【摘要】 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，企事業(yè)單位的各部門根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求逐步建成了功能各不相同的信息管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間的“信息孤島”、重復建設(shè)等問題也日益突顯出來，如何整合異構(gòu)的數(shù)據(jù)資源，建立一個松耦合、可擴展的信息整合平臺成為研究的熱點之一。本文首先結(jié)合我省監(jiān)獄業(yè)務(wù)軟件的建設(shè)現(xiàn)狀，分析了對監(jiān)獄信息進行整合的必要性和意義；其次，在對信息系統(tǒng)整合的相關(guān)技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，提出了采用SOA的體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)建平臺；再次，對信息整合平臺的需求進行分析，提出了基于SOA的整合平臺的解決方案，對整合平臺的總體架構(gòu)、服務(wù)處理、數(shù)據(jù)處理和交換、門戶等方面分別進行了設(shè)計，并使用UML對設(shè)計進行了描述；最后，利用Liferay、Mule、Yale CAS等開源程序包搭建整合平臺，實現(xiàn)了服務(wù)封裝和發(fā)布、數(shù)據(jù)在ESB傳輸、門戶定制、單點登陸等模塊的功能�；赟OA的監(jiān)獄信息整合平臺的建立，使不同時期建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)能有機的結(jié)合為一個整體，消除“信息孤島”，簡化業(yè)務(wù)操作，提高工作效率，對促進監(jiān)獄信息化的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。 

第一章 緒論

1.1 監(jiān)獄業(yè)務(wù)軟件建設(shè)情況
2007 年，司法部在發(fā)布的《全國監(jiān)獄信息化建設(shè)規(guī)劃》中指出，監(jiān)獄信息化建設(shè)的總體目標是：構(gòu)建覆蓋全國監(jiān)獄系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、信息資源共享、標準規(guī)范統(tǒng)一、應(yīng)用功能完備的信息化體系，明顯提高監(jiān)獄信息資源綜合開發(fā)利用水平，形成全員應(yīng)用、資源共享的信息化工作格局，顯著提高監(jiān)獄執(zhí)法、安全防范、罪犯改造等工作的信息技術(shù)應(yīng)用能力，為推進司法行政系統(tǒng)信息化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。監(jiān)獄信息化建設(shè)主要任務(wù)為：建設(shè)一個平臺、一個標準體系、三個信息資源庫、十個應(yīng)用系統(tǒng)。所謂“一個平臺”，即網(wǎng)絡(luò)和硬件平臺；“一個標準體系”，即監(jiān)獄信息化標準體系；“三個信息資源庫”，即監(jiān)獄管理信息庫、罪犯信息庫、警察信息庫；“十個應(yīng)用系統(tǒng)”，即監(jiān)獄安全防范和應(yīng)急指揮系統(tǒng)、監(jiān)管及執(zhí)法管理系統(tǒng)、教育改造系統(tǒng)、生活保障及醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)、警察管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理與勞動改造系統(tǒng)、監(jiān)獄建設(shè)與保障系統(tǒng)、獄務(wù)公開系統(tǒng)、辦公自動化和決策支持系統(tǒng)。
近年來，隨著司法部《全國監(jiān)獄信息化建設(shè)規(guī)劃》的實施和廣東政法信息網(wǎng)的建設(shè)，我省監(jiān)獄系統(tǒng)的信息化建設(shè)取得了長足的發(fā)展。目前，我省監(jiān)獄系統(tǒng)統(tǒng)一使用的主要業(yè)務(wù)軟件包括：辦公自動化（OA）系統(tǒng)、監(jiān)管改造信息系統(tǒng)、獄情排查系統(tǒng)、罪犯考核管理系統(tǒng)、減刑假釋管理系統(tǒng)、罪犯零花錢管理系統(tǒng)、教育改造系統(tǒng)、心理矯治系統(tǒng)等。此外，一系列的業(yè)務(wù)軟件正在開發(fā)推廣中，如生產(chǎn)管理系統(tǒng)，刑罰執(zhí)行系統(tǒng)，罪犯健康管理系統(tǒng)、一人一策改造罪犯工作平臺、人事管理應(yīng)用系統(tǒng)、廉政檔案管理系統(tǒng)等。各監(jiān)獄單位也根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求自行開發(fā)了專門的專業(yè)軟件，如：內(nèi)部工作網(wǎng)站、智能排班系統(tǒng)、警察考核測評系統(tǒng)、罪犯勞動報酬管理系統(tǒng)等等。這些業(yè)務(wù)軟件為監(jiān)獄各業(yè)務(wù)線的工作發(fā)揮著重要作用[1]。
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1.2 監(jiān)獄信息系統(tǒng)整合的必要性
目前，在各監(jiān)獄單位運行及試運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)多達十多個，一系列的業(yè)務(wù)軟件正在開發(fā)推廣中，隨著系統(tǒng)的不斷增加，系統(tǒng)之間的問題也日益突顯。
立足于需求，這些系統(tǒng)是根據(jù)本業(yè)務(wù)部門的特定需求一個項目一個項目地完成的，往往缺少跨部門的橫向考慮，從而導致了“信息孤島”，數(shù)據(jù)很難共享。同一個字段在不同的系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)偏差，造成“一數(shù)多源”的現(xiàn)象。
從技術(shù)上分析，這些系統(tǒng)的建設(shè)年代差異較大，由多個承建商開發(fā)，采用的開發(fā)環(huán)境、接口標準、系統(tǒng)架構(gòu)、編程語言、運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫等也不盡相同，應(yīng)用系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，聯(lián)系比較散亂。為了實現(xiàn)共享，早期應(yīng)用間的連接使用了點對點的方式，導致應(yīng)用間的耦合度比較高，管理維護都比較困難。當一個應(yīng)用發(fā)生故障時，相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用都會發(fā)生不可預計的問題；當一個應(yīng)用對外接口發(fā)生改變時，相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用必須隨之修改；應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)缺少統(tǒng)一的維護，無法對應(yīng)用間的調(diào)用進行統(tǒng)一的管理。
對于基層警察來說，其管教工作涵蓋服刑人員的獄政管理、刑罰執(zhí)行、教育改造、心理矯治、生活衛(wèi)生、勞動改造等多方面，這些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分別存儲于各系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)間缺少整合，使用者只能分別登陸到各個系統(tǒng)中工作，一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)必須重復地錄入和處理。
因此，將不同時期建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)有機地結(jié)合為一個整體，建成一個符合監(jiān)獄管理工作實際需要、整合各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的平臺，成為迫切的需求。通過實現(xiàn)“身份認證”的整合（單點登錄），數(shù)據(jù)存儲層面的“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中”，傳輸層面的“通用數(shù)據(jù)交換”、應(yīng)用層面的“業(yè)務(wù)流程整合”及用戶界面的“通用門戶”，為管理決策提供全面、準確、及時的信息，最終達到執(zhí)法信息網(wǎng)上錄入、執(zhí)法流程網(wǎng)上管理、執(zhí)法活動網(wǎng)上監(jiān)督、執(zhí)法質(zhì)量網(wǎng)上考核和全程網(wǎng)上監(jiān)控的效果。
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第二章 相關(guān)技術(shù)分析

2.1 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）
2.1.1 SOA 概述
SOA（Service Oriented Architecture）的概念在 1996 年由 Gartner 公司首先提出，并于 2002 年底進一步表示：SOA 是“現(xiàn)代應(yīng)用和開發(fā)領(lǐng)域最重要的課題”，預計至 2008 年，SOA 在軟件工程實踐方法中，占有絕對優(yōu)勢。Gartner認為 SOA 是一項由軟件服務(wù)和服務(wù)使用者組成的應(yīng)用，使用客戶端——服務(wù)端的軟件設(shè)計方式，并強調(diào)軟件組件必須松耦合，組件接口必須是獨立的、標準的。
在目前，對 SOA 的定義還沒有統(tǒng)一，在業(yè)務(wù)上和在技術(shù)上對 SOA 的理解不一致，又存在交叉的地方。不同廠家和開發(fā)者由于自身需求的不同，對 SOA 的解釋也不一樣。主要分為兩類：狹義上講，SOA 是一種 IT 架構(gòu)，，它面向服務(wù)，由業(yè)務(wù)來驅(qū)動；廣義上說，SOA 包含了一整套業(yè)務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)造方法，如架構(gòu)的風格、編程的模型、運行的環(huán)境和相關(guān)的方法論等等，它涵蓋了整個軟件系統(tǒng)的生命周期，從分析與建模、設(shè)計與編碼、整合與部署、測試與驗收、運行與維護、升級或報廢等等[5]。
就技術(shù)領(lǐng)域而言，IBM 對 SOA 的解釋最為廣泛認同：SOA 將應(yīng)用程序分割為一個個功能不同的模塊稱為服務(wù)，是一個使服務(wù)之間以統(tǒng)一的、通用的接口和契約連接起來的組件模型，其中接口和契約的定義獨立于服務(wù)，與實現(xiàn)應(yīng)用程序功能的硬件平臺、所使用的操作系統(tǒng)、編程語言無關(guān)，具有中立性。[6]
SOA 的基本架構(gòu)中有三個基本角色：一是服務(wù)請求者（Service requester），它可能是一個業(yè)務(wù)程序或一個軟件，也可能是一個需要調(diào)用另一個服務(wù)的服務(wù),它向服務(wù)注冊中心發(fā)起查詢（Find），若存在請求的服務(wù)，則綁定(Bind)并調(diào)用該服務(wù)；二是服務(wù)提供者（Service provider），它將自己的服務(wù)和接口描述發(fā)布（Publish）到服務(wù)注冊中心，同時對服務(wù)請求者的訪問加以控制；三是服務(wù)代理者（Service broker），也就是服務(wù)注冊中心，用于連接服務(wù)提供者和服務(wù)請求者，服務(wù)提供者在這發(fā)布（Publish）他們的服務(wù)，服務(wù)請求者在這查找(Find)他們需要的服務(wù)，SOA 中可以沒有服務(wù)注冊中心，服務(wù)請求者可以通過其他方式或直接從服務(wù)提供者獲取服務(wù)描述。SOA 的三個基本角色之間的三個基本操作即上文所述的發(fā)布（Publish）、查找（Find）和綁定（Bind）。SOA 的基本架構(gòu)如圖 2-1 所示。

和以往應(yīng)用相比，SOA 應(yīng)用具有①模塊化、②服務(wù)化、③數(shù)據(jù)標準化、③易集成、⑤用戶體驗良好、⑥靈活業(yè)務(wù)定制等 6 個顯著的特點[5]：
基于 SOA 的應(yīng)用使用模塊化劃分、構(gòu)件化的方法開發(fā)，即一個軟件分為多個模塊，每個模塊完成不同的功能，這些功能可分布式地進行部署，并且動態(tài)更新，使軟件更具靈活性（可插拔）和可擴展性；同時，以業(yè)務(wù)作為導向，將軟件模塊根據(jù)業(yè)務(wù)流程編排為一個個服務(wù)（服務(wù)化），快速響應(yīng)了當前業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，使業(yè)務(wù)定制更為靈活；而服務(wù)之間建立的通用的接口標準，使異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的訪問有了統(tǒng)一的模型，應(yīng)用之間的集成也更容易；對用戶來說，統(tǒng)一的門戶減少了學習成本，用戶體驗也更優(yōu)。
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2.2 企業(yè)服務(wù)總線（ESB）
在 SOA 架構(gòu)下，服務(wù)提供者和服務(wù)請求者通過一個公共的通訊框架來通訊，這個公共的通訊框架也即企業(yè)服務(wù)總線 ESB（企業(yè)服務(wù)總線，Enterprise ServiceBus），在計算機里面，有個總線負責連接 RAM、CPU 和 I/O 設(shè)備等，ESB 的概念即出自于此，ESB 總線使服務(wù)提供者和服務(wù)請求者不再直接相連，即進一步解耦[10]。如圖 2-7 所示。

應(yīng)用 ESB 后，SOA 架構(gòu)模型如圖 2-8 所示。具體描述如下：ESB 連接服務(wù)提供者和服務(wù)請求者，完成中介的功能；服務(wù)提供者在服務(wù)中心注冊、發(fā)布的服務(wù)各自連接到 ESB 上，ESB 服務(wù)管理器對其進行管理；服務(wù)請求者向 ESB 的服務(wù)管理器發(fā)送服務(wù)請求，統(tǒng)一由 ESB 向 UDDI 查找服務(wù)并返回服務(wù)結(jié)果。

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第三章 基于 SOA 的整合平臺的需求分析 .................................17
3.1 系統(tǒng)概述 .............................................17
3.1.1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用情況 ................................................17
3.1.2 系統(tǒng)目標及要解決的問題 ........................................18
3.2 系統(tǒng)需求 .........................................19
3.2.1 功能性需求 .......................................19
3.2.2 非功能性需求 ...................................21
第四章 基于 SOA 的監(jiān)獄信息整合平臺的設(shè)計..................................23
4.1 設(shè)計原則與思路..........................................23
4.1.1 設(shè)計原則........................................23
4.1.2 設(shè)計思路......................................23
4.2 總體架構(gòu)設(shè)計.................................................24
4.3 服務(wù)處理設(shè)計..................................................26
4.3.1 服務(wù)識別................................................27
4.3.2 服務(wù)封裝.................................................28
4.3.3 服務(wù)注冊.................................................29
4.3.4 服務(wù)傳輸.............................................30
4.3.5 服務(wù)管理..........................................30
4.4 數(shù)據(jù)處理設(shè)計...........................................31
4.4.1 數(shù)據(jù)交換模式 .........................................31
4.4.2 數(shù)據(jù)傳輸方式 ......................................32
4.4.3 統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式 ....................................33
4.4.4 數(shù)據(jù)編碼規(guī)范 ........................................34
4.5 數(shù)據(jù)交換設(shè)計.......................................34
4.5.1 數(shù)據(jù)同步模型 ..........................................34
4.5.2 數(shù)據(jù)適配同步設(shè)計 ....................................35
4.5.3 數(shù)據(jù) ESB 傳輸 ......................................37
4.6 門戶設(shè)計 .......................................38
4.6.1 Liferay.........................................38
4.6.2 Yale CAS.............................................40

第五章 基于 SOA 的監(jiān)獄信息整合平臺的實現(xiàn)研究

5.1 整合實現(xiàn)步驟
根據(jù)監(jiān)獄信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀的分析，本文提出了基于 SOA 的監(jiān)獄信息整合平臺的解決方案，采用基于 SOA 的架構(gòu)，使用 ESB 作為平臺架構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施，使用 Web Service 對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行封裝，并在整合平臺注冊和發(fā)布，供其它系統(tǒng)或服務(wù)調(diào)用，從而實現(xiàn)監(jiān)獄信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)層面松耦合的整合；通過 Liferay Portal 和 CAS 組件建立門戶及統(tǒng)一認證，實現(xiàn)表示層面的整合。具體的實現(xiàn)步驟如下：
(1) 整理數(shù)據(jù)，識別服務(wù)。通過業(yè)務(wù)調(diào)研和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析，確定需要共享的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；并分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，確定各數(shù)據(jù)項的準確來源；再建立共享信息庫。同時，抽取必要的功能作為平臺的服務(wù)。
(2) 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，封裝服務(wù)。抽取共享的數(shù)據(jù)進行 XML 轉(zhuǎn)換和服務(wù)封裝；并對業(yè)務(wù)功能進行封裝。
(3) 搭建 SOA 架構(gòu)。創(chuàng)建滿足整合平臺需求的 ESB，搭建基于 SOA 的架構(gòu)，把封裝的服務(wù)注冊到 ESB 上；數(shù)據(jù)利用 ESB 傳輸，通過共享信息庫共享和同步。
(4) 建立門戶。包括單點登陸功能和門戶的實現(xiàn)。本文對(2)－(4)項進行了探討和研究。

5.2 平臺的開發(fā)工具及運行環(huán)境
整合平臺使用的開發(fā)工具及運行環(huán)境如表 5－1 所示。

5.3 服務(wù)處理實現(xiàn)
各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的功能或數(shù)據(jù)需要封裝為 Web 服務(wù)，在整合平臺注冊。部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)在開發(fā)時預留了 API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口），允許用戶根據(jù)需要進行擴展，在整合時可以將接口封裝為服務(wù)。對于沒有預留接口、需要共享數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需要編寫接口，再將接口封裝為服務(wù)。
在本文中，以開源的 CXF 服務(wù)框架示例實現(xiàn) Web 服務(wù)的封裝。CXF 可以方便地實現(xiàn) java 類和 WSDL 文檔之間的相互轉(zhuǎn)化，簡化了編程。使用 CXF 需要在系統(tǒng)中導入 CXF 的 jar 包[36]。

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第六章 總結(jié)與展望

6.1 工作總結(jié)
基于 SOA 的監(jiān)獄信息整合平臺的建立，使不同時期建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)能有機的結(jié)合為一個整體，實現(xiàn)了目前異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間資源共享，簡化了干警日常的業(yè)務(wù)處理，提供了“一站式”的服務(wù)平臺。本文結(jié)合監(jiān)獄信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了基于 SOA 的監(jiān)獄信息整合平臺的解決方案，主要做了以下工作：
(1) 分析目前我省監(jiān)獄信息化建設(shè)，特別是監(jiān)獄業(yè)務(wù)軟件建設(shè)的現(xiàn)狀，得出對監(jiān)獄信息進行整合的必要性和意義。
(2) 對監(jiān)獄信息整合平臺所用的相關(guān)技術(shù)進行了介紹和梳理,包括面向 SOA的體系結(jié)構(gòu)，Web Service，ESB，Portal，CAS 等。
(3) 通過對監(jiān)獄信息整合平臺的需求進行分析，提出了基于 SOA 的整合平臺的解決方案，對整合平臺的總體架構(gòu)、服務(wù)處理、數(shù)據(jù)處理和交換、門戶等方面分別進行了設(shè)計，并利用 UML 對設(shè)計進行描述。
(4) 利用 Liferay、Mule、Yale CAS 等開源程序包建立整合平臺，實現(xiàn)了服務(wù)封裝和發(fā)布、數(shù)據(jù)在 ESB 傳輸、門戶展現(xiàn)、單點登陸等部分功能。
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本文編號：11709