智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的ESB架構(gòu)分析與研究

李文翔+林丹楠

摘 要：智慧校園要求建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺和綜合信息服務(wù)平臺，除了對已存在且分散在各處的數(shù)字化校園相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整合，還要支持基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用。由于這些異構(gòu)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)各自獨立、應(yīng)用環(huán)境不盡相同。為此利用ESB技術(shù)將這些異構(gòu)系統(tǒng)以服務(wù)的形式整合到一個統(tǒng)一的架構(gòu)中，從而解決異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作問題，實現(xiàn)系統(tǒng)之間資源的整合。文中首先給出一個基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)，然后基于此架構(gòu)給出該平臺的UML部署圖，為智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的建設(shè)提供思路。

關(guān)鍵詞：ESB技術(shù)；企業(yè)服務(wù)總線；面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)；智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）02-00-03

0 引 言

智慧校園[1]是指以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化的環(huán)境，這種一體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合。目前，國內(nèi)外在智慧校園平臺的架構(gòu)設(shè)計與開發(fā)方面做了相關(guān)研究：文獻(xiàn)[2]提出利用云計算、虛擬化及SOA構(gòu)建校園云，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、RFID構(gòu)建智慧校園，實現(xiàn)資源動態(tài)分配，提高資源利用率；文獻(xiàn)[3]提出一種面向私有云的IaaS架構(gòu)的智慧校園信息化支撐平臺，為云計算在智慧校園平臺的建設(shè)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)；文獻(xiàn)[4]提出基于SOA的實時服務(wù)總線，用于構(gòu)建分布式實時系統(tǒng)；文獻(xiàn)[5]在分析遠(yuǎn)程教育平臺缺陷的基礎(chǔ)上提出了基于SOA的智能遠(yuǎn)程教育平臺的概念，并給出了平臺架構(gòu)和模型的實現(xiàn)方式；文獻(xiàn)[6]提出一種基于企業(yè)服務(wù)總線（ESB）的共享平臺架構(gòu)模型，并以“貴陽市城市綜合應(yīng)急管理共享平臺”為例探討了該共享平臺的實現(xiàn)方案，這為利用ESB技術(shù)實現(xiàn)智慧校園平臺架構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)；文獻(xiàn)[7]在調(diào)研各個行業(yè)常用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，梳理出各類系統(tǒng)的共性功能，把各系統(tǒng)的共性功能看作服務(wù)，提出一種基于企業(yè)服務(wù)總線的物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)；文獻(xiàn)[8]在綜合分析了Web Services，SOA和ESB三者之間聯(lián)系的基礎(chǔ)上給出一種基于Apache Synapse ESB平臺的應(yīng)用集成規(guī)則。這些研究對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和SOA應(yīng)用在智慧校園平臺建設(shè)方面具有一定的借鑒意義，也為利用ESB技術(shù)構(gòu)建與實現(xiàn)智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 ESB簡介

企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus，ESB）是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與XML、Web服務(wù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是 SOA 的一種實現(xiàn)方式[9]。ESB主要提供了協(xié)議轉(zhuǎn)換、消息傳遞、消息轉(zhuǎn)換和服務(wù)路由等功能。在眾多ESB實現(xiàn)工具中，Apache Synapse是一個輕量級高性能的企業(yè)服務(wù)總線，通過一個快速的異步規(guī)則引擎，能分別提供XML，Web Services和REST的支持。除XML和SOAP外， Apache Synapse還支持其他中間內(nèi)容格式，如純文本、二進(jìn)制、JSON等，通過大量的適配器可以支持諸如HTTP（S），POP3/IMAP/SMTP郵件協(xié)議，TCP，UDP等傳輸協(xié)議，以支持與其他系統(tǒng)的通信[10]。

2 基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的架構(gòu)設(shè)計

2.1 平臺的總體架構(gòu)

本文提出的基于ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺，不僅要解決智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺建設(shè)過程中存在的“信息孤島”問題，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的集成與通信，還要側(cè)重滿足基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)智慧校園的智能化管理功能。為此，結(jié)合Apache Synapse的特點，本文給出一種基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的架構(gòu)設(shè)計方案，如圖1所示。利用ESB技術(shù)實現(xiàn)平臺架構(gòu)的最大特點在于組件服務(wù)化和業(yè)務(wù)編排，在平臺架構(gòu)中，還引入了服務(wù)組件框架 （Service Component Architecture，SCA）編程規(guī)范機制來實現(xiàn)業(yè)務(wù)組件的服務(wù)化處理以及利用業(yè)務(wù)過程管理（Business Process Management，BPM）實現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的彼此串接。

平臺采用3層架構(gòu)設(shè)計，即基礎(chǔ)設(shè)施層、服務(wù)管理層和應(yīng)用層。在服務(wù)管理層引入Apache Synapse ESB企業(yè)服務(wù)總線，主要負(fù)責(zé)向SCA組件模型傳入基于JMS傳輸協(xié)議的SOAP消息以及接收BPM流程管理傳入的基于JMS傳輸協(xié)議的SOAP消息。同時服務(wù)管理層還以服務(wù)適配器的形式封裝基礎(chǔ)設(shè)施層提供的基礎(chǔ)功能，而后通過SCA框架規(guī)范化這些服務(wù)適配器為基于SOAP的Web服務(wù)。這些基于SOAP的Web服務(wù)又供BPM消費使用。在應(yīng)用層則通過HTTP傳輸協(xié)議向ESB傳入SOAP消息，而此時Apache Synapse ESB不僅要實現(xiàn)HTTP協(xié)議與JMS協(xié)議的轉(zhuǎn)換，還要根據(jù)消息的內(nèi)容使用路由規(guī)則調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)。

2.2 平臺功能

平臺各層次的主要功能描述如下：

（1）應(yīng)用層主要分為應(yīng)用表示層和業(yè)務(wù)邏輯層。應(yīng)用表示層包含了智慧校園領(lǐng)域的各項功能應(yīng)用，并提供了一個良好的人機交互平臺，通過人工操作觸發(fā)驅(qū)動業(yè)務(wù)邏輯層接口，實現(xiàn)對底層服務(wù)的調(diào)用。業(yè)務(wù)邏輯層起著承上啟下的作用，除了要向上層提供良好、靈活的業(yè)務(wù)邏輯接口以供調(diào)用，還要向下發(fā)送基于HTTP傳輸協(xié)議的SOAP消息給Apache Synapse ESB總線，實現(xiàn)對服務(wù)的調(diào)用。

（2）服務(wù)管理層大致可以分為Apache Synapse ESB總線、SCA組件層、BPM業(yè)務(wù)流程管理和服務(wù)適配器層四個部分。

Apache Synapse ESB總線是服務(wù)管理層的核心部分，主要利用Apache Synapse ESB所提供的功能實現(xiàn)消息的傳遞和轉(zhuǎn)換、協(xié)議的適配等，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間基礎(chǔ)業(yè)務(wù)協(xié)同能力以及數(shù)據(jù)交換和共享能力。endprint

SCA組件層將服務(wù)適配器層提供的各種形式的服務(wù)適配器通過SCA框架定義和創(chuàng)建基于SOAP的Web服務(wù)，以供BPM業(yè)務(wù)流程管理使用。

BPM業(yè)務(wù)流程管理利用SCA組件層提供的服務(wù)組裝創(chuàng)建可建模、可執(zhí)行的業(yè)務(wù)流程，并將其服務(wù)化為SCA組件，供Apache Synapse ESB使用。

服務(wù)適配器層主要設(shè)計開發(fā)不同語言環(huán)境下的服務(wù)適配器接口，向下實現(xiàn)調(diào)用平臺底層的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)功能，向上提供一個可調(diào)用的良好接口。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施層?？梢詫⑵鋭澐譃榛谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、歷史遺留的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和可擴(kuò)展接口四個部分。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化管理系統(tǒng)主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將該部分分割為感知層和傳輸層。感知層主要負(fù)責(zé)將物聯(lián)網(wǎng)中各個感知節(jié)點的信息接入平臺；傳輸層具有多種類型的通信接口，便于感知層感知節(jié)點的信息接入以及傳遞服務(wù)管理層向感知層發(fā)送的命令。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，便于各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的保存和讀取。

歷史遺留的業(yè)務(wù)系統(tǒng)保留著現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以便通過擴(kuò)展現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)功能。可擴(kuò)展的接口主要包含平臺的可擴(kuò)展業(yè)務(wù)，如郵件服務(wù)等。

2.3 平臺的UML部署圖設(shè)計

基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的UML部署如圖2所示。在該部署圖中，主要有2個服務(wù)器，即SCA服務(wù)器和ESB服務(wù)器。SCA服務(wù)器主要負(fù)責(zé)將各業(yè)務(wù)功能和BPM服務(wù)化；ESB服務(wù)器則負(fù)責(zé)將服務(wù)化后的SCA組件進(jìn)行部署，以供客戶端使用。其他各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)以結(jié)點的形式通過通信協(xié)議連接到SCA服務(wù)器，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的服務(wù)化。

3 結(jié) 語

本文提出了一個基于Apache Synapse ESB的智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)，構(gòu)建了一個高效的、易擴(kuò)展的、趨于完善的平臺，使其可以支持智慧校園領(lǐng)域的更多應(yīng)用，并對架構(gòu)中的各層功能、平臺硬件和軟件的部署情況進(jìn)行了闡述，為智慧校園綜合業(yè)務(wù)平臺的構(gòu)建與研究奠定了一定的基礎(chǔ)。目前，該平臺還處于分析與研究階段，仍有一些功能未能完善，如平臺如何處理文件傳輸和實現(xiàn)存儲功能，以及如何使用Apache Synapse實現(xiàn)本文所提及的ESB架構(gòu)，這些都是后期將要繼續(xù)研究的主要問題。

參考文獻(xiàn)

[1]胡欽太，鄭凱，林南暉.教育信息化的發(fā)展轉(zhuǎn)型：從“數(shù)字校園”到“智慧校園”[J].中國電化教育，2014（1）：35-39.

[2]呂倩.基于云計算及物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧校園[J].計算機科學(xué)，2011，38（B10）：18-21，40.

[3]吳細(xì)花.“智慧校園”云平臺的關(guān)鍵模塊設(shè)計與實現(xiàn)[D].長沙：湖南大學(xué)，2014.

[4] Lixin Du，Chunsun Duan，Shijun Liu，et al.Research on Service Bus for Distributed Real-time Control Systems[A]. Proceedings of 2011 6th IEEE Joint International Information Technology and Artificial Intelligence Conference（ITAIC 2011） [C]. Chongqing，China，2011.

[5] Xiao-yan AI.Design of Intelligent Distance Education Platform Based on SOA[A]. Proceedings of 2012 International Conference on Information and Computer Applications[C].Hong Kong，China，2012.

[6]薛蕾，蔣朝惠.基于ESB的智慧城市共享平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2013，23（3）：218-222.

[7]邸劍，肖軍，王春新，等.基于ESB的物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺設(shè)計[J].計算機應(yīng)用，2013，33（A2）：6-9.

[8] Jiang Ma，Haicun Yu，Jianbo Guo. Research and Implement on Application Integration Based on the Apache Synapse ESB platform[A]. American Applied Sciences Research Institute， AASRI.Proceedings of 2012 AASRI Conference on Computational Intelligence and Bioinformatics （CIB 2012 V1）[C].American Applied Sciences Research Institute， AASRI，2012.

[9]鄧錦福.基于SCA的ESB的研究與實現(xiàn)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2010.

[10]施晶晶.基于ESB的學(xué)生工作管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2011.endprint