基于SOA架構(gòu)的數(shù)字化校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王炎

(陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 咸陽 712000)

0 引言

近來年，在我國信息技術(shù)的推動下，教育部門對高校教學(xué)服務(wù)工作提出了更高要求。在此背景下，高校為提高自身教學(xué)服務(wù)工作對相關(guān)資源的利用率，開始致力于信息管理系統(tǒng)的研究中。但就目前情況來看，大部分高校在信息管理系統(tǒng)方面的研究成果還不夠理想，這些信息管理系統(tǒng)普遍以相互獨(dú)立的形式存在于高校各部門中，難以實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)教學(xué)服務(wù)資源的整合利用。因此，具備規(guī)范統(tǒng)一管理模式功能的數(shù)字化校園系統(tǒng)受到教育部門的重點(diǎn)關(guān)注。但由于數(shù)字化校園系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中具備牽扯范圍廣、設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)以及投資量大等特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作存在一定的難度。對此，本文將從系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則以及建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，將SOA架構(gòu)引入到數(shù)字化校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，降低系統(tǒng)各平臺之間的耦合性，以此賦予數(shù)字化校園系統(tǒng)重用性及集成性特征，提升既有系統(tǒng)的整合速度。

1 SOA架構(gòu)體系

SOA(Service Orient Architecture)是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，其主要通過標(biāo)準(zhǔn)的中間件來實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的操作與信息共享，進(jìn)而解決單個系統(tǒng)存在的“信息孤島”問題。SOA的關(guān)鍵是服務(wù)、注冊等，具有開發(fā)簡單、可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，并通過Web Services對流程進(jìn)行分配。其具體的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 SOA基本架構(gòu)

通過圖1看出，SOA包括服務(wù)請求者、服務(wù)注冊中心、服務(wù)提供者三個角色。其中，服務(wù)請求者通過輔助注冊中心查詢服務(wù)，而服務(wù)注冊中心則提供注冊和檢索功能；服務(wù)提供者則主要創(chuàng)建服務(wù)，并在測試通過后，將服務(wù)接口信息發(fā)布到服務(wù)注冊中心當(dāng)中。

2 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)與設(shè)計(jì)原則

2.1 建設(shè)目標(biāo)

數(shù)字化校園設(shè)計(jì)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)高校各部門信息資源的統(tǒng)一集中，為全體師生帶來更加便捷的教學(xué)服務(wù)。數(shù)字化校園系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)具體如以下幾點(diǎn)：第一，數(shù)字化校園系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵在于建立起具有獨(dú)立數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享平臺，以此實(shí)現(xiàn)高校各部門之間的信息共享，以規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)字化校園系統(tǒng)開展教學(xué)服務(wù)工作；第二，在系統(tǒng)中建立起統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺，使該系統(tǒng)能夠針對不同需求的系統(tǒng)用戶，賦予其相應(yīng)的操作權(quán)限。如此一來，不僅能使數(shù)字化校園系統(tǒng)滿足高校全體師生不同需求，還能使該系統(tǒng)不易受到外界人員的入侵及破壞；第三，建立起統(tǒng)一信息門戶平臺，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各程序的交互，以此滿足用戶不同功能需求。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 實(shí)用性及先進(jìn)性原則

實(shí)用性是指系統(tǒng)應(yīng)以較少的成本投入到來較高的收益，能夠滿足一定時(shí)期內(nèi)用戶的使用需求，為其帶來便利性。先進(jìn)性是指系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的先進(jìn)性，能夠保障系統(tǒng)在后續(xù)使用中的價(jià)值，不會隨著信息技術(shù)的發(fā)展而被淘汰。因此，在數(shù)字化校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分利用一切可用的人力、財(cái)力及物力，本著系統(tǒng)的實(shí)用性與先進(jìn)性原則進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的選擇工作。

2.2.2 可擴(kuò)展性及易升級性

為了使數(shù)字化校園系統(tǒng)的各項(xiàng)功能能夠跟上用戶快速變化的需求，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)遵照可擴(kuò)展及易升級性原則?？蓴U(kuò)展性及已升級性是指系統(tǒng)在后續(xù)的更新維護(hù)中，可通過對某些技術(shù)的升級或是設(shè)備的升級來進(jìn)行系統(tǒng)更新，使其各項(xiàng)功能能夠長期為高校教學(xué)服務(wù)工作帶來便利。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)選擇具備可擴(kuò)展性特征的相關(guān)技術(shù)，為系統(tǒng)今后升級更新工作提供支持。

2.2.3 安全性及保密性原則

數(shù)字化校園系統(tǒng)主要的面向?qū)ο鬄楦咝Ｈw師生，其系統(tǒng)內(nèi)部自然具備大量的個人信息數(shù)據(jù)。出于對高校全體師生信息安全性及系統(tǒng)安全性的考慮，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中還需充分考慮系統(tǒng)安全性及保密性，使數(shù)字化校園系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)高校各部門信息資源共享的同時(shí)，又能保障高校各項(xiàng)關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)及用戶信息的安全性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)集成功能

結(jié)合高校校園網(wǎng)的相關(guān)業(yè)務(wù)，在數(shù)字化校園的建設(shè)中，包含校園一卡通、后勤管理、教務(wù)管理、圖書館管理等相關(guān)的業(yè)務(wù)。因此，本文引入SOA數(shù)字化校園系統(tǒng)就是要將這些系統(tǒng)全部集中到一個統(tǒng)一的平臺中，具體的功能則如圖2所示。

圖2 SOA網(wǎng)站整體功能組成

3.2 SOA框架搭建

通過以上對數(shù)字化校園系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)原則的分析，采用B/S三層架構(gòu)思想，將該系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層以及展現(xiàn)層，以此滿足用戶不同功能需求，實(shí)現(xiàn)高校各項(xiàng)信息資源共享的最終目的。具體數(shù)字化校園系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 數(shù)字化校園系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖3所示，數(shù)字化校園整體架構(gòu)主要由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層以及展現(xiàn)層組成。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層由系統(tǒng)硬件、軟件及二次開發(fā)平臺構(gòu)成，作用于為系統(tǒng)其他是數(shù)字化校園系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行的基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)施層硬件方面主要包含網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、監(jiān)控等硬件設(shè)備。軟件方面由Linux、Unix、Windows、Oracle等組成。二次開發(fā)平臺包括WebService、SOA標(biāo)準(zhǔn)、XML、ESB、BPM等，是數(shù)字化校園系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行的基礎(chǔ)；

數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)檢查高校各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)是否具備一致性，如教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)以及財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)等。若是在檢查過程中發(fā)現(xiàn)無效及缺失數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)層將會對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，并對有效數(shù)據(jù)采取統(tǒng)一集中儲存措施，以此構(gòu)建數(shù)字化校園系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享中心；

應(yīng)用支撐層由三大功能平臺構(gòu)成，分別為數(shù)據(jù)共享平臺、統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺以及統(tǒng)一信息門戶平臺。應(yīng)用支撐層主要作用于為數(shù)字化校園系統(tǒng)應(yīng)用層各服務(wù)功能提供支撐，為用戶與應(yīng)用系統(tǒng)提供接口；

應(yīng)用層主要由數(shù)字化高校各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成，如一卡通系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)；

展現(xiàn)層是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園系統(tǒng)與用戶之間交互的橋梁，能夠?yàn)楦咝＝處?、學(xué)生以及管理人員提供更為高效、便捷的信息交互服務(wù)。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)共享平臺設(shè)計(jì)

在數(shù)字化校園系統(tǒng)中，各類數(shù)據(jù)無法直接在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享與交換，必須構(gòu)建起一個數(shù)據(jù)共享平臺對各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，以作為該平臺實(shí)現(xiàn)的支撐。數(shù)字化校園系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)共享平臺中數(shù)據(jù)整合中間件，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲至共享數(shù)據(jù)中心庫中，借助共享數(shù)據(jù)中心庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享及交換。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)共享平臺還能幫助數(shù)字化校園系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能豐富的數(shù)據(jù)挖掘分析。具體數(shù)據(jù)共享平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)共享平臺架構(gòu)

在數(shù)據(jù)共享平臺設(shè)計(jì)過程中，本文將以高校信數(shù)字化校園建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，通過對共享數(shù)據(jù)中心平臺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，構(gòu)建起基于SOA架構(gòu)的數(shù)據(jù)共享平臺。在數(shù)據(jù)共享中心平臺中，制定webservice接口標(biāo)準(zhǔn)的方式，使數(shù)字化校園系統(tǒng)中各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠在數(shù)據(jù)共享平臺得以共享及交換。同時(shí)，在該平臺中建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理機(jī)制，本著“誰產(chǎn)生，誰負(fù)責(zé)”原則對各應(yīng)用系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以此提高數(shù)字化校園系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及一致性。另外，本文還將在數(shù)據(jù)共享平臺的基礎(chǔ)上建立通用數(shù)據(jù)平臺，避免出現(xiàn)由新建信息系統(tǒng)而產(chǎn)生“信息孤島”現(xiàn)象，真正意義上實(shí)現(xiàn)高校一切信息姿態(tài)的互通共享。

4.2 統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺

要保證校園數(shù)字化系統(tǒng)的安全，用戶必須以系統(tǒng)認(rèn)證的合法身份，才能進(jìn)入到相應(yīng)的界面操作中。由于數(shù)字化校園系統(tǒng)需面向高校全體師生，因此，該系統(tǒng)同樣需要一個統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺對用戶身份進(jìn)行認(rèn)證，將不同業(yè)務(wù)需求的用戶合理劃分到相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)中，以統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺支持系統(tǒng)對眾多用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一授權(quán)以及統(tǒng)一認(rèn)證。然而，想要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)這一目的，還需借助具備認(rèn)證服務(wù)以及目錄服務(wù)的系統(tǒng)，將數(shù)字化校園系統(tǒng)眾多用戶信息進(jìn)行統(tǒng)一存儲，并根據(jù)用戶不同權(quán)限對存儲信息進(jìn)行授權(quán)，以統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化校園系統(tǒng)用戶的集中認(rèn)證。在此基礎(chǔ)上，出于數(shù)字化校園系統(tǒng)中各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)安全性及用戶方便性的考慮，本文還將在各應(yīng)用系統(tǒng)中設(shè)計(jì)單點(diǎn)登錄系統(tǒng)，使用戶在完成登錄統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺之后，就能完成相應(yīng)的身份認(rèn)證，系統(tǒng)將給予該用戶與權(quán)限相符的信息資源及功能。同時(shí)，當(dāng)用戶出現(xiàn)職位變動時(shí)，管理人員僅需在通過統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺，就能實(shí)現(xiàn)對該用戶原有權(quán)限的修改，以此提高數(shù)字化校園系統(tǒng)工作效率，降低系統(tǒng)維護(hù)成本。具體統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的基本結(jié)構(gòu)

以上具體運(yùn)行的邏輯則，如圖6所示。

圖6 統(tǒng)一身份認(rèn)證邏輯圖

3.3 統(tǒng)一信息門戶平臺

統(tǒng)一信息門戶平臺主要作用于為數(shù)字化校園系統(tǒng)用戶提供各類信息服務(wù)，為用戶與各應(yīng)用系統(tǒng)之間的交互提供支持。統(tǒng)一信息門戶平臺主要采用將各應(yīng)用系統(tǒng)功能進(jìn)行集成及重構(gòu)的方式，為不同需求用戶提供各類服務(wù)。統(tǒng)一信息門戶平臺將充分展示高校教學(xué)服務(wù)工作各項(xiàng)信息，并將數(shù)字化校園系統(tǒng)中較為獨(dú)立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能集中到一起。擁有不同權(quán)限的用戶通過統(tǒng)一信息門戶入口，可訪問到自身工作所需的一切信息資源。具體統(tǒng)一信息門戶平臺整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖7所示。

圖7 統(tǒng)一信息門戶平臺整體架構(gòu)

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工具

4.1 ETL數(shù)據(jù)抽取

在該系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享，就必須要實(shí)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)庫的共享。對此，就需要借助一定的手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)多數(shù)據(jù)源的集成。在本SOA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，則采用ETL抽取工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取集成。該工具可以從校園網(wǎng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、XML文件和桌面文本文件中抽取，進(jìn)而為后續(xù)的數(shù)據(jù)挖掘奠定基礎(chǔ)。具體的數(shù)據(jù)抽取與集成過程，如圖8所示。

圖8 ETL數(shù)據(jù)抽取過程

4.2 中間件技術(shù)

在本系統(tǒng)的開發(fā)中，為進(jìn)一步節(jié)約開發(fā)時(shí)間，采用中間件技術(shù)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述定義，并通過統(tǒng)一的公共接口，完成對不同系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的訪問。中間件作為一種面向?qū)ο蟮慕７绞剑渲饕墙柚@種工具，進(jìn)而完成不同接口之間的開發(fā)。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文本著數(shù)字化校園系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及設(shè)計(jì)原則，引入SOA架構(gòu)至系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中，以數(shù)據(jù)共享平臺、統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺以及統(tǒng)一信息門戶平臺對數(shù)字化校園系統(tǒng)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供支持，為高校教務(wù)工作提供一個安全、完善、便利的數(shù)字化校園系統(tǒng)。