校園遺留系統的可擴展性研究

羅小平，周紅艷，鐘 偉，武 帥

（1.成都職業技術學院 現代教育技術中心，四川成都610041；2.成都職業技術學院現代教育技術中心，四川成都610041；3.成都職業技術學院 軟件分院，四川 成都610041；4.成都職業技術學院 現代教育技術中心，四川成都610041）

校園遺留系統的可擴展性研究

羅小平1，周紅艷2，鐘 偉3，武 帥4

（1.成都職業技術學院 現代教育技術中心，四川成都610041；2.成都職業技術學院現代教育技術中心，四川成都610041；3.成都職業技術學院 軟件分院，四川 成都610041；4.成都職業技術學院 現代教育技術中心，四川成都610041）

校園遺留系統的可擴展性研究是校園信息化建設的發展新趨勢。通過研究單點登錄SSO、面向服務架構SOA及不用后端noBackend的技術特點和作用，本文在總結三者在系統可擴展性方面的優勢的基礎上提出了三者融合的2Sn可擴展模型。該模型在通過SSO實現多個遺留系統的統一認證，達到基本面上的系統融合，通過系統內部的再造和多系統的抽象為SOA架構，在業務邏輯面上實現系統的橫向擴展。noBackend的前端應用主導型架構實現了系統的縱向擴展。2Sn模型將多個小的子系統逐步融合為一個大而靈活的可擴展系統，為后期功能模塊的擴展支持提供了方便，為高校信息系統融合及擴展支持提供有力的探索。

校園遺留系統；可擴展性；2Sn

一、引言

隨著校園數字化建設深化，校園遺留系統的整合問題日益突出。這些系統在高校發展史上具有不可磨滅的貢獻，今后也將進一步發揮自己余熱。但如何將這些系統整合起來成為校園數字化建設體系的一部分一直是各高?？蒲刑接懙囊粋€熱點。那么，何謂遺留系統呢，美國國防部從系統所體現的組織職能出發，將遺留系統定義為包含的各種組織職能都是存在的、可用的，但這些職能在技術層面上又是落后的一類系統[1]。遺留系統的一些基本特性：（1）遺留系統是可用的信息系統；（2）無論從技術還是從用戶需求出發，遺留系統是落后的系統，必須通過自身的演進以適應組織和業務的變化；（3）遺留系統的演進是有難度的[2]。大學校園數字化發展趨勢越來越趨向應用系統融合化，據高等教育信息化發展報告編委會發布的2014年 《高等院校教育信息化建設現狀分析與趨勢展望》對全國各地共243所高等院校的932份問卷調查顯示：三分之一的高校已經在建立跨應用系統的共享方案；一卡通已經普及，教學信息化走向成熟，科研信息化還有很大空間[3]。而且校園數字化建設經歷了這么多年的業務沉淀，其管理的業務邏輯基本上已成型，業務邏輯很少或基本上不用改變。任何持續發展的系統，最終都需要考慮如何進行擴展，缺乏可擴展性將制約其發展[4]。雖然反復的系統維護可以在一段時間充分支持業務需求,但是隨著系統的老化,維護就落后于業務需求了。最終,不得不對系統進行現代化改造,這項任務比維護活動需要花更多的時間和工作。最后當老系統不能再演化的時候,就必須徹底替換它。

目前國內高校遺留系統的再造研究十分廣泛，運用不斷發展的軟件開發技術實現遺留系統擴展性的自動化、智能化，促使新舊系統歷史沿襲合理化、方法科學化、過程規范化、數據精確化、效果最優化、效率最大化。同時校園遺留系統也趨于向產品化、集中化方向發展，以某種特定的技術特征或優勢架構以黑盒的方式實現遺留系統的擴展，面向教育系統的高科技企業為一些高校推出了具有自身特色的校園遺留系統集成方案，與學校共同開發具有特殊知識產權的教育化產品。有實力的高校通過自身課題的研究開發了符合自身特點的獨立知識產權的校園遺留系統集成體系，豐富了教育智能化產品需要。

二、現有體系結構的研究

Barry D K等提出了面向服務的架構 （Service－Oriented Architecture，SOA）來處理系統的可擴展性問題，這是一種構造分布式系統的架構方法和設計原則，是將異構平臺上應用程序的不同功能實體通過它們之間定義良好的接口和規范按照松耦合的方式整合在一起的一個組件模型[5]。該方案從架構方面可以有效地應付今后系統的可擴展性問題。SOA能夠幫助業務迅速和高效地響應變化的市場條件。服務導向的架構在宏觀 （服務）上，而不是在微觀上（對象）因此提高了重復使用性。同時，服務導向的架構可以簡化與傳統系統的互連和使用。它捕捉到了之前體系架構的許多最佳實踐或實際應用。SOA實現系統控制區域的動態劃分和合并，以及各區域間數據的共享與交互[6]，對于單業務系統的改造能較好地將業務邏輯固化在業務系統本身。

單點登錄（Single Sign-On,SSO），即用戶在訪問多個系統和多種受限資源時,只需進行一次登錄和身份驗證,不用重復登錄,用戶安全信息轉換為電子身份后自動地傳遞到多個系統,從而提高工作效率和安全性[7]。統一的身份認證系統主要功能是將用戶的登錄信息和用戶信息庫相比較，對用戶進行登錄認證；認證成功后，認證系統應該生成統一的認證標志（ticket），返還給用戶。另外，認證系統還應該對ticket進行校驗，判斷其有效性。整個系統可以存在兩個以上的認證服務器，這些服務器甚至可以是不同的產品。認證服務器之間要通過標準的通訊協議，互相交換認證信息，就能完成更高級別的單點登錄。可以從系統的整合性上面解決遺留系統的統一認證問題，避免了多個異構系統直接的重復認證。

Gregor Martynus等提出了前后端分離，不用后端設計思想（noBackend），站在前端的視角談應用開發，服務端組件只退化到實現瀏覽器尚不支持的特性，這種方式與傳統開發方式截然相反[8]。這種方式延續遺留系統的業務邏輯的不變性，將用戶體驗的開發的方便性植入系統的可擴展性設計中。這些理論的運用無疑給校園遺留系統的擴展性設計提供技術上的理論支撐，其單一一個都不能成就遺留系統的擴展性，因此從軟件系統架構和軟件設計的實踐中，SSO+SOA+noBackend融合的2Sn模型成為校園遺留系統可擴展性設計的基礎模型。

三、校園遺留系統的可擴展性模型

遺留系統的可擴展模型（2Sn）研究的對象為教育教學服務的產品組件在校園組織環境內運行的系統。這些系統一般由技術陳舊、效能較低的子系統實現，維護與擴展困難。同時由于在開發時未考慮互操作及集成需求，或者考慮的時間和空間的維度未達到計算機發展的速度，導致其間不能很好地協同運作與資源共享，后期擴展應用困難或不能擴展。但遺留系統往往承載了校園組織環境的關鍵應用，不能簡單丟棄。遺留系統間存在業務不能合作,信息不能共享，擴展困難等異構問題,成為了校園的信息孤島,影響校園的信息化發展。

2Sn模型初期需要利用正向工程、逆向工程和重構等思想結合起來對遺留系統進行綜合利用,發揮其應用價值。主要包括以下方式：（1）遺留系統微再造,就是通過對遺留系統進行必要且有限的改造使它們的可維護性得到提高。主要包括對系統升級設計文檔,組織并改造系統,用一種更先進的分層思想轉換系統、修改和更新系統的結構和系統的數據。HarryM.sneed提出了以系統分析開始的五步再工程計劃過程[9]。Vijay K.Madisetti等人對遺留系統實時系統進行再工程[10]。Ettro Merlo等人撰文得出遺留系統接口進化成新的接口技術,延長系統壽命并提高系統的整體質量[11]。Ian Warren等人的Renaissance研究項目目的在于提出一個軟件進化和再工程的動態方法,該項目定義了一系列活動和任務來支持全部再工程項目和識別活動之間的控制流[12]。（2）利用接口技術對遺留系統封裝。接口是一個自包容、基于標準的軟件構件。對遺留系統中業務流程中的一些基本的業務功能單元按照一定的相似性進行分類并抽象并重新定義,這樣可以快速實現校園遺留系統封裝重構。（3）利用SOA對遺留系統整合研究也有一定的歷史。SOA為傳統的校園應用系統改造帶來了一場革命,它是一種面向功能層的系統集成方式。該方式不僅能保證原有系統的數據安全性和邏輯安全性,而且還能實現各系統之間的松耦合,方便系統流程的重組和優化:一方面SOA服務化的思想將各個“信息孤島”中的業務功能封裝成模塊,并以服務的形式呈現于二次開發人員面前，用戶不必關心這些服務分別屬于哪個系統。另一方面，應用開發人員或者系統集成者可以通過組合一個或多個服務來構建新的應用，而無須修改原服務的底層實現。

2Sn模型研究的總體目標是實現對現有系統的深度復用，實現軟件平臺的可擴展性，即可擴展性表明在系統中很容易加入一個新的功能,而不影響到系統的其他部分[13]。包括系統結構的擴展性、數據存儲的擴展性、設計層次的擴展性、功能的擴展性等方面。這些目標涉及的原則包括：

可用性原則：更容易的工作而不是更難工作的解決方案。

靈活性原則：能夠滿足我們獨特業務需求的解決方案。

易管理原則：依靠現有的IT資源就能容易管理的解決方案。如圖1是2Sn模型的基本原理圖。

圖1 校園遺留系統的可擴展性2Sn模型

2Sn模型通過公共SSO和SOA實現對遺留系統的標準化，在數據庫層面上實現多個業務邏輯系統的共性與個性的統一，同時系統通過noBackend實現對系統的用戶體驗的改造，讓用戶體驗的改進實現連續性和持續性。整個模型包括數據服務層、業務邏輯層、UI呈現層等3層體系維持系統的松耦合、低類聚的設計理念。

2Sn模型可以實現校園遺留系統可擴展性的研究和實現，是對現有陳舊的Web技術開發的創新性實踐。該模型的運用大大提高了新舊系統的可擴展性、連續性。這種擴展性模型，拋棄了以往單一的數據利用的SOA模式實現校園遺留系統的整合方式，將單點登錄與SOA結合起來并且配合noBackend技術，即利用了遺留系統，又將新舊系統集中起來共同使用，從前端到后端打通了兩者之間的鴻溝。

校園遺留系統可擴展性是指為教育教學服務的陳舊產品組件在校園組織環境內運行的系統提供與現有新的組件系統無縫連接的技術實現，是對學院現有的管理資源以較低的重構成本進行的系統微調，實現學院多個技術平臺或異構系統的規范化、無縫化和科學化，提升系統集成的開發效率，使學院新開發系統對老系統的兼容變得更加容易、更易于實現，成本的最小化、效率的最高化，不斷地提高服務質量。為高校內學生的選課任務、教務管理系統和網絡教學系統等提供了一個可靠的應用平臺，為學校培養教學、科研和管理的高素質人才提供了先進的工具和手段[14]。實現系統熔接便捷化、組織的科學化、數據的實時化的目標。

四、實例研究

校園遺留系統的可擴展性2Sn模型的研究及使用可以配合學院的CRP系統與學院其他遺留系統進一步整合，通過對CRP短信平臺的試驗性打造，逐步將該理論和實踐運用到整個校園信息化建設工作中來。通過本校的使用并在此基礎上實現功能性完善形成具有成職院特色的遺留系統整合解決方案，形成CRP的一個良性分支，豐富了CRP的應用范圍，從長遠方向打造成CRP的一個完整的生態系統。

CRP作為校園遺留系統的一個基礎設施，改造為通過單一機制的SSO統一校園單點登錄認證，將新舊系統從基本面上融合在一起，同時建立基礎的SOA服務框架，在業務邏輯基礎上實現接口的共享。在此理論的支撐下通過實現在現有的CRP遺留系統的基礎上利用noBackend思想實現一個基于HTML5為技術基礎的短信管理系統，以理論付諸實踐的方式展示了2Sn模型的價值所在，以CRP為基礎實現短信通知功能的設置、實施為實驗平臺，展示課題在實際項目中的運用，從而為大規模投產實施提供理論和技術支撐。

1.SSO單點登錄

通過調用成都職業技術學院SSO單點登錄服務進行驗證并形成驗證憑據，然后傳遞給擴展系統進行核對，從而實現統一認證。短信擴展系統通過自定義成員提供器實現OAuth認證綁定。

2.SOA標準化服務

通過教師接口服務調用CRP基礎設施的SOA公共服務，并提供標準的HTTPGETRest服務，為JSON需求者提供獨立的規范要求。同時通過服務器分頁方法實現通用的分頁服務。

五、總結與展望

校園遺留系統可擴展性2Sn模型的研究及使用，通過配合學院的CRP系統與學院其他遺留系統進一步整合，以及對CRP短信平臺的試驗性打造，逐步將該理論和實踐運用到整個校園信息化建設工作中來。通過本校的使用并在此基礎上實現功能性完善，形成具有成職院特色的遺留系統整合解決方案，形成CRP的一個良性分支，豐富了CRP的應用范圍，從長遠方向打造成CRP的一個完整的生態系統。

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（編輯：王曉明）

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