【毕业学位论文】（Word原稿）基于SOA的高校信息系统集成的研究与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 高校信息系统集成的 研究与实现 姓 名： 学 号： 所在院系： 软件学院 职业类型： 工程硕士 专业领域： 软件工程 指导教师： 校外指导教师： 二一二年十二月 A in 2012 基于S O 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 高校的各职能部门为了满足其职能需求，提高其工作效率，纷纷建立起了部门内部的信息系统。但随着高校信息化进程的不断加深，各职能部门之间对于数据和信息的良好共享与交换，对于更加快捷方便地处理及获取信息等功能提出了更高的要求。高校内部的各个信息系统由于当时缺乏信息系统战略规划的原因，各个信息系统相互独立，在不同的时间开发，由不同的人员开发，各个系统的开发语言和平台各不相同，系统之间很难共享业务和 数据。但是随着各个系统间数据和业务交互的日益增多，对高校内信息系统的集成需求变得越来越迫切，如何解决这个问题成了高校信息化建设研究的一个重要领域，也是当前数字化校园建设中一个亟待解决的问题。 为了解决上述问题，通过对目前高校信息系统现状的深入分析，在调查研究数据交换和各系统间业务联系的基础上，提出了基于面向服务体系结构(架构方法。面向服务架构 有编程语言无关性、平台无关性等等优点，利用 务实现系统之间基于标准的、松散耦合 的应用架构，是比较适合目前高校信息系统集成的一种方式。 本文首先对 相关概念进行了综述；然后详细分析了高校中原有的信息系统及各个系统间的数据联系与业务联系，建立了面向服务的高校信息系统集成的架构模型；在此基础上提出集成的设计方案即： 务与中心数据库相结合的集成架构；在集成设计中，设计了相应的服务作为各系统相互集成的接口，并通过新创建 务或将部分旧有组件封装为 务的方式来实现系统集成中的各种服务，通过对旧有系统进行局部改造实现了对所需服务的调用；最后以学工部系 统调用后勤集团系统为例对系统进行了实证研究。通过基于 系统集成，为将来高校业务重组和系统升级提供了一个良好架构和方向。本文的创新点在于在结合高校现存信息系统的现状，分析了数据业务联系的基础上建立了一个高校信息系统集成的模型，并且提出一个集成设计方案。 关键字： 高校信息系统， 成 I n to of of on an on of of on of on to On to is be is an of a to be To on of of of a OA is of It eb It is a OA of on an eb In By or of eb of a is OA a of in on of of an 济大学 硕士学位论文 目录 录 第 1 章 绪论 . 1 题的背景及意义 . 1 究现状 . 2 校信息系统集成的研究现状 . 2 研究及发展现状 . 2 文的内容结构及创新点 . 3 第 2 章 面向服务体系架构（ 其实现技术 . 5 件体系结构 . 5 述 . 5 本特征 . 6 体系架构 . 7 优点 . 9 实现 . 10 基本概念 . 10 议栈 . 11 系 . 12 介 . 13 据表示 . 13 调用方式 . 14 描述方式 . 15 注册和发布 . 16 开源实现 . 17 第 3 章 高校现有信息系统及集成需求分析 . 18 校现有信息系统分析 . 19 校现有信息系统存在的问题 . 21 统应用集成需求 . 22 息系统的集成方案 . 26 统的系统集成 . 26 于 集成方案 . 27 第 4 章 基于 高校 信息系统集成的模型与设计 . 29 于 高校信息系统集成模型 . 31 本模型 . 31 于 高校信息 系统集成模型的角色分析 . 32 于 高校信息系统集成模型的操作分析 . 33 于 高校信息系统集成的设计 . 34 计思想 . 34 成服务设计 . 35 全性设计 . 38 第 5 章 基于 高校信息系统集成的实现 . 41 同济大学 硕士学位论文 目录 V 统开发工具介绍 . 41 持的 务规范 . 41 于 发 . 42 务端开发 . 42 户端调用 . 43 合 . 44 务端开发 . 45 户端调用 . 45 于 务的 全规范 . 45 统的用户名令牌机制 . 46 字签证方式 . 48 据绑定 . 48 式 . 48 式 . 49 统功能模块代码实现 . 50 户登录模块 . 50 知信息查看模块 . 53 生信息管理 . 56 结 . 60 第 6 章 总结与展望 . 61 结 . 61 究展望 . 62 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 63 附录 A 图索引目录 . 64 附录 B 表索引目 录 . 65 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 题的背景及意义 近年来，伴随现代通信技术、计算机网络技术及信息技术的发展和普及，高校各个部门之间以及高校与社会之间的交流合作日益增加。对于决策支持、统一的信息门户等等的条件迫使高校必须加快信息化建设，普及计算机系统在高校中的深入使用，提升各部门工作效率， 提高各个系统对于实时请求响应的灵敏度，以促进高校的教学管理水平和全面信息化的教育发展 1。 实际上，高校的各职能部门为了满足其职能需求，提高其工作效率，根据本部门或本系统业务发展的要求，已经陆续购买或者独立开发了相对应的信息系统部门内部的信息系统，这些基于不同平台、不同开发语言的信息系统在早期推动高校信息化进程中发挥了重要的作用。一些在高校中较为常见的和较为重要的系统有以下：教务部管理系统、学籍管理系统、学工部管理系统、人事处管理系统、财务部管理系统、图书馆系统、一卡通系统、学生收费管理系统、校园 统等。这些系统在日常工作中发挥着重要的作用，支持着各部门工作，保证了其部门的工作效率。但随着需求的不断变化及增加，所有的需求渐渐地无法被单个的应用程序所满足，这些需求即使是一个大型的 决方案也不能够全部满足。因此，多种来源、架构和应用的系统并存于高校中成为了不可避免的趋势。但是，如何解决这些异构系统间的协同和通信的问题，如何充分的利用这些系统以消除信息孤岛，使人员从繁琐的资源处理中解脱出来，如何在有限的经费投入的情况下能够赶上信息化的发展步伐，有效的使用更多的信息资源，成为了高校信息化过程中需要面对的 重要的问题 2。 为了解决这个问题，有两种可行方案：第一种方案是重新开发一个统一的管理信息系统以代替原有的系统，而舍弃现有存在的各类信息系统；第二种方案是把高校各个部门的信息系统用一个合适的集成模式有机的集成起来以达到共享数据和应用的目的。无论是从系统开发的成本周期考虑，还是从业务支持等各种因素考虑，完全舍弃现有的系统而开发一个新系统显然不是一个比较好的解决办法，相对而言第二种方案则有较大的可行性。把 为高校信息系统集成的新的入手点，可以有效地克服目前高校中信息系统集成的紧密耦合模式带来的诸如缺乏灵 活性和缺乏可扩展性的不足，以便于消除调整和重组高校业务流程等的不利影响，对于“信息孤岛”和“功能孤岛”这类问题的解决可以给予很好的帮同济大学 硕士学位论文 基于 高校信息系统集成的研究与实现 2 助。 一种面向服务的体系架构，在这个架构体系中外界的应用程序或系统可以调用架构中的数据和逻辑，内部的信息被包装成服务，通过接口被调用。面向对象的架构方式可以很好的保护已存在的各个系统，以达到高效灵活的管理3。因而可以在最大的程度上充分的利用高校已建成的信息化，并且促进信息化的更快更好的发展。 究现状 校信息系统集成的研究现状 自上个世纪七十年代末开始，我国高校就 开始进行信息化、数字化的校园的建设，这期间很多为满足各部门职能需求的信息系统被开发投入使用，可以说到目前为止，各高校已经建立起了较为规范化、标准化的数字化校园 4。 但是，目前高校内信息系统也存在着许许多多不同的问题，主要表现在以下几个方面： （ 1）异构性：由于高校内各个部门的信息系统都根据自身的需求采用不同的平台、编程语言及数据库，导致各系统运行的环境和各自的数据模型都不尽相同。 （ 2）分布性：各个职能部门管理和使用各自的数据，然而不同的部门之间存在着大量的数据和业务联系。 （ 3）低复用性：各部门的信息 系统是以紧耦合的方式组合起来的，系统很难被重复利用，会造成 源的浪费。 （ 4）安全性差：各个部门信息系统之间数据直接共享，组件之间相互调用，通过这种方式集成起来的系统，存在着非常大的信息安全隐患问题。 研究及发展现状 在上世纪九十年代末就提出了 个概念，但当时技术的限制，无法从真正意义上实现 以并没能够引起足够的重视。近年来，随着现代信息技术的不断发展， 一理念又重新进入了人们的视线中，并且作为现代应用开发领域最重要的课题而受到了人们的广泛关注。不 仅高校、科研机构，一些大型的 司也纷纷部署自己的 决方案。在国外， 疗和金融等领域，一系列的相关规范的制定更是进一步推动了 世界范围内的使用。虽然 技术还尚未十分成熟， 应 第 1 章 绪论 3 用也还存在着一些需要解决的问题，但是，已经可以看到的是， 市场格局日渐扩大，发展前景看好。 国内对于 关注较晚于国际上，对于它的研究也还是以尾随式研究为主，没有真正完整的 决方案。但是大部分的中国企业对 是保持乐观的态度。国内的著名周刊和国际知名咨询调查公司联 手发起了一项调查，旨在研究中国企业对于 认识和应用普及情况，在他们的报告中我们可以喜悦的看到虽然国内对于 关注比较晚，还没有真正的解决方案但是绝大多数的企业已经有了 观念并且积极的部署企业的 构。在了解 被调查企业中 ， 企业表示将积极地部署 是，也有部分企业表示，未考虑过使用 理念来建立集成信息系统。 虽然存在着一定的缺陷和不确定性，但这并不能阻碍 术的发展。 T 系统实施的一种趋势。无论是改造旧有的系统，还是设计新的 向 服务的方法都成为首选的方案。 以灵活地对在现代社会中出现的不断变化的需求做出快速的响应，符合按需计算发展的潮流，因此 应用将更加的普及并越来越受到人们的重视，成为继面向对象和面向组件之后的新的设计模式，并对软件设计思想产生重大影响 5。 文的内容结构及创新点 本文首先对 行了综述，然后详细分析了高校中原有的信息系统及各个系统间的数据联系与业务联系，提出了面向服务的高校信息系统集成的架构模型，在此基础上提出集成的设计方案： 务与中心数据库相结合的方法。在 集成设计中，为各系统相互集成的接口设计了相应的服务，通过新创建 务或将部分旧有组件封装为 务的方式来实现系统集成中的各种服务 6。全文主要由七部分组成。 第 1 章 绪论。在绪论中首先简要介绍了高校信息系统的现状及信息系统集成的需求，提出了 向服务的体系架构的概念。其次，分析了国内外对于研究情况，认为这是系统集成的首选方案，最后介绍了本文的主要内容，基本结构及创新点。 第 2 章 面向服务体系架构（ 其实现技术。本章首先介绍了 基本概念，特征与优缺点，其次介绍了实现 实现技术 概念和体系结构，然后详细介绍了 现的关键技术 等。 第 3 章 高校信息系统及集成需求分析。本章首先从分析高校中现有信息系同济大学 硕士学位论文 基于 高校信息系统集成的研究与实现 4 统的基本情况入手，总结了高校信息系统中存在的问题，然后分析了各个系统间的集成需求，跨系统的数据及业务联系。最后介绍了传统的方案的及其不足之处，并在此基础上引出了基于 集成方案。 第 4 章 基于 高校信息系统集成的模型与设计 。本章首先提出基于高校信息系统集成的模型，并且详细讨论了每 个层次的结构功能，然后研究了高校信息系统集成模型中的角色和功能和主要操作。紧接着根据根据第三章中对高校信息系统集成框架的分析和以及前面章设计的集成模型，研究了如何在高校现有情况下实施架构的方案，在集成设计中，为各系统相互集成的接口设计了相应的服务，把旧有的系统封装成 务，把接口部分暴露出来在服务层被调用的方法进行集成，并且详细的研究了在保护系统安全性方面的措施。 第 5 章 系统实证研究。本章主要通过对一个实证的研究，简要的介绍集成的实现过程。 第 6 章 总结与展望。对全文内容进行了总结，提出文章存在的不足 之处，并提出了对今后研究工作的展望。 本文的创新点主要体现在以下两个方面： 首先，通过对于高校现存信息系统的现状和业务联系的分析建立了高校信息系统集成的模型。 其次，通过研究基于 构及其主要实现技术 出一个集成设计方案并给出系统的部分运行实例。 第 2 章 面向服务体系架构（ 其实现技术 5 第 2 章 面向服务体系架构（ 其实现技术 件体系结构 向服务的体系架构 )是一个框架思想， 它通过不同的功能单元（ 称 为服务）之间定义良好的接口联系起来，使得 系统中的各种各样的服务可以以一种通用的方式交互 7，其中接口是独立于服务编程语言、操作系统和硬件平台的用中立的方式定义的。本章主要讨论 相关概念和 实现技术 。 述 面向服务的体系架构，是一种结构模型，通过面向服务的架构这种方式可以屏蔽开发语言或者开发平台的异构性，从而有效地集成现有的各类信息系统。在面向服务的架构中核心内容是“服务”，服务是一个计算机程序在另一个计算机程序的请示下执行的有意义的活动，是一个可供远程访问的与现实无关的网络构件 8。 对于面向对象模型的另一种选择，系统中某个具体的服务的实现可以使基于面向对象设计的，但系统的总体设计是基于面向服务的，应该说 更高层次意义上的构建。 从 个概念被提出到现在，对于它的定义国际社会上还没有能够达到统一的共识。各种不同的厂商、公司、组织各自对到底什么是 着不同的理解，下面给出的是一些业界关于 定义： 义是：“面向服务体系架构本质上是一种服务的集合。服务之间彼此通信，这种通信可以是简单的数据传送，也可以是两个 或更多的服务协调进行某些活动。服务间需要某些方法进行连接。”。 于 定义是：“ 一种应用程序体系结构，所有功能都定义为独立的服务在这种体系结构中，这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程”。 关键是“服务”的概念，这里的服务定义为：服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果。 义为：“ 一种按需连接资源的系统。在这个系统中，资源被作为可通过标准方式访问的独立服务，提供给网络中的其他成员。 传统的系统结构规定了资源间更为灵活的松耦合关系”。 于 述是：“它是一项应用由软件服务和软件服务使同济大学 硕士学位论文 基于 高校信息系统集成的研究与实现 6 用者组成的客户端 /服务器的软件设计方法， 大多数通用的客户端 /服务器模型的不同之处在于使用独立的标准接口，并强调软件组件的松散耦合” 尽管不同的组织、不同的个人对于 定义各不相同，但还是可以从其中发现一些 关键特性：面向服务的松散耦合的架构，服务间通过与编程语言、操作系统和硬件平台无关的接口进行通讯，粗粒度等等 9。 应该来说 能被 简单的看成是一种组织和架构 构的技术，它同时也是一个方法，通过这种方法，我们可以分析、创建和管理控制服务模型。并且，优点在于它比旧有的组织单个应用程序的方法更加优越，可以有针对性的优化业务流程。对于企业来说， 以帮助其了解服务间的业务逻辑，这样用户可以知道如何对业务操作的薄弱环节进行改进； 用分工开发，适用于软件的规模化开发，可以很好的解决软件危机等等的问题。 本特征 一种粗粒度的松耦合的服务架构，其服务之间通过简单精确定义的接口进行通讯，与底层通讯模型和编程接口并无 涉及。 有下面几个特征： （ 1）服务是可重用的（ 面向服务的架构中核心的内容就是重用，它已经为基础服务所应用。服务的可重用性设计可以极大地降低成本，使应用变得更为灵活。为了实现可重用性，服务独立于底层实现和客户需求的变更，只工作在特定处理过程的上下文中。可重用服务通过通用格式的使用大幅度的节约了开发人员的时间，同时也缩短了软件开发生命周期并且降低了开发成本 10。 （ 2）服务是松散耦合的（ 别于其他大多数组件架构之处在于它的“松散耦合”组件服务。松 散耦合的目的在于在服务实现和客户如何使用服务方面把服务使用者和服务提供者隔离开来。服务接口是作为与服务实现分离的实体而存在的，服务请求者并不知道提供者比如部署平台、程序设计语言等实现的技术细节。服务请求者一般不是通过使用文件格式和 是通过消息调用操作来请求消息和响应。这样对于使用者来说服务实现的修改是透明的，并不会妨碍到他们的使用 11。基于服务接口消失是大多数数松散耦合方法的手段，通过该消息可以采用同步协议或异步协议实现，可以兼容如 P 等等的多种传输方式。 （ 3）服务是 粗粒度的（ 服务粒度是指一个服务包含的功能大小。它一般分为两类：粗粒度 （ 和细粒度 （ ，具体来说粗粒度服务是这样的服务，它主要针对业务高层业务的可用性的逻辑的架构，细粒度服务则是那些可以使少量业务流程可用性服务。 模的一个关键性的问题便是选择正确的抽象级别。可以通过一组有效设计和组合的粗粒度第 2 章 面向服务体系架构（ 其实现技术 7 服务有效地组合出新的业务流程和应用程序。在具体的业务建模当中应该大量的采用粗粒度服务，但是这些都是建立在对系统的一致 性、相关性和完整性没有损伤的条件下。还要看到的是，因为粗粒度服务一般用在专门业问题上来使用，所以也具有重用性差，不能够共享等的缺点。为了弥补这个缺点，可以在创建服务的时候使用不同的粒度建模。这样，总体中包括了粗粒度和细粒度两种，粗粒度服务可以很好的避免无法再次使用的问题。细粒度服务重用性高，稳定性强，可以被粗粒度服务用来通过灵活的组合形成新的业务逻辑 12。 （ 4）标准化接口（ 标准化的接口可以使 服务提供给任意的业务交互和数据信息使用，以上囊括了包含传 输协议、消息格式和位置等等的与服务交互相关的任何信息。通过这个接口，就可以不必考虑服务的内部细节，并且通过这个接口使得独立于编写服务所使用的开发语言和数据平台而实现服务。服务交互必须是明确定义的。服务描述的重点在于与服务、调用操作的消息、构造这种消息的细节这几部分交互所用的操作，它并不包括如何实现的过程，用户不需要知道服务消息的编写语言和实现的软硬件平台。通过 使用，可以屏蔽了如何由应用程序代码调用服务的细节，并且允许使用开发工具完成各种类型的交互的通用接口的编写。 （ 5）服务 是位置透明的（ 这种位置透明性使得用户在使用服务的时候与服务响应了自己的请求，该服务的位置等的问题无关。服务并不需要特定的网络和特定的系统相的相连。服务是为了实时的响应不断地变化的需求而设计的，为了达到把服务从业务中分离出来的目的，必须要把服务和业务的设计是对于用户来说是位置透明的 13。 （ 6）服务的封装（ 这里是指把服务封为可重用组件的应用程序函数。通过封装有效地实现了数据和信息的状态的转变，封装保持了服务的一致性，有效地 隐藏了内部操作的复杂性，使得用户不必关心具体实施上的变更。 体系架构 基本体系架构包括服务提供者、服务注册中心、服务请求者和服务契约等四部分。下面分别来介绍这四个组成部分。 （ 1）服务提供者（ 服务提供者是提供通过发布服务地址，接受和执行服务使用者的访问功能的实体。服务提供者是服务的所有者，它在服务注册中心中记录自己的服务和接口，同时对于要调用自己服务的请求进行处理。 服务提供者的实际接口是通过 务描述语言（ 述的。这非常类似于 C 编程语言中的头文件。 同济大学 硕士学位 论文 基于 高校信息系统集成的研究与实现 8 诉用户一个 务提供者理解的操作，以及该操作的输入和输出是什么。 包括新的特定于 务的类型定义。 （ 2）服务注册中心（ 服务注册中心是一个包含所有可用服务的网络寻址目录，它是 关键。服务注册中心接收并存储服务契约的实体，以便提供服务请求者定位服务。一旦服务注册中心将服务请求者和服务提供者配对，它就不再参与交互过程。服务注册中心主要实现以下两个功能： 按用户的请求从注册表中查询相应的服务数据；增加、修改或删除已发布的服务提供者的服务数据 14。 （ 3）服务请求者（ 服务请求者包括了请求应用服务服务或者其它类型的内容，服务请求者在注册机制中查找相应的需要的服务内容，然后绑定该服务并请求调用该功能服务，这个过程都必须遵循契约的要求。服务请求者具有