基于SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合方案研究

陳華昌

（福建省林業(yè)信息中心，福州 350003）

基于SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合方案研究

陳華昌

（福建省林業(yè)信息中心，福州 350003）

為了解決林業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)中存在的信息孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，本文在介紹面向服務(wù)架構(gòu)SOA及相關(guān)技術(shù)規(guī)范SCA、SDO的基礎(chǔ)上，給出了一個(gè)基于SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架，為快速構(gòu)建新系統(tǒng)、高效整合信息資源提出了一套有效的解決方案。

SOA；SCA；SDO；Web服務(wù)；林業(yè)信息系統(tǒng)；整合

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)林業(yè)信息化取得了可喜成就，本世紀(jì)以來(lái)各省（市）先后建設(shè)和更新了一系列林業(yè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)，如森林資源管理系統(tǒng)、林政業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、林權(quán)登記管理系統(tǒng)、森林防火管理系統(tǒng)等。但是，大部分應(yīng)用系統(tǒng)都是獨(dú)立建設(shè)，自成體系，容易形成信息孤島，難以實(shí)現(xiàn)信息資源共享，資源浪費(fèi)嚴(yán)重[1]。隨著業(yè)務(wù)范圍越來(lái)越廣，應(yīng)用要求越來(lái)越高，林業(yè)信息化規(guī)劃建設(shè)分散、數(shù)據(jù)共享困難、業(yè)務(wù)協(xié)同薄弱等問(wèn)題尤為明顯，嚴(yán)重影響了林業(yè)信息化的進(jìn)一步發(fā)展。

面向服務(wù)架構(gòu)SOA（Service Oriented Architecture）為解決上述問(wèn)題提供了新的思路和方法。本文研究了SOA的技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范，包括服務(wù)組件架構(gòu)SCA、服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象SDO，給出一個(gè)基于SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架，以便快速靈活地構(gòu)建新系統(tǒng)，同時(shí)在技術(shù)層面上提出了基于數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)高效整合原有應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。

1 關(guān)鍵技術(shù)介紹

1.1 SOA

SOA是一種面向服務(wù)的軟件架構(gòu)思想，它將各種系統(tǒng)中應(yīng)用程序的不同功能單元通過(guò)定義的接口以統(tǒng)一通用的方式進(jìn)行交互。功能單元提供各種應(yīng)用服務(wù)，接口則是采用中立的方式定義，不依賴于具體的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，呈現(xiàn)出服務(wù)之間松耦合的特征。SOA通過(guò)高復(fù)用可以降低開(kāi)發(fā)成本，通過(guò)粗粒度、松耦合可以屏蔽復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯,從而降低復(fù)雜度。從總體上來(lái)講，SOA是一種架構(gòu)模型，它可以根據(jù)需求并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松散藕合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。SOA作為一種架構(gòu)思想，可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，Web服務(wù)是實(shí)現(xiàn)SOA的一種技術(shù)[2]。

1.2 SCA

SCA（Service Component Architecture）即服務(wù)組件架構(gòu)，是一種遵從SOA思想的技術(shù)規(guī)范，它描述了基于SOA構(gòu)建應(yīng)用程序和系統(tǒng)的模型。在SCA架構(gòu)中，最小的構(gòu)成單位是組件，細(xì)粒度的組件可以組裝成一個(gè)粗粒度的模塊，一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)稱為一個(gè)SCA域，它由多個(gè)SCA模塊組成。SCA不同于傳統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：一是組件和傳輸協(xié)議的分離，二是接口和實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的分離。SCA把業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)分為功能實(shí)現(xiàn)與業(yè)務(wù)組裝，它首先通過(guò)組件實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)功能，然后通過(guò)組裝模型實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)流程。在SCA中，可以把不同類型的組件通過(guò)一種標(biāo)準(zhǔn)的接口技術(shù)進(jìn)行封裝和調(diào)用，并結(jié)合SDO的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模型，簡(jiǎn)化了信息系統(tǒng)建設(shè)中業(yè)務(wù)邏輯編程，同時(shí)加大了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性。SCA域模型如圖1所示[3]。

1.3 SDO

SDO（Service Data Object）即服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象，SDO也是SOA規(guī)范之一，是一種針對(duì)在不同的數(shù)據(jù)源之間使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編程模型的規(guī)范說(shuō)明。SDO提供了一種訪問(wèn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)接口，統(tǒng)一了不同類型數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)和操縱方式，簡(jiǎn)化了編程人員數(shù)據(jù)訪問(wèn)和操作[4]。

2 林業(yè)信息系統(tǒng)整合目標(biāo)

基于SOA開(kāi)展林業(yè)信息系統(tǒng)整合，旨在解決林業(yè)信息化建設(shè)中出現(xiàn)的信息孤島問(wèn)題，并使系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變化，快速靈活地作出調(diào)整。系統(tǒng)整合要克服傳統(tǒng)整合面臨的困難，應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)[5]：

（1）系統(tǒng)整合能夠充分利用已有信息化資源，并且已有系統(tǒng)不需要重新開(kāi)發(fā)。

（2）系統(tǒng)整合采用最新的架構(gòu)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)已有組件的重用，并且使服務(wù)組件與傳輸協(xié)議分離，實(shí)現(xiàn)綁定的松散藕合。

（3）系統(tǒng)整合應(yīng)該具有可操作性，易于掌握和管理。

（4）系統(tǒng)整合應(yīng)具有可擴(kuò)展性、安全性和可靠性等。

3 林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架

依據(jù)SOA架構(gòu)理論，在分析了目前林業(yè)信息系統(tǒng)整合面臨的困難基礎(chǔ)上，結(jié)合SCA和SDO的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SOA的系統(tǒng)整合框架[6]，如圖2所示。

3.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層包括各種林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)管理。根據(jù)林業(yè)應(yīng)用和服務(wù)的特點(diǎn)，林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)分為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、林業(yè)專題數(shù)據(jù)庫(kù)等[7]。

3.2 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層為服務(wù)組件層等更高層提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，采用的主要技術(shù)有數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)(DAS)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)和JDBC等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層屏蔽了底層數(shù)據(jù)源的差異性，將各種不同數(shù)據(jù)源以SDO數(shù)據(jù)對(duì)象呈現(xiàn)，供各應(yīng)用組件訪問(wèn)和操作數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)人員通過(guò)SDO可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)，并將其寫入另一個(gè)數(shù)據(jù)源，也可以實(shí)現(xiàn)層與層之間或同一層的服務(wù)組件之間的數(shù)據(jù)傳遞。對(duì)于新開(kāi)發(fā)的基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)或功能模塊，可以通過(guò)DAS連接到數(shù)據(jù)源，提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。對(duì)于已有系統(tǒng)，可以把其數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能封裝并發(fā)布為服務(wù)供服務(wù)組件層調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)不改變?cè)袘?yīng)用程序就能充分利用已有的資源。

作為林業(yè)信息系統(tǒng)的整合框架的數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，將基于數(shù)據(jù)層提供的數(shù)據(jù)信息，向各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供地理信息數(shù)據(jù)和各種屬性數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和操作服務(wù)。

3.3 服務(wù)組件層

服務(wù)組件層將已有或新開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)的功能單元封裝成一系列SCA組件，組件是系統(tǒng)的構(gòu)成單元，也是提供服務(wù)的基本單元。每個(gè)組件包含服務(wù)、引用、實(shí)現(xiàn)和屬性（如圖3所示）。服務(wù)表示由本組件提供給其他組件使用的業(yè)務(wù)功能；引用表示本組件的實(shí)現(xiàn)所依賴的由其他組件提供的服務(wù)；實(shí)現(xiàn)是指提供了特定業(yè)務(wù)功能的代碼段；屬性是一些影響業(yè)務(wù)功能的數(shù)據(jù)值，可以通過(guò)設(shè)置這些屬性值對(duì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行配置。

對(duì)于已存在的應(yīng)用系統(tǒng)，有三種主要方式來(lái)將應(yīng)用功能整合到新系統(tǒng)中，成為系統(tǒng)中的服務(wù)組件。

3.3.1 通過(guò)地址綁定整合已有應(yīng)用系統(tǒng)

在這種方式下，SCA組件通過(guò)引用和綁定機(jī)制來(lái)直接使用已有應(yīng)用系統(tǒng)提供的服務(wù)。需要引用已有應(yīng)用系統(tǒng)功能的組件首先配置自身的引用接口，在接口的配置中維護(hù)將被用到的外部系統(tǒng)的相關(guān)信息，包括綁定的細(xì)節(jié)如綁定的協(xié)議和外部系統(tǒng)服務(wù)的endPoint地址的詳細(xì)信息[8]。具體如圖4所示。

這種整合方式的優(yōu)點(diǎn)是：其一，不需要對(duì)已有的應(yīng)用系統(tǒng)做任何改動(dòng)；其二，不需要知道已有的應(yīng)用系統(tǒng)SCA的任何信息。

為了提高外部系統(tǒng)的引用的可復(fù)用性，通常采用間接方式引用已有的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)，即把外部系統(tǒng)的服務(wù)封裝成本地的服務(wù)組件，通過(guò)組件的接口調(diào)用間接調(diào)用外部服務(wù)，系統(tǒng)對(duì)外部服務(wù)的調(diào)用就轉(zhuǎn)化成了對(duì)這個(gè)本地服務(wù)組件的調(diào)用。

3.3.2 將已有應(yīng)用建模成單個(gè)SCA組件

當(dāng)已有應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境能夠支持SCA規(guī)范，感知SCA特性的，可以通過(guò)重新配置或者修改原有應(yīng)用系統(tǒng)，把它作為單個(gè)SCA組件展現(xiàn)。已有系統(tǒng)的細(xì)節(jié)信息不需要在SCA架構(gòu)的其他組件進(jìn)行配置，而是直接通過(guò)運(yùn)行環(huán)境將原有系統(tǒng)的功能作為組件對(duì)外提供的服務(wù)，已有應(yīng)用使用的外部服務(wù)，將作為組件的引用。

3.3.3 將已有應(yīng)用建模成SCA模塊

當(dāng)已有應(yīng)用系統(tǒng)在技術(shù)上包含獨(dú)立的單元或組件并且其運(yùn)行環(huán)境支持SCA規(guī)范時(shí)，就可以把這種應(yīng)用建模成SCA模塊。此時(shí)，應(yīng)用的每個(gè)獨(dú)立子功能定義為SCA組件，組件之間的聯(lián)系定義為SCA的連線，為其他應(yīng)用提供的功能定義為模塊的服務(wù)，對(duì)其他服務(wù)的依賴定義為模塊的引用。這種方式使得已有應(yīng)用系統(tǒng)在整合后功能結(jié)構(gòu)更清晰，并且能使用別處提供的新功能替代已有應(yīng)用的某些方面的功能。

在林業(yè)信息系統(tǒng)整合方案中，鑒于原有系統(tǒng)無(wú)法支持SCA規(guī)范，將采用第一種的間接方式直接綁定已有應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)，通過(guò)定義SCA服務(wù)組件來(lái)封裝森林資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、林政管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)和林權(quán)登記管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等原有應(yīng)用提供的功能，從而將舊系統(tǒng)整合到新系統(tǒng)中。

3.4 服務(wù)層

服務(wù)層提供了SOA基礎(chǔ)框架服務(wù)（包括目錄體系、服務(wù)代理及安全管理等）和系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能服務(wù)。SCA模塊引用SCA服務(wù)組件或者其他模塊作為自身的實(shí)現(xiàn)，以此方式對(duì)細(xì)粒度的SCA服務(wù)組件進(jìn)行編排，構(gòu)建粗粒度的業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)模塊，通過(guò)SCA的綁定機(jī)制來(lái)將其發(fā)布為服務(wù)。SCA運(yùn)行時(shí)至少必須支持SCA綁定和Web服務(wù)綁定，另外還可以通過(guò)SCA提供的擴(kuò)展機(jī)制支持更多的綁定類型。對(duì)于第三方提供的非SCA功能服務(wù)，可以通過(guò) SCA的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行引用。SCA運(yùn)行環(huán)境支持安全、可靠性消息、事務(wù)管理等非業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行 SCA構(gòu)建和組裝時(shí)只需定義響應(yīng)的策略即可，有關(guān)策略完全兼容于已有的Web服務(wù)策略，以充分利用已有的Web服務(wù)資產(chǎn)。

3.5 應(yīng)用層

應(yīng)用層包括控制層和表現(xiàn)層?？刂茖油ㄟ^(guò)業(yè)務(wù)過(guò)程執(zhí)行語(yǔ)言（BPEL）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的控制。SCA提供了一個(gè)服務(wù)組件組裝模型，采用BPEL對(duì)服務(wù)層提供的有關(guān)服務(wù)進(jìn)行編排和組裝以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程，形成新的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)?；贐PEL的SCA組件的服務(wù)發(fā)布后，可以為業(yè)務(wù)邏輯編排所調(diào)用，形成更高級(jí)別的應(yīng)用。表現(xiàn)層可以采用多種技術(shù)和框架對(duì)服務(wù)進(jìn)行調(diào)用，獲取數(shù)據(jù)，構(gòu)建靈活豐富的用戶界面[9]。

林業(yè)信息化應(yīng)用包括業(yè)務(wù)類應(yīng)用、綜合類應(yīng)用和公用類應(yīng)用。業(yè)務(wù)類應(yīng)用是指由林業(yè)各業(yè)務(wù)部門開(kāi)展業(yè)務(wù)的應(yīng)用，包括林業(yè)資源監(jiān)測(cè)管理、營(yíng)造林管理、森林災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急等；綜合類應(yīng)用是指林業(yè)各部門的通用業(yè)務(wù)，包括綜合辦公、信息網(wǎng)站等系統(tǒng)；公用類應(yīng)用是指由林業(yè)管理部門為開(kāi)展本部門工作建立的、供各政府部門或單位使用的系統(tǒng)，如科技、人事、計(jì)劃、財(cái)務(wù)、林業(yè)執(zhí)法、林業(yè)法規(guī)、黨務(wù)管理等。

4 林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架的特點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)的基于SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架，具有如下特點(diǎn)：

（1）服務(wù)之間是松散藕合的。SCA服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)了接口與實(shí)現(xiàn)的分離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)組件與傳輸協(xié)議之間的松散藕合，服務(wù)組件可以自由地綁定各種傳輸協(xié)議，使多種環(huán)境下的集成成為可能。

（2）基于SCA規(guī)范來(lái)構(gòu)建服務(wù)，提供了簡(jiǎn)單一致的調(diào)用方式，并屏蔽了系統(tǒng)所提供服務(wù)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

（3）容易擴(kuò)展和整合已有的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。采用組件引用的綁定和組件實(shí)現(xiàn)來(lái)整合外來(lái)的技術(shù)和服務(wù)，已有的服務(wù)或應(yīng)用可以作為整合框架中服務(wù)的綁定或?qū)崿F(xiàn)繼續(xù)存在。

5 結(jié)語(yǔ)

基于 SOA的林業(yè)信息系統(tǒng)整合框架使用 SCA服務(wù)組件模型、SDO數(shù)據(jù)模型和Web服務(wù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)接口與實(shí)現(xiàn)的分離，組件和傳輸協(xié)議的分離，為林業(yè)信息系統(tǒng)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，完成新舊系統(tǒng)的集成提供了一個(gè)簡(jiǎn)單靈活的解決方案。林業(yè)信息系統(tǒng)的集成采用 SOA的技術(shù)架構(gòu)，很好地解決了快速變化的應(yīng)用需求，降低了系統(tǒng)的維護(hù)難度和成本，系統(tǒng)中服務(wù)和組件的松耦合性極大地提高了系統(tǒng)的可重用性和擴(kuò)展性。

[1]張紹晨，李昀.基于ASP模式的林業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建研究[J]．河北林果研究，2009，24（2）：153-156．

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（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Study on the Integration Scheme of the Forestry Information System Based on SOA

CHEN Huachang
（Fujian Provincial Forestry Information Center,Fuzhou 350008,Fujian,China）

In this paper,in order to solve the problems of the information island in constructing the forestry information system and realize the information sharing and business collaboration,an SOA-based integration framework of the forestry information system was given on the basis of introducing the service-oriented architecture（SOA）and related technical specifications including SCA and SDO,which provided a set of solutions for fast establishing a new system and highefficiently integrating information resources.

SOA;SCA;SDO;Web Services;Forestry information system;Integration

S711

A

2095-0152（2015）05-0016-04

2015-09-30

2015-10-16

陳華昌（1973- ），男，高級(jí)講師，從事數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、林業(yè)信息化工作。E-mail:11403069@qq.com