基于SOA架构的政务信息资源共享应用
刘岩①刘铭②
①解放军艺术学院北京 100081
②北京市昌平区信息中心北京 102200
摘要：政务信息资源开发利用是电子政务的主线，本文分析了目前政务信息资源共享应用存在的问题；论述了SOA架构的特点，并对其应用于政务信息资源共享应用的可行性进行分析；提出了基于SOA的政务信息资源共享应用的理论模型。
关键字：电子政务；SOA；信息资源；应用模式
1.引言
随着信息化技术的推广与普及，各政府职能部门纷纷开展业务应用系统建设，然而，部门内、部门间的信息壁垒严重，缺少信息资源的整合与共享，由此形成的“信息孤岛”、“信息烟囱”日益成为制约电子政务纵深发展的瓶颈。因此，电子政务亟待探索各类政务信息资源共享应用的有效途径。
在政务信息资源共享应用的过程中，尚存在许多困难，如缺少总体技术框架与标准、缺乏顶层设计、各系统建设发展水平不平衡、数据多源、多态、异构等问题。面向服务架构(Service-OrientedArchitecture)通过良好的接口定义，实现了接口与服务实现的分离，服务的重用性和位置的透明性使服务的实现能够独立于硬件平台、操作系统和编程语言[1]。因此，利用SOA封装数据源，对外提供统一数据服务接口[2]，这使得基于SOA架构的各种应用系用可以通过统一和通用的服务接口方式进行交互，是实现政务信息资源共享应用的有效途径。
2.面向服务架构概述
2.1.SOA的概念
SOA是一种面向服务的软件架构模型,它可以根据需求对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用，“服务”是SOA的关键[3]。但是，SOA不是一种成型的软件，也不是一种具体的技术，而是一种整合与组织信息基础设施、数据及业务功能的方法和设计模式，是一种在计算环境中设计、开发、部署和管理离散逻辑单元服务的模型[3]。SOA的体系结构如图1所示[4]。
图1 SOA的体系结构
2.2.基于SOA架构的信息资源整合的特性
2.2.1.注重服务
SOA的核心是面向服务，是对面向过程、面向消息、面向数据库和面向对象等开发方法的补充。服务从更高抽象层次上定义，直接与业务相对应，其实现可融合面向过程、面向消息、面向数据库和面向对象等多种开发方法。
2.2.2.松耦合
松耦合是软件设计中判断程序独立性的一个重要标准，一个好的设计模式要符合高内聚、松耦合的目标。SOA强调松耦合，它的松耦合包括以下几个方面：
接口松耦合，接口耦合是指服务请求者与服务提供者之间的耦合。度量的是请求者与服务提供者的依赖性。
技术松耦合，技术耦合度量的是服务对特定技术，产品或开发环境的依赖程度。
流程松耦合，流程松耦合度量的是服务与特定业务流程的依赖程度。强调服务不应与具体的业务流程相关，以便能够被重用于多种不同的业务流程与应用。
2.2.
3.重构的灵活性
在SOA系统建设中，基本的单位是实现业务功能的服务，而不是实现业务逻辑的对象，过程，函数等较小的技术单位。服务与实际业务功能相关，具有明确的接口。这些服务可在不同的业务流程中得到重用，提高了服务的价值；其次在使用中只需按其接口要求进行访问，屏蔽服务实现细节，服务实现的修改不会影响到服务访问方的逻辑，提高了业务流程的适应性；另外，一旦业务流程变更，仅需对服务进行重新编排，并不修改服务本身，提高了业务流程实现的灵活性。
2.2.4.透明性
SOA架构中的所有服务的具体实现、位置和传输协议对调用者来说都是透明的。SOA 架构只和服务接口进行绑定，对服务接口实现了封装，实现了服务接口的透明化，服务位置的透明化，服务传输协议的透明化。当客户端通过SOA调用服务时，不需要知道真正的服务提供者是谁，具体的服务位置在哪里和具体的传输协议是什么。SOA实现了最高程度上的抽象化，为实现具有最高灵活性的服务建立了架构基础。
2.3.SOA的实现技术
SOA是指导原则，并不依赖具体的实现技术。SOA概念的提出和Web Service技术的发展紧密相关，Web Service是实现SOA的技术之一。SOA规范系统的体系结构，Web Service 技术则提供一种服务定义与定位、数据描述、通信协议的机制。Web服务可以集成基于不同应用、不同软件或分布在不同的硬件平台上、由各种不同的系统提供的服务，大大降低成功实施SOA的复杂程度[5]。
Web Service的基础是XML的消息传递，SOAP、WSDL、UDDI等构成的Web Service 核心规范。服务提供者通常用WSDL描述Web服务，然后用UDDI发布和注册该服务；服务请求者通过UDDI进行查询，找到所需的服务后，利用SOAP来绑定、调用这些服务。如图2所示。
图2 Web Service体系结构
XML（Extensible Markup Language）即可扩展标记语言，是Web Service平台中表示数
据的基本格式。除了易于建立和易于分析外，XML主要的优点在于它既与平台无关，又与厂商无关。它可以定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。
SOAP即简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol)，它是用于交换XML编码信息的轻量级协议。
WSDL即Web Service描述语言，基于XML的语言，用于描述Web Service及其函数、参数和返回值。
UDDI（Universal Description Discovery and Integration）即统一描述、发现和集成协议，为Web Service提供的、信息注册中心的实现标准规范，同时也包含一组使应用单位能将自身提供的Web Service注册，以使别的应用单位能够发现的访问协议的实现标准。
3.基于SOA的政务信息资源共享应用的框架
3.1.基于SOA的政务信息资源目录服务体系设计
解决政务信息资源共享应用首先是要摸清各类信息资源底数清，而这一问题的解决归结为需要建立政务信息资源目录体系。政务信息资源目录体系是政务信息组织的一种方式，是根据政务信息资源的语法、语义、应用等规则对政务信息资源进行分级、分节点、分布式组织和管理，体现各种政务信息资源的内资关联性的有机整体；是政务信息资源共享和服务的一套工具；是方便政务信息资源检索、定位和共享的服务体系[6].
3.1.1.基于SOA建设政务信息资源目录体系的可行性分析
政务信息资源目录体系是利用目录技术和元数据技术[6]，按照统一的数据编目标准和规范，为发布、发现、定位信息资源而建设的信息服务体系，它可以帮助用户从来源、归属、分类、主题、应用等多个角度对信息资源进行查询、识别和管理。显然，政务信息资源目录要解决的问题可以归纳为3WH，即What——有什么政务信息资源？Where——需要的信息在哪里？Who——谁提供？谁使用？How——如何发布？如何查找？如何使用[6]？而这些问题分别对应着SOA架构中服务提供者、服务请求者和服务代理者以及三个操作(发布、查找和绑定)。因此，我们可以确定，SOA架构是符合政务信息资源目录体系建设需求的，是建设政务信息资源目录体系的一个理想的架构。
3.1.2.基于Web Service技术与元数据技术的政务信息资源目录体系设计
元数据是用于描述要素、数据集或数据集系列的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式等有关的信息。元数据可以处理各种数字化和非数字化数据资源，特别是能较好的解决网络信息资源的描述、发现、控制和管理问题。显然，元数据是信息资源的属性特征的详细描述，为整合与共享信息资源提供信息，主要目的是提供政务信息资源的全面索引与说明，以便用户对信息资源进行准确了解、高效与充分的开发和利用[7]。因此，基于元数据的信息资源目录体系建设研究正成为目前解决信息资源整合共享中一个重要方法。
利用元数据技术结合Web Service技术建设政务信息资源目录，可以实现用户通过统一通用的服务接口方式，独立于软硬件平台和编程语言，对各种异构的政务信息资源透明地发现和定位；而政务信息资源的数据源单位也可以发布能够被任何系统和应用需求识别的信息资源数据描述。具体设计步骤如下：
（1）数据源单位提供政务信息资源的元数据描述信息。
数据源单位根据职能梳理本部门政务信息资源目录，采用XML对元数据进行描述，XML通过其标准的DTD定义方式，允许所有能够解读XML语句的系统辨识用XML_DTD 定义的Metadata格式，从而解决对不同格式的释读问题。参考我国元数据标准规范，政务信息资源的核心元数据描述包括：信息资源名称、信息资源发布日期、信息资源摘要、信息资源提供方、关键子说明、信息资源分类、在线资源链接地址、信息资源标识符、服务信息、
元数据标识符、元数据维护方、元数据更新日期。
（2）设计基于SOA架构的元数据目录服务
基于SOA架构，设计一系列服务模块，使传统独立系统可以利用这些服务模块查询、定位、绑定元数据，获得数据源的信息资源情况，奠定政务信息资源共享的先决条件。服务接口功能设计如下：
元数据查询服务：其他系统对元数据库中的核心元数据进行查询，返回符合条件的元数据全部信息，使外部系统对信息资源情况有准确的了解。
元数据注册服务：数据源单位根据自身权限，按照信息资源目录的核心元数据标准规范的要求，自主注册发布元数据。
元数据访问验证服务：根据元数据服务使用者所具有的权限信息，判断该用户是否具备访问目标元数据的权限。
角色、权限服务：设置元数据被访问的权限和角色分组。
3.2.基于SOA的政务信息资源共享应用模式
具备政务信息资源目录服务体系后，下一步通过Web Service技术将数据源单位的政务信息资源进行服务封装，不考虑数据如何组织、存储以及数据库管理系统情况，将数据服务和信息资源目录服务组合在一起，通过服务接口提供给用户。框架在逻辑上分为4层[8][9]：数据层，服务层，SOA架构层、应用层，如图3所示。
图3 基于SOA的政务信息资源共享应用框架
（1）数据层
这一层包含各种不同应用中各自所采用的各种异构的数据源和信息资源元数据库。各种异构的数据源包括关系型数据库、XML数据库及其他数据服务支持的数据格式。信息资源元数据库存储根据元数据标准规范所提取生成的，对各种异构的数据源进行描述的元数据。
（2）服务层
服务层是本架构的核心部分，是能够实现资源共享的关键。将数据层中各类数据库对象数据以基于SCA（Service Component Architecture，服务组件框架）/SDO（Service Data Objects，服务数据对象）标准的组件方式进行封装成服务[10],利用WSDL加以描述,包装成为标准的可访问的服务。
在本层，我们需要注意的是恰当地划分数据服务粒度，服务粒度的大小决定了耦合性和重用性[8]。服务粒度划分太小，即细粒度服务，符合SOA松耦合的特性，可以提高灵活性，但不利于后期的服务部署，增加了系统开发的复杂性；反之，服务粒度划分太大，即粗粒度服务，虽然开发和部署简单，但却牺牲了松耦合的特性。粗粒度服务适合直接为外部调用；细粒度服务适合通过服务再组合的方式形成粗粒度服务[8]。
（3）SOA架构层
提供注册、发布、查找和定位信息资源目录服务、信息资源数据服务及其他功能服务业的机制，并为应用层提供基于SOAP/HTTP协议访问的接口。SOAP是一种基于XML的协议，它用于在分布式环境中发送消息，并执行远程过程调用。使用SOAP，不用考虑任何特定的传输协议（尽管通常选用HTTP协议），就能使数据序列化。SOAP 提供了一种标准的方法，使得运行在不同的操作系统并使用不同的技术和编程语言的应用程序可以互相进行通信。
（4）应用层
包含各类电子政务业务应用系统，业务逻辑根据数据需求情况，发出数据使用请求，通过SOA架构层查找并定位相关的服务，然后根据自身权限调用相关服务接口，获取外部数据。
基于本框架，当不同电子政务业务应用系统准备访问本应用外的数据资源时，首先通过政务信息资源目录服务对所要访问的目标信息资源的元数据进行检索；然后根据目标信息资源的元数据信息所包含的数据描述信息，了解目标信息资源的情况，判断目标信息资源是否为所需要的数据，如果是所需求的数据，则根据元数据信息提供的政务信息资源数据服务接口和调用方式向信息资源数据服务请求数据服务；最后应用程序通过信息资源数据服务接口访问目标数据。在这一过程中，利用服务层提供统一的服务接口，将数据服务层中各种数据访问方式复杂多样的、数据类型各异、异构的数据源视为逻辑上的单一资源，摆脱了不同业务系统数据细粒度的限制，实现应用之间的信息资源跨平台、跨层级的共享。
4.结束语
本文将SOA理念运用于政务信息资源共享应用模式的研究上，为业务系统跨部门、跨行业实现互通互连和数据共享提供了可行性分析和理论依据。本文提出的框架通用模型实现了在网络环境下异构数据的共享应用，提高已有政务信息资源的重用水平，使规范化信息管理和高效率利用成为可能。
参考文献：
1.基于SOA的数字城市管理业务系统的研究与设计. 关明,吉宏伟,杨雪君.广西大学学报:
自然科学版. 2009年10月. 第34卷第5期.690-695
2.面向服务架构的数据服务在数据访问中的应用. 蔡海尼,何盼,文俊浩,桑春艳.重庆大学学
报. 2009年10月. 第32卷第10期.1208-1213
3.基于SOA的地理信息服务体系研究. 邓术军,吕晓华,王力明,姜洪涛. 测绘科学技术学报.
2009年08月. 第26卷第4期.261-264
4.SOA在数字化校园中的应用研究. 邓斯红,杨立国,赖杰贤. 中山大学学报(自然科学版).
2009年3月.第48卷增刊.341-343
5.面向服务架构研究综述. 郑伟,徐宝祥,徐波.情报科学. 2009年8月. 第27卷第8
期.1269-1274
6.政务信息资源目录体系建设理论与实践. 穆勇,彭凯. 北京大学出版社, 2009年11月
7.科学数据共享方式研究. 王培正,张志强,吴一民.科技管理研究. 2010年第17期.201-204
8.基于SOA的企业信息系统集成框架. 王卫星,王晨光.计算机工程. 2010年9月.第36卷第
18期.29-31
9.基于SOA架构的数字城市信息共享方法研究.丁火平,陈建平,余剑平.
2009,30(20).4632-4635
10.Research and Application of SOA Standards in theIntegration on Web Services.Baoan Li.2010
Second International Workshop on Education Technology and Computer Science.492-495 11.基于SOA的数据共享与交换平台. 郭文越,陈虹,刘万军.计算机工程. 2010年10月.第36
卷第19期.280-282
12.基于SOA架构的业务协同关键技术平台. 茅维华,唐守国,高淑娟,白雪松. 计算机工程.
2009年10月.第35卷第19期.280-282
13.https://www.doczj.com/doc/d08288607.html,/soap/soap_syntax.asp
作者简介:
刘岩，中国人民解放军艺术学院，工程师，工学硕士，研究方向：数据库及应用。
刘铭，北京市昌平区信息中心，系统分析师，工学硕士，研究方向：分布计算。