基于ＸＭＬ的校園網格應用研究

摘要：為解決校園網網格應用中軟件集成問題，提出了通過基于XML的Java中間件來實現校園網內各部門間數據的轉換與匹配。首先通過Java中間件對校園網內舊有異構數據庫中的數據進行XML文檔化轉換；在此基礎上給出一套基于開放源代碼的J2EE架構來組建以ESB為核心的軟件集成系統以實現校園網格應用的基礎架構；最后以應用實例的形式在這一架構下完成相應網格應用，并進行了相關性能測試，驗證了其有效性和優越性。

關鍵詞：可擴展標記語言;網格;Java中間件

中圖分類號：TP393．02文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0144-02

新的形式下，國內高校為順應時代發展的需要，紛紛構筑自己的數字化校園計劃。而數字化校園的構建就其宏觀而言，是為了使學校在管理上實現電子政務，在教學上實現教學資源的共享，在校園金融消費上實現網上金額消費；就其微觀而言，它是一個系統、全面的工程，各類數據必須被組織成為一個有機的統一體，即必須實現數據集成與軟件集成。在眾多工作中，實現對各異構系統中數據的共享與集成理所當然地成了該項工程的核心工作與重中之重。

正是基于上述需求，筆者提出先通過Java中間件^[1]對校園內舊有異構數據庫中的數據進行XML文檔化轉換，然后給出一套基于開放源代碼的Mule ESB的J2EE架構^[2]來組建SOA的軟件集成系統以最終實現校園網格應用。

1XML的數據交換文檔轉換

由于XML是具有很強的數據描述能力的標記語言，它提供了豐富的數據構造和解析方法，能夠適應多樣且不斷變化的網絡應用環境，被廣泛用于異構系統間數據的交換和互操作應用中。筆者主張將校園內各部門的數據廣泛地進行轉換后以XML文檔方式加以表達。

數據轉換可以分為三個步驟進行：先將源XML數據轉換為源LCG (lexieal conceptual graph)；根據數據轉換的需求，通過轉換規則和本體庫將源LCG轉換為目標LCG；最后將目標LCG重新構造成XML文檔，由接入服務部件發送給目標系統。在此步驟中，數據交換中間件構造如圖1所示。

下面是一個簡單的XML文檔與LCG的對應關系。設教務處教學管理系統A中數據的XML文檔如下：

〈學生〉

〈學號〉2003100101〈/學號〉

〈姓名〉李四〈／姓名〉

……

〈計算機過級〉75〈／計算機過級〉

〈英語過級〉63〈／英語過級〉

……

〈／學生〉

其對應的LCG圖如圖2所示。同時XDDX可以自動構建教務處教學管理系統A的ontology概念關系如下：

attribute(學生，學號)

value(學號，2003100101)

attribute(學生，姓名)

value(姓名，李四)

……

假設有學生處管理系統B的ontology為

attribute(student，學號)

attribute(student，是否獲取畢業證)

……

則教務處教學管理系統A與學生處管理應用系統B間的轉換規則的ontology為

synonym(A:學號，B:學號)//通過XML的名字空間區分學號

snonym(學生，student)

mp(是否獲取畢業證，{計算機過級，英語過級，…}，{計算機過級>=60，英語過級>=60，…>=60})

根據以上ontology，獲得學生處管理應用系統B的數據LCG如圖3所示。

由圖3的LCG可以獲得學生處管理應用系統B數據的XML表示：

〈student〉

〈學號〉2003100101〈/學號〉

〈是否獲取畢業證〉.T.〈/是否獲取畢業證〉

〈/student〉

從而實現了兩部門間數據在不同平臺上的轉換。

2以ESB為核心的解決方案

傳統的校園網絡信息整合方式為直接進行應用層兩兩互連的方式，該方式下可以使用RPC、RMI、Web services^[3]等技術予以實現。該解決方案下實現N個系統的互連需要n×(n-1)/2個bridge技術，并且需要n×(n-1)/2個domain(每個獨立系統一般都有自已定義的domain)的converter來實現。為維護這些舊有系統的互連或引入新系統，需要投入巨大的時間成本并承受相當大的技術風險。另一種解決方案則是通過一個統一的數據倉庫來進行數據層集成，如通過WebMethods的數據倉庫解決方案等加以完成，此方案會帶來大量舊有系統的數據層的重設計，且集成后的系統性能風險較大。另外，還有一種正在興起的解決方案就是以ESB為核心技術的SOA解決方案。該方案以成熟的ESB作為基礎，而后組織一種以消息流為核心的集成方案。其中的ESB基礎負責關注更為低層的網絡交互協議，開發者則可更多地關注各種業務流的組織。以這種方式組建的系統具有更好的靈活性和可擴展性，并充分實現軟件復用技術^[4]。當前業界各大公司，如Sonic、SAP、BEA、IBM等均推出了自己的ESB產品；開源社區中的Mule與Server－Mix等ESB項目也已發展得較為成熟。這里所提出的電子商務的系統就是基于Mule這一J2EE框架下的開源ESB方案來實現的。

基于以上觀點，筆者通過對校園網中現有信息系統功能、技術框架等進行分析后，將校園網集成環境用例對象劃分為如下三類，其相互關系如圖4所示。

1）服務提供類（S1，S2）元數據的提供者或提供某種服務API，亦可稱之為feed。目前互聯網上的各類內容提供（CP）網站紛紛推出RSS服務，這種RSS就是一種很好的feed。把校園網內部的遺留系統(legacy system)作為feed后可以得到充分重用，同時feed可通過開放的協議進行通信。

2）服務消費類(C1，C2)通過某種方式找到服務提供者，并以請求/響應這種經典pattern與遠程或同一個虛擬機(VM)內的服務提供者通信。服務消費者可以是一個rich client software，或是Web based application。本文將此類用例對象稱為farm。

3）業務組織類(ESB)使用統一的軟件基礎結構ESB來協調校園網內部各獨立系統（B2B、ERP、C2C、CRM等）的互連與系統之間的消息流轉；讓校園網外部暴露出服務，接收消費者的SOAP請求，發送SOAP響應，向服務訂閱者（如C2）提供基于OASIS WSN^[5]規范的publish。圖4中，C1先從ESB取得WSDL；然后根據WSDL的描述向S1發起一個SOAP請求，ESB接收到SOAP請求后將請求的內容轉入S1，再將S1處理結果返回C1，從而完成一個業務。

在實際應用程序中，前兩類用例有交叉現象。圖5反映了所組建的校園網集成系統的分層結構。

3用JMeter測試SOA系統

這里筆者通過JMeter對上述設計中基于SOA的校園網格應用進行了相關性能測試，以證明其關鍵組件如Xfire SOAP engine、mule ESB等的實際工作性能。測試環境Mule UMO component的配置如下：

〈mule－descriptor name=\"DRPService\" implementation=\"com.sample.DRPServiceImpl\"〉

〈inbound－router〉

〈endpoint address=\"xfire:http://localhost:8080/ services\"/〉

〈/inbound－router〉

〈/mule－descriptor〉

本文的實驗環境為：以一臺CPU為P4 2.26 GHz、內存為1 GB、100 Mbps以太網環境下的主機為測試服務器，另一臺相同配置的主機為客戶端。客戶端使用JMeter向DRPService發送SOAP（每個SOAP消息1 000 Byte以內，持續發送時間20 s）請求。在單用戶與50用戶的不同并發量下，集成系統中統一用戶認證業務性能表現結果如圖6、7所示。從圖6可以看出，單用戶環境下，20 s內共發送454個請求，系統吞吐量為1 360個/min。此時響應時間偏離較大，主要是因為此時網絡環境影響作用得更為明顯。50個用戶并發情況下，20 s內共發送701個請求，系統吞吐量為2 100個/min，如圖7所示。此時多數SOAP消息能在3 s內較快響應，能滿足實現應用的需要。當然，在實際網絡環境中，由于網絡存在系統響應延遲與波動，系統平均響應時間會有一定的變化。

4結束語

本文以Mule ESB為核心，實現了校園網內各舊有信息系統的集成和校園網格的相關應用，同時為校園網外部用戶提供Web服務。一方面提高了學校的網絡化管理效率，另一方面降低了軟件集成的復雜性與成本，增加了已有軟件的重用性。最后通過實際測試證明了應用速度是能夠滿足業務需求的。后續工作中，筆者將對所提出的集成架構與WSBEPL^[6]的集成與事務特性進行進一步研究，進一步提升其性能；同時還將在網格的安全性方面展開深入的研究。畢竟一個將投入實際使用的網格系統，其安全性才是至關重要的。

參考文獻：

［1］

周澤華，黃濤，李京.消息中間件管理器的設計和實現[J].計算機研究與發展， 2002，39(3):318-323.

［2］蔣雄偉，馬范援.中間件與分布式計算[J].計算機應用，2002，22(4): 6-8.

［3］GRAHAM S.Building Web services with Java^TM [M].USA: Sams Publishing，1999:4-22.

［4］MILI H，MILI F，MILI A.Reusing software:issues and research directions[J].IEEE Trans on Software Engineering，1995，21(6):528-562.

［5］HADALIN A， KALER C， HALLAM－BAKER P， et al.Oasis-200401－ wss－soap－message－security－1.0.pdf[EB/OL].(2004－04－14）. [2006].http://docs.oasis－open.org/wss/2004/01/.

［6］TONY A，FRANCISCO F，HITEST D，et al.Business process execution language for Web services v1.1[EB/OL].[2006].http://www－128.ibm.com/developerworks/library/specification/ws－bpel/.

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