面向SaaS應用的中小企業E-learning系統架構研究*

唐幸忠，王永固

（浙江工業大學 教育科學與技術學院，浙江 杭州 310014）

面向SaaS應用的中小企業E-learning系統架構研究*

唐幸忠，王永固

（浙江工業大學 教育科學與技術學院，浙江 杭州 310014）

通過對中小企業開展E-learning的現狀及存在問題分析，引入軟件即服務（SaaS）的架構模式。首先分析SaaS軟件的技術優勢及工作原理，研究了國內外面向服務的E-learning系統架構設計。提出一套面向SaaS應用的中小企業E-learning平臺架構設計方案及方案的實現，最后介紹SaaS架構設計方案的實際應用，并指出在實施SaaS平臺過程中應注意的問題。

E-learning；SaaS；中小企業

一、引言

面對經濟全球化和信息技術的快速發展，特別是中小企業間的競爭日趨激烈，許多中小企業加快了E-learning建設的步伐。軟件即服務（SaaS）模式的出現，促使國內中小企業E-learning建設進入新的階段。但是，中小企業對于何為E-learning、如何實施E-learning，都缺乏深刻的認識，從實際調研結果看，絕大多數中小企業的E-learning建設流于形式，在使用過程中只運用部分的E-learning技術，沒有發揮其自身所具有的作用。中小企業與大企業相比的劣勢，主要體現在以下幾個方面：中小企業的規模、資金、利潤不可能與大型企業相比，這就決定了中小企業在獲取人才上處于劣勢。中小企業分布的領域多樣廣泛，在我國從事企業信息管理工作的人員，多數是計算機專業的技術人員，而這些人員對管理方面的知識較欠缺，因此，企業缺少既懂信息技術又懂企業管理的復合型人才。資金缺乏是阻礙中小企業推進信息化的問題之一。中小企業融資困難，缺乏可靠的擔保機制，難以從金融機構取得貸款，通常把有限的資金投入到技術創新、市場開拓等方面，而用于中小企業E-learning建設的資金相對較少。傳統的信息化管理和維護也是一項長期工程，需要投入大量的人力、物力和資金。目前市場上企業信息化管理系統的軟件較為混亂，當前為中小企業量身定做的軟件產品還不多，往往難以滿足中小企業的實際需求，而且價格昂貴。中小企業的發展速度快，業務不規范，信息化需求彈性大，有時信息化應用推廣不久，企業又有新的業務進來，整個信息化建設又要重新建設。

二、文獻綜述

1.SaaS概念及其技術優勢

軟件即服務（SaaS）是隨互聯網技術發展和應用軟件的成熟，它是一種按需（on-demand）購買的完全新型的軟件服務模式。SaaS是一種軟件交付模式，為客戶提供遠程功能服務的接口，客戶無需專門購買軟件許可。[1]軟件提供商是軟件服務的提供者和生產者，軟件客戶是服務的需求者和消費者。

表 傳統軟件與SaaS軟件200個客戶的綜合成本

軟件能得到強有力的發展，除了大企業推動SaaS軟件的開發，關鍵是SaaS軟件自身存在先天優勢。SaaS軟件與傳統軟件相比，如表所示，在SaaS模式下，每個企業只需承擔1/20臺服務器費用，以及1/100名專業的IT維護人員的費用，開發軟件及網絡設備等成本均攤下來也比傳統模式小很多。[2]SaaS軟件客戶端無需部署和安裝，只需通過互聯網訪問遠程SaaS軟件平臺中的服務接口，即可享受軟件服務。SaaS軟件的運行環境都在軟件服務提供商的服務器端，客戶無須擔心軟件的維護和升級，維護工作全部由軟件提供商承擔。降低客戶的投入和風險管理，客戶不用購買一整套軟件，可按業務需求向服務提供商定制軟件，可以免費嘗試幾個星期，大大降低了投入。

2.SaaS的工作原理與技術實現

隨著云計算的不斷發展，SaaS的研究日趨成熟，面向SaaS模式的軟件在國內外已有很多成功的案例，如國外的 Salesforce、Google，國內的 Xtools、阿里軟件、偉庫網等。圖1給出了一種常用的面向SaaS應用的軟件體系設計。

在圖1中，按照SaaS模式劃分為硬件基礎設施層、系統基礎設施層、數據服務層、多租戶管理層、業務服務層、應用服務層、用戶層。硬件基礎設施層為支持整個SaaS服務平臺運行的各種網絡硬件設備；系統基礎設施層為整個SaaS服務平臺提供所需的軟件；數據服務層是負責管理業務服務程序間通信用的數據，為上層服務提供可重用的數據操作接口；業務服務層接收來自數據服務層所提供的業務數據，通過WebService技術將數據封裝成具體的服務接口；多租戶管理層是管理用戶定制的各種功能服務；應用服務層是通過業務服務層的提供的服務實施應用；用戶層是服務平臺的門戶站點，用戶通過瀏覽器根據自己需求和愛好定制服務和個性化界面設置。在上述面向SaaS應用的軟件體系架構設計中，如何更好、更有效地設計和業務服務層的服務是關系到整個SaaS架構設計成敗的關鍵。SaaS服務平臺在設計過程涉及的關鍵技術：WebService技術是自包含的、自描述的、模塊化的應用程序，以SOAP為輕量型傳輸協議、以XML為數據封裝標準、基于HTTP的組件集成技術，解決Web環境下跨平臺、跨語言、松耦合的分布式系統技術。[3]在SaaS應用中，WebService為業務流程之間、組件之間提供溝通機制，能夠支持服務協作來滿足多租戶環境中業務邏輯的可配置、可擴展等要求。

單點登錄技術（SingleSign-on,SSO）是一種訪問控制機制。[4]通過用戶的一次性登錄，即自動訪問所有授權的應用軟件系統，管理員無需干涉或修改用戶登錄，提高整個系統的安全性，在分布式計算機環境中安全、方便地鑒別用戶。

3.面向SaaS應用的E-learning系統架構的相關研究

在現階段，面向SaaS應用的E-learning系統已成為國內外研究的熱點。文獻[5]提出構建面向WebService的E-learning系統及一個靈活的學習組件模型，并介紹該模型中服務發布、查詢、綁定調用；文獻[6]將面向服務的思想運用在E-learning系統架構的研究中，并給出了一個面向服務的E-learning系統架構方案并用其指導實際系統的開發；文獻[7]介紹了SOA的概念及實現技術，并給出了一個基于SOA的E-learning系統集成框架設計的實例；文獻[8]分析校園E-learning系統架構不足，提出了一種面向服務的E-learning系統架構，從個性化服務設計系統的架構和業務規則，為學習者提供個性化的學習指導；文獻[9]對E-learning系統的架構標準進行分析，主要提出在分布式和互操作的電子學習系統中服務架構，電子學習系統中服務的實現是基于WebService,討論如何將電子學習中的服務進行整合；文獻[10]通過對基于服務架構遺留應用程序和Web服務的研究，提出三層架構的E-learning系統，為設計師、開發商、指導者構架電子學習模型以適應他們的個性化電子學習環境，并采用新的服務：Web服務、單點登錄和AJAX技術，使用Web服務的框架能夠提高協作學習在可重用性、互操作性、可訪問性和模塊化方面的效率。

根據以上的E-learning系統架構的研究綜述，本研究認為：中小企業E-learning可采用一種軟件即服務的軟件模式，將中小企業所需的各種資源、案例、視頻等轉化為服務的形式，中小企業通過客戶端的瀏覽器定制個性化的服務，以降低企業的成本，提高企業員工效率，推動企業的快速發展。

三、面向 應用的中小企業 解決方案

為了實現中小企業的E-learning建設，解決中小企業員工培訓難的問題，實現中小企業的集中統一管理，實現分散式學習，針對學習課程進行討論，加強學習互動效果。通用的IT體系架構應能適應未來的需求，并能對技術平臺和應用系統進行合理劃分和部署。根據SaaS的工作原理與相關研究分析，本文提出面向SaaS應用的中小企業E-learning平臺架構方案及方案的實現。

1.系統體系架構

系統架構主要分為基礎設施層、數據服務層、服務接口層、應用服務層、服務組合層、SaaS服務管理平臺、用戶界面層，具體如圖2所示。其中SaaS服務管理平臺、應用服務層、服務組合層是整個平臺的核心，負責平臺中各種邏輯事務，為中小企業員工主動提供“優質、高效和個性化”的信息化服務。

（1）基礎設施層：為E-learning服務平臺提供硬件系統和軟件系統，硬件系統包括路由器、Web服務器、應用服務器、防火墻等。軟件系統是運行在硬件系統上為E-learning服務平臺提供服務的各種軟件，包括操作系統軟件 Windows2003、應用軟件 SQLServer2008、VisualStudio 2008、AdobeFlex及整合來自不同應用軟件的應用系統。該層保證了整個E-learning服務平臺中數據的安全性、一致性和完整性。

（2）數據服務層：存放E-learning服務平臺的業務數據，其中案例庫、資源庫與專家庫是為上層的應用服務層中的知識庫服務提供數據信息，是促進中小企業集群協同創新的主要手段和工具；視頻庫是為中小企業員工提供在線學習的視頻資源；課程庫存放中小企業員工學習的課程，試卷庫為員工提供在線考試和測試用的試卷。其他庫如用戶信息庫、報表庫等。

（3）服務接口層：將數據服務層提供的業務數據抽象成服務契約，公共服務接口為應用服務層訪問數據服務層的數據，實現對表的Select、Insert、Update和Delete的操作。學習管理接口為學習管理服務提供的需求調查問卷接口、學習計劃接口、學習筆記接口等。知識庫接口為知識庫服務提供案例庫接口、資源接口、員工評論接口等。課程庫接口為課程服務提供課程學習接口、課件制作接口等。其他接口包括視頻點播接口、在線會議接口、社會化網絡分析接口等。

（4）應用服務層：是E-learning服務平臺的核心所在，根據服務接口層的服務接口，封裝成具體的應用服務，以滿足用戶層對E-learning平臺的需求。如學習管理服務提供創建調查問卷及對問卷的發布、刪除等服務，課程中心服務創建用戶學習的課程及課件制作服務的實現等。

（5）服務組合層：隨著市場需求的變化，對應用服務層中的服務進行有機組合和復用，以產生新的應用服務來滿足市場需求。課程中心的課程服務、課件服務與視頻點播服務組合了在線課程點播服務，新服務的產生提高中小企業員工的學習效率。

（6）SaaS服務管理平臺：作為整個系統平臺的運營支持平臺，對應用服務層提供的服務進行注冊發布與集成，多租戶管理對用戶定制的服務功能進行管理，通過智能關系網分析器分析中小企業成員間信息和知識轉移等問題，協同過濾推薦管理器將信息資源自動地推薦給中小企業的員工，從而提高員工的學習效率。SSO認證、網絡監控、安全服務、數據備份有效地保證服務平臺的安全性、可用性、可靠性。

（7）用戶界面層：負責用戶和E-learning服務平臺間的交互，E-learning向中小企業用戶提供對應的服務，客戶可以根據個人需要和愛好自定義界面布局和應用服務。

2.E-learning系統方案的實現

根據面向SaaS應用的中小企業E-learning平臺架構方案，服務平臺以WebService為服務的提供方式，具體設計的實現框架如圖3所示。

從圖3可以看出中小企業E-learning平臺資源的建立過程。首先對目前平臺的兩個異構系統進行元數據的抽取，形成元數據中心。通過WebService技術對元數據封裝成Web服務，將Web服務描述成WSDL語言，根據WSDL描述語言到UDDI進行服務注冊。UDDI服務注冊中心利用SOAP消息機制將Web服務暴露給服務消費者。用戶通過SOAP消息機制進行查找訪問，業務處理過程采用XML格式來封裝各種不同的數據。E-learning資源既能保證異構層應用系統及數據的自治，又能確保服務平臺下數據資源的共享。

四、面向SaaS中小企業E-learning應用案例

本文的項目背景是某省中小企業E-learning服務平臺。在應用本文的解決方案之前，該省的中小企業群信息化關聯主體協作機制尚未建立，相關人才缺乏，自主創新環境有待優化，產學研合機制有待改善，為了解決這一問題，該E-learning服務平臺采用了面向SaaS應用的架構設計方案，有效地解決了中小企業信息化人才短缺、資金匱乏、自主創新性不強等問題。引入本體系架構實現E-learning服務平臺的具體應用，用戶界面功能定制，個性化界面設置，多租戶管理等，如圖4所示。

應用 模式實施中小企業 服務平臺時，必然會出現一些問題。SaaS是一種全新服務模式，在我國信用體系建設尚未完善，許多中小企業不愿把自己的資源、案例、視頻中涉及的技術方案等敏感資料放在SaaS服務供應商的服務器上，這導致了SaaS模式所倡導的企業間資源共享的矛盾。在系統方面，涉及數據交換的安全、數據的備份和恢復、系統可操作性、系統的響應時間等問題。因此，SaaS服務提供商要提供一個安全的、可靠的中小企業E-learning服務平臺。

五、結論與未來研究

本文給出一套面向SaaS應用的系統架構的設計方案，并針對該方案中可能遇到的一些問題進行了具體的分析，并給出了相應的解決方案。通過對Saas應用的系統平臺案例進行分析，我們提出了在實施SaaS模式過程可能帶來的影響。在實際SaaS系統平臺架設過程中，從多租戶的角度設計中小企業E-Learning平臺，隨著租戶數量的增加，系統的并發壓力和數據量會成倍增長，因此，今后進一步研究對數據服務層和應用服務層進行性能優化。☉

[1]WeiSun，KuoZhang，Shyh-KweiChen．Software asaservice：Anintegrationperspective[J].Spring-VerlagBerlin Heidelberg，2007．

[2]葉偉等．互聯網時代的軟件革命SaaS架構設計[M].北京：電子工業出版社，2009．

[3]孫志剛．基于WebService的企業應用集成研究[D]．河北工業大學，2005:9-21．

[4]王力共，王守選，葉柏龍．基于微軟SPSSSO技術的單點登錄實現方法[J]．科學技術與工程，2007，7（9）．

[5]魏栩.基于WebService的E-learning系統架構[J]．沈陽師范大學學報:自然科學版，2009,27（3）．

[6]劉京，鄭莉，劉銀濤等．面向服務的E-learning系統架構研究[J].中國教育信息化，2007（4）．

[7]程思岳，范新民．基于SOA的E-learning系統集成框架設計[J].中國教育信息化，2008（12）．

[8]孫艷，崔懷林．面向服務的個性化E-learning系統分析與設計[J].廣東技術師范學院學報:自然科學，2010，31（2）．

[9]XiaofeiLiu，AbdulmotablebEISaddik，NicolasD．AnimplementablearchitectureofanE-learningsystem[J]．IEEECCECE，2003（2）．

[10]MohammedA.Jabr，HusseinK.Al-Omar．E-learning managementsystemusingserviceorientedarchitecture[J]．JournalofComputerScience，2010，6（3）．

（編輯：楊馥紅）

G250.73

B

1673-8454（2012）09-0042-04

本文接受國家社會科學基金“網絡環境下個體行為與群體行為研究”（10BGL095）、教育部人文社會科學研究項目“虛擬社區中基于社會網絡的知識共享機理及實證研究”（09YJC630207）、浙江省自然科學基金項目“面向中小企業集群的知識網絡結構分析模型及測評工具研究”（Y6090560）、教育部人文社會科學研究項目“網絡環境下集群行為的演化機制及其介入策略研究”（10YJCZH077）和浙江工業大學校級科學研究基金資助重點項目 “群組協同網絡中結構分析的模型、方法和關鍵技術”（20080179）等項目的資助。