摘要：建设学科网站的目的是给学科教学、学生学习以及教学研究提供优质的资源服务。当前学科网站大多都是教师或机构自建自用型的，很少进行学科网站间的集成，在使用过程中体现出教育资源互操作不便、共享效率不高等问题。为了充分发挥学科网站的作用，达到集成离散分布式教育资源的目的，可以以Web服务为核心技术，SOA为基础架构实现分布式学科网站的集成，形成学科网站群。本文通过设计基于SOA架构的学科网站群解决方案，并在，NET开发环境中实现，以期为以后学科网站群的建设提供一条途径。
关键词：SOA架构；学科网站群；Web服务；解决方案
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(201 2)03-0037-03
随着互联网的发展，软件计算环境经历了巨大的变化，目前面向服务的计算环境逐渐成为主流，该计算环境普遍支持开放和标准的网络协议，通过XML、Web服务(Web Service)技术及其他标准实现数据和功能的表示与交互。具有通用性和最大的交互能力。计算环境的演变给教育资源的获取和利用方式带来了显著变化，越来越多的人习惯于通过网络获取和使用多媒体、数字化教育信息。以往学科网站的开发大多建立在“中间件”技术为代表的计算环境上，凸现出资源零散、无序，开发技术无缝接合困难的特性。使得学科网站间的互操作性成为不可逾越的鸿沟，无法达到资源的高度共享与整合。因此，能否解决学科网站间的互操作问题就成为学科优质资源共享的关键。
近年来学科网站群的建设逐渐受到重视，作为一种教育资源共享的新途径，它旨在使资源的使用更符合教师和学生的思维和使用习惯。构建一个集资源共建共享、在线课件开发、联机备课、学科信息发布、交互交流等功能于一体的各学科、多层次的教学资源应用环境。学科网站群创设了便于资源建设和应用的开放式环境，更加有利于教学过程中的信息共享。
面向服务的计算环境为学科网站群的互操作提供了极大的方便，在面向服务的计算环境中，各学科网站可以采用异构的底层技术，学科网站之间使用XML描述和表示自己的数据和功能，大家都采用开放的网络协议(如HTTP)来握手，在此基础上，通过Web服务来互操作和交换数据。而且一旦在这种面向服务的计算环境中建设起学科网站群。那么这个环境就是一个以资源共享为目标的服务生态系统，在其中每开发一个学科网站，就可以马上独立部署。迅速成为这个生态系统中的一员。
一、SOA主要技术及标准
面向服务的架构(Service Oriented Architecture，SOA)是分布式软件系统构造方法和环境的新发展阶段。SOA主要包括以下标准与技术。
1.Web服务互操作协议栈
Web服务是实现SOA最主要的手段，要实现一个完整的基于SOA环境的Web服务体系需要一系列的协议规范来支撑，主要包括基本的统一描述、发现和集成协议(Universal Description、Discovery and Integration，UDDI)、Web服务描述语言(Web Services Description Language，WSDL)和简单对象访问协议(Simple Object Access Pro-tocol，SOAP)协议，除了基本协议外，BPEL、WS-Security、WS-Policy和SCA/SDO等协议也比较重要。此外，还有其他的一些辅助协议，如保证安全性和可靠性的WS-Security、WS-Reliability和WS-ReliableMessaging；进行服务编排的WS-BPEL和WS-CDL；实现管理的WS-Manageability、WSDM等。在这些协议的支持下可以实现完美的互操作。
2.Web服务的工作模式
Web服务的运行分为三个部分。即注册，发现、描述请求/绑定、访问请求，响应。Web服务提供者首先通过UDDI注册中心发布其提供的可用服务。而后Web服务消费者通过UDDI注册中心查找其所需要的服务。并得到Web服务提供者所在的Url。这样，Web服务的消费者就发现了Web服务提供者，而后的工作就在这两者间进行。Web服务可以用WSDL来描述其所提供服务的性质、功能和接口等信息。Web服务消费者通过发送WSDL请求，得到这些信息，绑定服务提供者所提供的服务，并实施调用。在整个工作过程中，Web服务提供者发布的内容，Web服务消费者从UDDI注册中心获取的消息都是WSDL格式的消息。而对UDDI注册中心的访问，以及对Web服务的访问和响应都是通过SOAP消息来实现的。
二、学科网站群解决方案的设计
1.采用Web Service四层体系结构
本学科网站群在支持分布式架构的，NET平台上采用ASP.NET和XML技术设计和实现，从结构上分为四层，即客户层、服务层、业务逻辑层及数据层。
(1)客户层：负责与用户交互，接收用户通过浏览器从各个应用子系统输入的信息并将服务器端传来的数据通过浏览器呈现给用户。
(2)服务层：负责接收浏览器传来的请求并将请求传给业务逻辑层，同时将业务逻辑层传回的请求结果返回到浏览器。主要由一系列Web服务接口构成，这些接口使用XML进行规范的加工、组织、描述，对外提供统一、规范的描述文档。
(3)业务逻辑层：主要实现业务逻辑组件，用来接收服务层传来的业务请求，取得数据库的数据后经过逻辑处理与运算。再将结果返回给服务层。
(4)数据层：数据层主要完成对不同数据库的查询、存储、修改等操作。这些数据库由现存分散异构的教育信息、资源组成，主要包括各学科数据库、学科资源数据库、学生成绩数据库、用户管理数据库及其他类型的数据库，它们分布在不同地方，且存储方式各异。
2.系统功能分析
根据学科网站群的使用对象，将整个系统划分为五大功能模块，即安全管理模块、用户管理模块、教师教学模块、学生学习模块和资源库支持模块，如图1所示。
(1)安全管理模块：控制用户信息确认及分级访问。
(2)用户管理模块：系统管理员权限的分级控制；教师用户信息管理；学生用户信息管理。
(3)教师教学模块：教师对自建资源的管理；通过网络教学平台实施在线教学；进行在线电子备课。
(4)学生学习模块：学生对自有资源的管理；通过在线学习平台进行在线学习；参加在线测试。
(5)资源库支持模块：包括对教材库、案例库、习题库、素材库、试题库及其他类型的资源进行上传、下载、存储、维护和使用等操作。
3.学科网站群设计方案
学科网站群的主要特性是实现自身系统与各学科子网站系统、资源库支持平台系统等不同系统之间自主式的自动化集成，能方便迅速地集成来自其他子系统的查询、操作等服务。其体系架构如图2所示。
(1)学科群子网站应用系统、资源库支持平台系统及 在线备课等系统
这部分主要负责提供目录服务、查询操作服务和用户支持服务等服务。其中，所提供的每一种服务类都涉及与其本地数据库的交互。
在服务的具体实现过程中，系统必须以Web服务形式发布自身应用程序的外部访问接口；确保在Web服务与自身内部系统之间有一层数据交换模块，以方便信息通过Web服务在内外部系统之间进行交互；系统内部应建立一套完整的目录信息，且可靠地存放在数据库当中，以方便查询；对外提供对目录信息的浏览和检索功能；面向Internet部署接受查询操作的接口；面向Internet部署用户支持服务。针对用户检索到子系统提供的某条信息之后。对信息进行评价；具备UDDI发布功能，以方便其自身所提供的Web服务在UDDI注册中心登记。
(2)学科网站群管理系统
学科网站群管理系统需要集成位于Internet上学科群子网站应用系统等所提供的Web服务，同时提供面向消费者的Web用户界面。并且必须具备基于UDDI的发现和绑定功能；内部应用系统面对普通用户应能提供相关信息的浏览和检索功能；内部应用系统需要对普通用户发送的查询、操作请求内容作进一步分析，自动实现到所提供的Web服务接口的映射。
三、系统实现关键技术
1.资源元数据的XML统一描述
在系统的实现过程中，采用XML技术作为信息交换与共享的基础。应用XML可以层次化形式的结构表示系统中的相关元数据，以实现对资源方便地检索，而且可以在不同系统之间交换异构的信息，极大地提高了查询效率，方便了资源库之间信息的交换。
2.数据库的远程访问
如何将XML文档表示的内容与数据库联系起来，这是实现数据库远程访问的关键所在。NET平台提供了从XML文档填充数据集DataSet，也可以使用XML文档向DataSet提供数据或架构信息的方法，还可以使用HTFP将DataSet传输给其他应用程序，传输时用XML形式表示DataSet。在DataSet的XML表示形式中，数据以XML形式编写。而架构若以内联形式包含在该表示形式中时，则使用XML架构定义语言(XSD)来编写。如果使用XSD模式来定义复杂的数据类型，并且按照描述XML文档的Schema把元素映射为数据库的表或字段来进行分散存储，就可以实现XML文档与数据库的完美映射。根据映射规则，将XML文档对应的KSD模式映射成关系对象模式。映射目标是把XSD模式中定义的组件(元素、元素属性、元素间的层次关系等)映射为对象关系模式的相关组件(表、列、主键、关联、对象、集合等)。这样就可以将XML形式的数据信息传送到Web服务或从Web服务取回XML形式的数据，然后经过ADO.NET特定类的处理就可以存储到数据库中，从而在XML文档和数据库间建立了密切的联系。
3.Web服务的开发
NET平台全面支持Web服务，使用其内置的Web服务开发功能，可以很方便地进行Web服务开发。在开发过程中，主要完成逻辑模块的开发以及WSDL服务定义文件的生成。图3列出了系统用于用户身份认证的Passport Web服务的类关系，其中提供的Web方法wmGetLoginNameO用于取得返回值为字符型的用户登录名，wmLoginO返回DataSet类型的用户登录信息，wmGet-UserByLoginNameO返回根据用户名查找的DataSet类型的用户信息，wmGetUserByGUIDO，返回根据用户标识查找的DataSet类型的用户信息，wmUpdateUserDataO用于更新用户信息，wmUpdateUserPWDO用于更新用户密码，wmRegisterO用于注册新用户。
4.应用Web服务和SOAP技术交换数据
Web服务是在SOAP、XML和WSDL等行业标准的基础上构建的，其中SOAP主要解决互联网中消息互联互通的问题。它采用了两个已经广泛使用的协议：HTTP和XML。HTTP用于SOAP消息的传输，而XML是SOAP的编码模式。当系统间进行信息和数据互换时，可以将数据库中的数据输出为符合XML标准的WSDL文档，然后将WSDL和SOAP绑定，经HTTP-GET/POST协议完成通讯。可见，只要客户端发送符合标准的SOAP消息、依据格式化的服务描述，那么该客户端就可以调用已经发布的Web服务。
在完成Web服务开发后，还需要在Internet上注册发布，供其他的子系统发现、使用和集成。采用UDDI可以在Internet上发布Web服务信息。
四、结论
基于SOA架构的学科网站群的解决方案采用了XML、Web服务技术，它的设计与实现，为现阶段建设学科网站提供了一种新的途径，由于该方案实现的系统自身具有松耦合性、粗粒度、较强的互操作性等特征，消除了原有学科网站信息零散、孤立、非标准化等问题，使得系统具有良好的可扩展性、兼容性和自适应能力，有效地集成了学科网站之间的离散资源。
参考文献：
[1]余胜泉，朱凌云，曹晓明.教育资源管理的新发展[J].中国电化教育，2003(9)：96-99.
[2]毛新生.SOA原理?方法?实践[M].北京：电子工业出版社，2007.
[3]顾宁，刘家茂，柴晓路.Web Service原理与研发实践[M].北京：机械工业出版社，2006：7-15.
[4]MSDN Library.XML和DataSet[EB/OL].
(编辑：金冉)