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本文作者：丁佩劍工作單位：西安建筑科技大學

統一的數據架構使得數據與應用的關系更加清晰，數據的意義更加明確，數據之間的區分和關聯更加合理，能保證數據的整體性、一致性、完整性，能提高數據的綜合使用效率。數據架構的構成教育服務與監管體系的業務數據包括結構化數據和非結構化數據兩大類。非結構化數據主要包括公文文檔、音視頻文件等；結構化數據包括公共數據、應用私有數據、歸檔數據和數據倉庫四種類型。除業務數據構成外，數據架構還包括數據采集模式、數據存儲、數據安全以及數據標準。數據架構組成如圖1所示。數據標準數據標準包括數據標準集、代碼標準集和全局性編碼規范三個部分。數據標準集用于準確地定義數據元素，代碼標準集用于確定數據元素的一致的取值范圍，全局性編碼規范用于確定重點數據元素的全局統一編碼規則。數據元素是數據最小的不可再分的信息單位，是數據對象的抽象。對它的準確識別和定義是保證系統中數據一致性的前提，是建立穩定良好的數據結構的關鍵，也是進行數據挖掘與決策支持的基礎。全局性編碼是各級各類教育管理數據能夠關聯與銜接的基礎，也是整合各類教育管理信息資源、搭建國家教育管理公共服務平臺的基礎。全局性編碼應遵循唯一性、穩定性、規范性、可擴充性的編碼原則。數據存儲本文設計的教育服務與監管體系的技術架構，對數據的存儲采用物理存儲統一、邏輯數據獨立的模式[1]。所謂物理存儲就是把數據存儲在統一構建的存儲設備中。公共數據、應用私有數據、歸檔數據和數據倉庫都以關系數據的形式儲存于關系數據庫管理系統上，數據庫管理系統中的物理數據文件存在統一的物理存儲設備中。非結構化數據由內容管理系統統一管理，并儲于統一的物理存儲設備中。物理存儲設備對各系統是透明的，并進行統一規劃統一構建。各系統都擁有其各自獨立的應用數據庫，從邏輯關系上講數據是相對獨立的，并獨立對其系統的數據進行管理。公共數據與應用私有數據之間及應用私有數據之間，都是通過數據交換的模式進行的。數據倉庫系統可以有效利用數據裝載工具將獨立分散的決策支持數據集中裝載處理，并能形成集中的數據倉庫。數據采集數據采集的模式有：直接錄入模式、系統服務模式、定格式文件采集導入模式[1],各模式應當根據實際情況使用。1系統服務模式，通過服務形式進行自動或手動的數據傳輸，以實現數據的采集。對于一些由中央組織統一開發，直接部署到各級地方的應用系統，可以采用這種系統服務模式。該模式具有較高的集成度和自動化程度。2直接錄入模式是利用中央系統的數據采集功能，各地業務部門可以直接登錄此系統向中央系統錄入數據。3定格式文件采集導入模式是通過指定的數據格式，相關業務部門依據數據格式準備數據，也可以利用中央給予的特定的數據采集器，由錄入數據取得給定格式的數據文件，從而導入到中央數據庫中。數據交換教育服務與監管體系的各個信息系統進行數據的共享與交換必須使用同一的標準通過數據交換平臺進行[1]，這些標準包括：信息采集的描述標準、數據的描述標準、信息的描述標準、權限的描述標準等。各系統必須遵從制定的這些標準，以保證相互訪問對方系統提供的標準數據，實現與其他系統在數據層面的互聯互通。數據安全數據安全是數據架構的重要組成部分。數據安全關注數據的可用性、完整性、不可篡改性、不可抵賴性，涉及到數據備份與恢復、數據加密、數據審計、數據的電子簽名等。

教育服務與監管體系數字化建設具有如下特點：1系統整體用戶類型多，用戶布局分散；2系統數量較多，需要分步分塊建設；3數據種類多，數據間關聯關系較復雜，并需要根據這些數據提供綜合的信息服務和決策支持；4需要與外部系統進行整合、集成。因此，本文提出的技術架構采用“數據架構統一、公共中間件統一、系統松散耦合”的應用架構，實現“信息門戶統一集成”。如圖2所示。統一數據架構各信息系統在設計和建設時需要確保遵循統一的數據架構，使用公共數據，加強全局數據間的一致性，提高數據的有效性，為綜合數據服務及決策支持提供堅實的數據基礎。公共中間件公共中間件為各應用系統提供必要的公共軟件服務，包括統一用戶管理、用戶身份認證與單點登錄（SSO服務[2]、數據交換服務、數據采集服務、內容管理、公文流轉、地理信息、報表服務、數據倉庫和數據挖掘等公共中間件。各應用系統應采用統一的公共中間件。應用系統根據公共中間件的選型進行設計，嚴格遵循相關的軟件、平臺應用規范，避免重復投資，避免接口的不規范和不統一。服務架構本文設計的應用架構中采用面向服務體系架構(Service-OrientedArchitecture，SOA)[3]，通過SOA可以消除不同應用之間的技術差異，讓不同的應用服務器協調運作，實現了不同服務之間的通信與整合[4]。面向服務體系架構，可實現應用系統松散耦合，各應用系統相對獨立，在必要時完全可以獨立運行。應用系統與應用系統之間、應用系統與公共服務平臺之間通過SOA的方式進行集成和整合，可以確保應用集成和部署的順利進行。信息門戶信息門戶通過服務調用的方式與各應用系統進行集成整合，以應用集成和局部信息集成的模式運行，一方面作為各系統的導航，另一方面作為信息查詢的集中展示。各應用系統應確保接入信息門戶，以信息門戶為信息集成展示平臺，為用戶提供集成的、整合的、個性化的、主動的信息服務。

統一軟件架構，將使信息系統具有良好的延續性、可集成性、可擴展性，有利于提高軟件系統的安全性、穩定性、執行效率。同時，對開發而言，相同的軟件架構可以提高開發效率，確保開發質量；對運行服務而言，可以使得維護和管理所需的技術更加單一化，有利于降低運維成本，提高運行服務質量。本文設計的教育服務與監管體系信息系統的軟件架構可以滿足如下要求：1具有較好的開發支持能力；2具有良好的部署和升級能力；3具有良好的系統延展性，可以較容易地進行系統的集成；4盡可能遵循國家、國際及工業標準和規范。軟件層次結構本文設計的教育服務與監管體系的設計和建造，采用分層設計方法。在構造信息系統時，需要對如下影響因素進行協調：1應盡可能的降低不同部分之間的相互影響，提高應用程序的總體靈活性和適應性；2將不同的問題分隔在不同的組件上，增強其靈活性和可維護性；3各組件可被重用；4對各個不同組件要確保其內聚性；5各組件之間盡可能保持其松散耦合；6解決方案的各個組件的部署要獨立、易于維護和更新；7確保性能優和高可靠性高。為解決上述問題，應將組件分隔到不同的層中，每一層中的組件具有內聚性，每一層與它下面的各層都應保持松散耦合。分層軟件設計應遵循如下基本準則：1不得跨層調用，每一層都只與直接相鄰的層進行通信；2上面各層都建立在下層的基礎上，隱藏下層的信息并為上層提供服務；3各層要封裝自己的實現，向上一層提供訪問接口；4各層支持分布式的部署，即可部署于不同的容器實例中；5通用分層描述。開發技術本文在設計技術架構時，考慮到系統用戶“量大而分布廣”的特點，為了用戶使用的便易性，為了系統運行維護的可靠性和高效性，各應用系統采用B/S模式。B/S模式的具有使用簡便，兼容性好，系統升級方便，可擴展性好等特點[5]。開發平臺和工具選取JAVA作為主要的開發技術，其中的B/S開發框架主要是J2EE框架，它主要有如下特點[6]：1平臺無關性：跨平臺是J2EE的最大特點。符合JAVA中J2EE規范的軟件時，可以在不同應用服務器上部署，對平臺沒有特殊要求。2中間層：在J2EE構架中，事務邏輯是由JavaBean和EJB完成。EJB和JavaBean的模型相似，都是用來創建分布式的公司應用[6－7]。利用這些模型進行簡單的編碼就能完成復雜的功能。3表示層：提供替代JavaAWT的JavaSwing由J2EE來完成，可視化組件JavaBean也用于構造系統。B/S結構的表示層J2EE，主要利用JSP、Servlet、HMTL、XML、WML、等工具來實現。軟件接口軟件自身除了業務邏輯實現和應用數據庫之外，還需要通過接口與外部環境進行交互，本文設計的教育服務與監管體系的軟件接口關系圖如圖3所示。主要使用的接口包括：信息門戶接口、主數據庫訪問接口、公共中間件調用接口。通過信息門戶接口，實現系統與信息門戶的集成；通過主數據庫訪問接口，可以在許可范圍內對主數據庫中的數據進行操作；通過公共中間件調用接口，可以訪問大量的中間件平臺提供的服務。數據訪問方式在對數據進行訪問時，使用JDBC接口。JDBC屬于中間層次的API[8]，與所連接的數據庫無關，數據操作是通過連接、命令語句和結果集來完成。更高一級的數據數據處理是通過實體EJB來進行的。