作规范介绍 2 2 1e m i f 架构 针对教育行业内的信息系统的互操作问题，国内外已提出了一些具体的解决方案。 如美国软件与信息工业协会在北美地区广泛推行了学校互操作框架( s i f ) 。参考国外的 提出的学校互操作框架( s i f ) ，国内提出了一个重要概念教育管理信息系统互操作 框架( e m i f ) 。 e m i f 是一个分布式的联网系统，由一个或多个e m i f 区域组成，每个区域都由一 台区域集成服务器和多个应用程序及其代理组成。 ( 1 ) 单区域结构： 一个e m i f 区域的结构是：一个或多个应用程序及其代理程序( a g e m ) 通过一台 区域集成服务器( z i s ) 相连( 如图2 1 所示) 。z i s 和a g e n t 叫做e m i f 区域的组件盼3 。 6 东北师范大学硕士学位论文 图2 1 单区域的e m i f 结构组件 z i s 和a g e n t 通过使用e m i f 规定的报文进行数据交换与系统互操作。报文是规范 的x m l 文档，包含数据和对数据进行操作的信息。 代理程序的主要作用是把应用程序的数据绑定成符合e m i f 规范的x m l 报文，或 者把收到的x m l 报文解读成应用程序理解的格式。代理程序可以在开发应用程序时就 集成到程序内部，也可以对已有的应用程序挂接一个新增的代理程序，选择何种方式取 决于应用程序的开发者。 区域集成服务器( z i s ) 是一个信息流控制中心，z i s 的主要作用就是负责把报文送 交给指定的组件，或根据需要向某个组件索取报文。这些组件可以是本区域的a g e n t ， 也可以是另一个区域的z i s 。 代理程序之间并不直接通信，而是通过z i s 作为中介进行联系。通过z i s 的管理， 代理之白j 可以进行复杂的通信。 ( 2 ) 多区域结构： e m i f 可以有多个区域，各个区域的z i s 互联可以使不同区域间实现互操作( 如图 22 所示) 。这样就可以建立学校与学校之间以及学校与教委之间的互联系统。 东北师范大学硕士学位论文 图2 2e m i f 体系结构多区域互联 2 2 2e m i f 数据交换模式 e m i f 内各个子系统之间的互操作主要实现两类数据交换的功能： 第一个是一个子系统获取另一个子系统的数据。 第二个是一个子系统的数据变化时，其他共享其数据的子系统的相应数据也得到更 新。 e m i f 根据这两类功能创建了两类数据传递模式。一个是“请求与应答模式”，想要 获取数据的系统向z i s 发出请求报文，z i s 传递给可以提供数据的系统，该系统向z i s 发回相应的应答报文，z i s 再将其返回给数据的请求者。另一个是“发布与预约模式 ， 一个系统向z i s 发出“预约”报文，预约某数据的更新信息，当被预约的数据所在系统 数据更新时，该系统要向z i s 发布“事件 报文，z i s 迅速将事件报文发送给预约者， 从而实现数据的迅速更新。 1 请求与应答模式 当一个应用程序( 即“请求者( r e q u e s t e r ) ) 想要从一个数据对象那里收集数据时， 首先需要发送一个请求报文( e m i fr e q u e s t ) 给z i s 。在大多数情况下，请求报文中不 标明应答服务器的i d ( e m i fd e s t i n a t i o n l d 元素) ，这就是说，没有指定由谁来提供这些 数据，这时，z i s 将通过查找该数据的提供者( p r o v i d e r ) 的名单，选择该数据对象的应 答者( r e s p o n d e r ) 。作为该数据提供者的应用程序此时就是默认的应答者。 要作为数据的提供者，应用程序必须向z i s 发送一个提供报文( e m i fp r o v i d e ) 。 每个区域的每个数据对象只能有一个提供者，而一个区域内指定的对象却可能有多个应 答者。为了控制哪些数据可以互换，以及谁可以获得这些数据，z i s 必须提供一个存取 控制系统( a na c c e s sc o n t r o ls y s t e m ) ，来限制谁可以发送请求报文( e m i fr e q u e s t ) 和 应答报文( e m i fr e s p o n s e ) ，以及哪些数据可以允许被提供( p r o v i d e ) 、被请求( r e q u e s t ) 、 8 东北9 币范大学硕士学位论文 被应答( r e s p o n d ) 、以及被预约( s u b s c r i b e ) 。该存取控制系统必须对每个己注册的应 用程序坚持使用同样的原则( p o l i c i e s ) 。 如果请求者知道谁是应答者，或希望指定应答者，它必须将应答者的代理的i d 放 在请求报文标题( h e a d e r ) 信息中的e m i fd e s t i n a t i o n i d 元素中。z i s 会检查每个报文的 标题部分，如果存在e m i fd e s t i n a t i o n i d 元素，z i s 必定会遵从存取控制安全原则，将 请求报文送交到指定的目的地。有时，即使一个应用程序指明了应答程序，但安全保障 系统仍然会阻止指定的应答者发送应答报文。 如果一个应用程序想要给别人提供对自身数据进行访问的权限，那么它可以成为一 个应答者。这些应用程序将支持一个或多个e m i f 数据对象。当它收到一个请求报文时， 它将发出一个或多个应答报文，这些报文将通过z i s 传递给请求者。应答者必须把请求 者的代理的i d 放在应答报文的e m i fd e s t i n a t i o n l d 元素中。 作为e m i f 区域的一部分的应用程序，能够友好地处理所有的e m i f 报文，包括它 们不支持的报文或数据对象。我们建议在遇到不支持的报文时，应该返回一个表示错误 信息的e m i fa c k 报文给z i s 。所有应用程序都可以返回一个表示成功信息的e m i fa c k 报文，忽略对报文的不支持。 当一个应用程序接受到了一个请求报文，而它并不支持所请求的对象时，它必须返 回一个包含空的e m i fo b j e c t d a t a 元素的应答报文，用e m i fe r r o r 元素表示错误的原 因，用e m i fm o r e p a c k e t s 元素表示将不再其它的应答信息。 z is y , 学牛镑鳓! 系绒 图2 3 请求与应答模式 举一个例子，假定一个学校内的e m i f 框架中包含学生管理系统、图书馆管理系统 以及教学管理系统，如果后两个系统需要从前一个系统获取学生信息的数据，那么他们 三者之间的报文传递过程是这样的( 见图2 3 ) ： 登记：各系统的代理向z i s 发出登记报文，进行注册，具有了各自的i d 。 代理3 向z i s 发出“提供报文，成为某数据对象的提供者( p r o v i d e r ) ，p r o v i d e r 是该数据对象默认的应答者( r e s p o n d e r ) 。 代理l 和代理2 分别发出各自的请求报文，请求获得某数据对象。 9 东北师范大学硕士学位论文 z i s 根据已登记的提供者名单，找到数据的提供者为代理3 ，将请求报文发送给该 代理3 。 代理3 分别根据两个数据请求报文的内容，返回相应的两个应答报文，送回z i s ， z i s 再将其转发给相应的数据请求者。 2 发布与预约模式 代理程序可以通过发布关于e m i f 数据对象的添加、改变、删除的事件报文来传递 数据的更新信息。如果其它应用程序需要随时得到这些更新信息，就需要由代理程序进 行预约。预约的方法就是发出一个或多个预约报文( e m i fs u b s c r i b e ) 给z i s 。每当应 用程序发布事件后，z i s 都会将这一事件按照预约清单将这一事件发送给每个预约程序。 这一更新数据的过程称为事件报告生成。 l 到 s 似铃弹乐统l tz i s 数。誓竹州承绳 燕 艄撇l 涿竺罴基 学乍l t ；列系统 图2 4 发布与预约模式 例如，图书馆管理系统和教学管理系统在获得学生管理系统的某类数据后，希望随 时获得改数据的更新信息，那么他们就可以使用“发布与预约模式 实现这一过程。 具体过程如下( 见图2 4 ) ： a 代理1 和代理2 分别预约代理3 中的某个数据对象； b 代理3 中的数据对象的值发生改变时，会向z i s 发出一个表示数据变化的事件 报文( e m i fe v e n t ) 。 c z i s 根据数据的预约情况将该事件报文传递给相应的预约者。 一旦一个应用程序向z i s 成功发送了一个事件报文，z i s 将立即此报文传递给它的 预约者，而不用通知报文制作者。报文制作者并不知道有多少应用程序将获得他的事件 报文，也不会知道报文是否传递给了预约者。 z i s 必须提供一个存取控制系统来限制谁可以发出事件报文，谁可以预约事件报文， 以及哪些数据对象可以被发布和预约。在应用程序使用z i s 提供的服务之前必须向z i s 发送一个注册报文( e m i f 来进行注册。注册时不用特别声明作为事件的发布register) 者，任何注册了的应用程序都可以发布事件报文，但要遵守存取控制系统的安全规定。 对于一个给定的数据对象，可由多个应用程序来发布事件报文。注册为数据提供者 的应用程序必须能够预约该对象的事件，但不一定必须预约。 l o 东北师范大学硕士学位论文 如果一个应用程序改变了一些数据并发布了相应的事件报文，而z i s 拒收这个报文， 我们建议这个应用程序撤销对数据的改动，但应用程序也可以不这么做。 例如，一个应用程序向“学生基本信息 对象添加了一条记录并发布了相应的事件 报文，但他并没有资格发布“学生基本信息”对象的事件报文，因而被z i s 拒收，此时， 应用程序仍可以在他当地的数据库中保留新增记录。 2 2 3e m i f 要求 1z i s 和代理的命名规则 e m i f 要求每个代理和z i s 都有一个区域内唯一的标识。这个标识放在每个报文头 ( e m i fh e a d e r ) 的e m i fs o u r c e i d 元素中，表示报文的来源，z i s 根据这个元素指明 的来源发送反馈报文。 本规范要求代理和z i s 的标识使用英文描述，标识应使用描述性的词汇以表明所在 地区。例如，一个北京师范大学的图书馆管理系统的代理使用的标识可以是“b n u l i b ( 取自b e o i n gn o r m a lu n i v e r s i t yl i b r a r y 的缩写) ，而不使用“c c a g e n t 这样的词语。 北京师范大学的z i s 的标识可以定义为“b n u z i sn o 2 数据对象的标识 e m i f 的数据对象的名称可以使用中文名称。 数据对象的名称要尽可能描述出对象实质，如“学生基本信息 对象描述的是学生 的个人基本信息。 所有数据对象都有一个包含其标识的属性，就像学生都有各自的学号一样。这种属 性用r e f l d 表示。e m i f 要求使用全球唯一标识( g l o b a l l yu n i q u ei d e n t i f i e r ，g u i d ) 。 3 报文的标识 代理或z i s 制作的每个报文都应该有一个报文标识符e m i fm s g i d ，同来区别报文。 为了排除报文标识符重复的可能，也为了提供一个产生标识符的持久的方法，e m i f 需 要使用全球唯一标识符( g u i d ) 作为报文的标识符。 该标识符在e m i f 中的使用是为了区分对象。它不会在任何客户端浏览器上显示， 也不会被正在使用的应用程序替换。g u i d 提供了一个额外的密钥，成为e m i f 的基本 密钥，用来供e m i f 的代理使用。 使用唯一标识符的原因是e m i f 的报文处理使用异步方式，也就是说，针对特定的 请求报文发出的应答报文不能实时传达。当应答报文到达时，报文中将包含原先的请求 报文的标识符e m i fm s g i d 。 4 、对z i s 的要求 区域集成服务器( z i s ) 是区域内所有代理的管理中心，它负责将代理的注册 和数据存取权限保存下来并进行管理。z i s 应该实现以下功能和要求： 1 ) 注册代理，包括其他z i s 的注册； 2 ) 存取控制列表( a c l ) ，对各代理的操作权限进行控制； 3 ) 管理数据对象提供信息； 1 1 东北9 币范大学硕士学位论文 4 ) 管理数据对象预约信息； 5 ) 使用报文队列服务机制，保证报文的稳定性； 6 ) 选择性报文锁定s ( m b ) 解决死锁问题； 7 ) z i s 管理功能： 8 ) 提供数据对象e m i fz o n e s t a t u s 。 5 、对代理和应用程序的要求 任何个应用程序要想加入e m i f ，首先必须为自己创建一个代理程序。代理是应 用程序的延伸，它的作用是与z i s 通信。代理能妥善处理所有的e m i f 报文，不支持的 报文和数据对象。 应用程序及代理应主要执行以下职能： 1 ) 与z i s 建立连接，应用h t t p s 协议向z i s 提供或预约数据对象； 2 ) 向z i s 发布数据更新事件； 3 ) 数据对象的提供者( 代理) 应答请求报文； 4 ) 应用程序的必要修改，以确保其代理能够将其关心的数据对象的更新信息 到e m i f ； 5 ) 支持身份验证和数字签名( 可选) ； 6 ) 选择性报文阻塞机制解决死锁现象。 2 2 4e m i f 报文规范 为了保证互操作性，e m i f 定义了一组用于代理程序和z i s 之间交流的报文。这些 报文用来执行各种各样的操作，诸如数据提供、数据预约、数据请求与回复、以及z i s 管理钔。 这些报文共1 1 类，他们的作用分别是： 一e m i fa c k ：用来通知一个请求是否成功执行。 e m i fe v e n t ：用来传递e m i f 定义的事件对象，如对一个数据对象的增删的事 件。 e m i fp r o v i d e ：应用程序用来公布可提供的数据对象。 _ 吨m i fr e g i s t e r ：应用程序或其它发送者向z i s 进行注册登记的报文，注册时需 要提供其标识信息，由z i s 检查并确保它拥有当地唯一的标识。 e m i f ：用来向一个代理程序发出获取数据对象信息的请求。request e m i f 用来对 报文进行回复。r e s p o n s e ： e m i fr e q u e s t e m i fs u b s c r i b e ：用来预约事件对象。 e m i fs y s t e m c o n t r o l ：用来控制一个e m i f 节点和另一个e m i f 节点的数据流。 e m i f与e m 一 作用相反，用来取消可提供的数据对象。u n p r o v i d e ： i fp r o v i d e e m i fu n r e g i s t e r ：用来取消注册。 e m i fu n s u b s c r i b e ：用来取消预约。 每个报文都要包含两个最基本的元素，一个是报文的根元素e m i fm e s s a g e ，另一个是报文头元 素e m i fh e a d e r 。 1 2 东北师范大学硕士学位论文 第3 章s o a 与w c f 相关知识介绍 3 1 s o a 介绍 3 1 1 s o a 的基本概念 随着软件系统规模迅速增大，不同种类的操作系统、应用软件、系统软件相互交织， 使得软件应用环境异常复杂陪刀。企业面对市场的竞争，需要对业务的变化做出快速的反 应，但重新建立业务流程的代价极其高昂。传统开发模式是面向需求的，由于需求难以 准确表述、业务流程的复杂性使得许多具备通用功能的软件不能满足用户所有的需求。 很多开发是严格按照客户提出的功能来进行设计的砸1 ，这种开发方式很难适应业务需求 的改变。随着信息化的发展