基于SOA技术的计算机设备维保知识管理系统的分析与设计(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上基于SOA技术这两个词可商榷，SOA是架构和体系，WEB服务才是具体技术的计算机设备维修知识管理系统的分析与设计 摘要：面向服务（Service-Orented Architecture 即SOA）的软件架构是一种新兴的软件体系结构，本文介绍了SOA的相关理论知识和实现SOA手段之一的Web Service,提出了一种基于Web 服务的集成框架。并针对在高校现代教育技术中心在日常计算机设备维修保养的过程出现的问题，给出利用SOA技术架构进行计算机设备维保知识管理系统的分析和设计。关键词：计算机设备维修，知识管理，SOA，Web Services0 引言随着Internet和计算机已经深入社会的各个角落,并且正在逐步改变人们传统的生活、工作和学习方式。计算机在高校的教学科研过程中广泛的系统使用。保证基本的教学科研条件就是保证教学过程使用的计算机系统的正常运行。但是在实际的过程中并没有因为计算机技术的进步而减少了计算机系统使用过程中的故障率。尤其是在高校当中作为保障计算机系统正常运行过程中现代教育技术中心部门的设备维护人员。他们面临前所未有挑战。究其原因，主要有以下几方面1。第一，因为计算机相关产品更新换代快，新的软硬件不断投入使用，新的应用系统和功能不断开发出来，忙于应付日常工作的设备维护人员难以紧跟技术进步的步伐，对于出现的新问题难以及时处理;第二，现在计算机系统的构成与配置越来越复杂，更多的功能依赖于网络环境，系统配套要求严格，任何一层次、一环节的故障都会影响整个系统功能的正常发挥，故障的原因可能是来自于通讯线路与与网络环境，也可能是终端设备本身的问题；第三，由于软件硬件设计缺陷和可靠性等导致的故障在所难免；第四，操作使用人员的水平不齐和操作不当也是导致系统不能正常作用的重要原因，公共教学用的计算机设备的使用对象是学校全体教师和学生，大家对计算机的功能需求各不相同，对计算机操作的熟练程度差异较人，少数教师是所在专业的行家，对计算机操作却知之甚少，误操作造成的故障时有发生，一些学生出于好奇心试探性地违规操作可能造成意想不到的后果;第五，病毒发作和黑客攻击引起的系统瘫痪防不胜防;第六，外部环境如电源波动、温湿度异常、雷击等对计算机系统的影响或损坏不容忽视。第七，随着高校规模不断的扩大和发展，要求满足跨地域、跨校区的校、院二级分层管理甚至校、院、系三级分层管理的要求，而此类全局的综合要求，而设备维护人员偏少而设备数量众多，维护保养与设备管理工作量大，使设备维护人员感到力不从心。如笔者所在大学的现代教育技术中心,十多人负责近2000台计算机的维护管理任务。计算机设备维护人员的工作任务就是通过预防性维护、应急故障处理、设备更新等任务来保证计算机设备的正常运行，保障日常教学科研工作的需要。然而面对设备维护人员少、任务重矛盾的措施是:一方面采取技术、管理措施提高计算机系统的可靠性，降低故障率;另一方面就是引入知识管理的理念和方法，通过借助校园网良好的平台，建设方便实用的知识管理保障支持系统，提高设备维修保养人员的技术水平，提升设备维修保养工作的绩效，让从事维修保养的工程技术人员能够快速及时地处理遇到的问题。针对目前这种现状，如何利用先进的技术手段和思想来提高服务管理水平，我们尝试用基于面向服务的体系结构重新分析、设计一个基于校园网的大学计算机设备维修保养知识管理系统。1 文献综述知识管理(Knowledge Management , KM) 就是通过对企业所拥有的知识资源进行管理, 促进企业内显性知识和隐性知识的共享和重用, 提高企业的市场竞争力。为了实现知识的共享和重用, 需要有合理的知识建模技术。过去的一二十年间, 在人工智能和知识工程等领域发展起来的基于框架、规则、模型、本体等多种知识建模技术, 主要是为实现计算机对知识的智能推理, 提高计算机的智能服务。现今的知识管理注重如何发挥人和计算机及网络技术的各自特长, 强调人自身在知识应用中的作用, 而不仅仅考虑如何将知识存放在知识库中, 利用推理机, 实现知识产生的自动化。在知识管理中, 主要是如何让正确的知识在正确的时间到达正确的人。利用计算机及网络技术的强大的信息存贮能力和搜索能力, 帮助人进行知识管理【1-2】。而知识管理系统是实现知识管理的工具, 是一个有助于知识收集、组织和传播的管理技术集合, 是使知识可以脱离个体而具备专家性、综合性、完备性和系统性的系统, 它还可以通过知识对人产生作用, 达到对人的管理, 为企业员工提供创新条件和创新机制,最大限度地发挥本企业的知识潜力, 提高决策速度与质量【3】。知识管理系统可以从广义和狭义上来定义：狭义的知识管理系统就指的就是一个计算机系统，而广义的知识管理系统包括与知识管理相关的人、制度、流程、技术等。这里我们主要讨论狭义上的知识管理系统，也就是计算机系统是怎样来支持企业知识管理的。按照Alavi（2001）在MIS Quarterly上发表的一篇关于知识管理和知识管理系统综述的文章中的定义，知识管理系统是指这样一类信息管理系统：用于支持和加强企业知识创造、存取、转移和应用过程而开发的基于IT的系统。 关于知识管理系统在企业的应用，有比较多的案例报道。如美国太阳微系统公司开发了一种以“分层存储管理模式”为基础的分布式学习体系Sun-Tan。把存放在内部网上的销售培训信息、销售支持资源、产品更新和原料、竞争策略和一系列其他方面的内容连接起来。其目的使得增强销售人员工作有效性、提高工作效率减少传统方式的培训费用，每年节省的全部销售人员费用接近750万美元。Sun-Tan作为一种实时的知识和信息支持服务系统。能够使销售人员在接到一位客户的电话订货时就可以很快获得关键信息。保证了和客户的联系，并能立即为客户解决问题或提供服务，这种实时的知识和信息支持服务系统带来潜在收益甚至无法用金钱来衡量的。但具体到产品维修、设备维修方面的专门的知识管理系统，较少有文献提及。文献4,5曾提出将知识管理用设备维修的想法，但并没有给出系统实现方法。我们发现的和计算机设备维修保养知识管理系统最接近的、最有借鉴意的文献报道，是文献6应用于医院的知识管理系统。哈佛联邦健康医疗体系的知识管理系统从解决医疗事故和药物不良反应人手，试图将大量不断更新的临床知识与支持医生日常工作流程的IT系统连接起来。最先实现的功能是医生诊疗处理系统，以及误诊记录和药物相互作用资料的完整保存。医生诊疗处理系统是医生提供高质量医疗服务的中心环带。当医生指示病人进行检查、药物治疗或其他形式的治疗时，他们实际上是在把自己的判断转化为行动，而此时正是最用得着外部知识的时候。自动化的医生诊疗处理系统可以从儿方面帮助医生:(1)提高诊断效率;(2)减少书写工作量，避免书写潦草造成的错误;(3)帮助医生获得最新的、最有用的知识，轻而易举地与他人分享知识;(4)减少医疗事故和处方不当。系统功能还包括在线转诊介绍、病历记录系统、病情监护系统、定期复查提醒。 此外，系统还将大量的相关知识资源汇集起来，供医生在线非实时地搜寻查阅。在线知识包括在线刊物与数据库、医疗规程与特殊治疗指南、经核准的药物配方及其详细说明、在线教材等。所有这些资源都可以通过一个综合的局域网门户获得。系统产生了明显的效果:药物治疗重大事故发生的次数下降55%，提高了医疗水平，节省了治疗费用，减少了医疗事故赔偿，加快了知识传递和新药采用的速度，对药物不良反应的控制更加及时有效。系统实现知识管理的方式主要是通过资料管理实现对显性知识的管理，知识的使用主要是在线提供病人的病史、对药物的不良反应、药物的相互作用与不良后果、病人己做过检查的结果等。对医生经验等隐性知识的管理仍然是值得探讨的问题。而对设备维修人员实际工作经验的管理是计算机设备维修保养知识管理系统重点解决的问题。2 面向服务（SOA）的软件体系架构感觉此部分内容偏多，尤其是第2、3节重复内容可合并描述1.2.1 SOA的概念与特征 SOA是service-Oriented Architecture即面向服务的体系架构的简称。SOA通过Web服务松散耦合和广泛接受的标准(如XML和SOAP)，使业务流程自动化和在不同系统之间共享信息，定义了搭建企业软件架构的一种新方法。在SOA中，IT系统以标准化服务的形式出现，易于使用，也易于合并到实际的业务流程中，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)，通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。SOA可以简单地理解为“抽象、松散耦合和粗粒度”的软件架构，它可以根据服务请求通过分布式网络对松散耦合的应用构件进行部署、组合和使用。服务层是SOA的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。SOA将各种软件资源看作是各种服务，而这些服务是从业务需求开始的，而非始于技术。SOA的一个中心思想就是让企业应用彻底摆脱面向技术的解决方案的束缚，轻松应对企业商业服务变化、发展的需要。企业TI架构环境中单个应用程序是无法包容业务用户的各种需求的，即使是一个大型的ERP解决方案，仍然不能满足这个需求在不断膨胀、变化的缺口。对市场快速做出反应，商业用户只能通过不断开发新应用、扩展现有应用程序来艰难地支撑其现有的业务需求。通过将注意力放在服务上，应用程序能够集中起来提供更加丰富、目的性更强的商业流程。与传统的系统架构相比，SOA具有如下重要特征：（1）具有精确定义的标准化接口。（2）具有粒度、松耦合的服务接口。（3）完好的封装性和高度集成能力。1.2.2 SOA的组成与操作SOA是一种特殊的软件架构，它有一些自己独特的特征。面向服务的体系结构角色包括:服务使用者:服务使用者是一个应用程序、一个软件模块或需要一个服务的另服务。它发起对注册中心中的服务的查询，通过传输绑定服务，并且执行服务功服务使用者根据接口契约来执行服务。服务提供者:服务提供者是一个可通过网络寻址的实体，它接受和执行来自使的请求。它将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心，以便服务使用者可以和访问该服务。服务注册中心:服务注册中心是服务发现的支持者。它包含一个可用服务的库，并允许感兴趣的服务使用者查找服务提供者接口。SOA中的每个实体都扮演着服务提供者、使用者和注册中心这三种角色中的种(或多种)。SOA定义了构成系统的服务，通过描述服务之间的交互提供特定的功性，并且将服务映射为具体的某种实现技术。我们认为面向服务的体系结构SOA了一种标准的编程模型，使得驻留在网络上的软件组件能够被发布（Publish），发现此类细节问题请注意。（Discover）和调用（Invoke）。1)面向服务的体系结构中的操作包括：发布：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务使用者可以发现和调用它。发现：服务请求者定位服务，方法是查询服务注册中心来找到满足其标准的服务。绑定和调用：在检索完服务描述之后，服务使用者继续根据服务描述中的信息来调用服务。2)面向服务的体系结构中的构件：包括服务描述：服务描述指定服务使用者与服务提供者交互的方式。它指定来自服务的请求和相应的格式。服务描述可以指定一组前提条件、后置条件和/或服务质量级。服务:可以通过已发布接口使用服务，并且允许服务使用者调用服务。展示了面向服务的体系结构中的协作。这些协作遵循“查找、绑定和调用”范例，其中，服务使用者执行动态服务定位，方法是查询服务注册中心来查找与其标准匹配的服务。如果服务存在，注册中心就给使用者提供接口契约和服务的端口地址。 服务注册中心 服务消费者 服务提供者发现阶段现阶现绑定和调用器现阶现发布现阶现 图1 SOA架构模型现阶现1.2.3 实现面向服务体系结构的技术Web Services 注意整个论文格式的一致性Web Service是一种部署在Web上的对象/组件，对实现SOA体系有着天然的优势。通过Web系统和Web Services 架构可以了解SOA的具体实现方式。作为SOA的一种实现手段，Web服务继承XML语言的优势，是一种与开发语言、应用平台无关的开发技术。Web Services 采用XML、SOAP、WSDL、UDDI等技术提供了一套标准的类，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统，实现系统间的可操作性。下面对各种技术进行相关介绍。XML：可扩展的标记语言，是Web Services 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是平台无关的，又是厂商无关的。XML 解决了数据表示的问题。SOAP：简单对象访问协议(SOAP)基于XML 和XSD，它提供了标准的RPC 方法来调用Web Services。SOAP 规范定义了SOAP 消息的格式，以及怎样通过HTTP 协议来使用SOAP，同时SOAP 规范也介绍了如何将程序数据表示为XML，以及如何使用SOAP进行远程过程调用(RPC)。WSDL：Web Services 描述语言(WSDL)是一个基于XML的语言，它向服务消费者介绍了Web Services 的功能，以及每个函数调用时的参数以及返回值。因为是基于XML 的，所以WSDL 既是机器可阅读的，又是人可阅读的。一些最新的开发工具既能根据Web Services 生成WSDL 文档，又能导入WSDL文档，生成调用相应Web Services的代码。UDDI：UDDI 是统一描述、发现和集成的简称，它基于SOAP 协议，为Web Services 提供信息注册中心的实现标准，同时也包含一组提供Web Services 注册、发现和调用的访问协议。Web Services 提供者先在UDDI 注册中心集中注册，服务需求者可到UDDI 注册中心查询和调用所需的Web Services服务。 Web服务并不等同于SOA7 。Web服务是包括XML8、SOAP、WSDL和UDDI在内的技术的集合,它针对特定的消息传递和应用程序集成问题构建编程解决方案。Web服务代表了SOA的一种实现,但并不能认为所有的SOA应用程序都是Web服务。SOA是一种体系结构,是一种设计和构建松散耦合的软件解决方案的方法,是一种面向服务的软件架构。它不是任何诸如Web服务这样的特定技术的集合,而是超越它们的,在理想的情况下,是完全独立于它们的。SOA的实现可以基于Web服务但也可以使用其它的技术来代替,只是Web服务是目前采用率最高的。通过分析SOAP、WSDL、UDDI等Web服务规范，可以设计基于面向服务的信息系统模型。服务的使用者，服务提供者与SOA注册中心之间使用SOAP协议进行通讯。服务的提供者可以用WSDL描述WEB服务的接口和调用机制，并把WEB服务发布、注册到SOA中心。SOA注册中心管理已注册的服务。服务使用者可通过名字、类目、标识符或者所支持的规范来查询SOA注册中心注册的WEB服务，一旦找到，使用者从SOA注册中心获取来自WSDL文件的位置信息。使用者按照WSDL中发现的XML Schema生成一个SOAP消息，并发送请求给WEB服务主机。最后在应用层对WEB服务进行整合。基于WEB服务的SOA集成框架。 改图表示WEB服务的数据来源是数据仓库，值得商榷，我认为应该是各种数据源均可。 3 基于SOA技术的计算机维修知识管理系统的分析与设计感觉此部分内容偏少，并未完全体现和描述出SOA在该系统中的优势高校技术中心知识管理存在的问题及解决途径。在高校技术中心计算机维修保养的过程中涉及专业和技术人员多，每个技术人员创造、收集、处理、存储知识的方法各不相同，高校的各种信息系统中存在着各种不同格式、异构的数据、信息和知识。技术中心在进行知识管理、标准制定时，由于问题涉及面比较广，需要考虑因素和关系比较多，因此决策时需要以共享方式或协同方式调用各种各样的信息和知识，需要调用不同的应用系统，而这些信息和知识往往具有异构、分布、动态等特性，这使得构造高校技术中心计算机维修知识管理系统时，在技术和费用方面都遇到很大困难。基于SOA的信息技术为跨平台的应用系统的数据交换和共享提供了良好的机制，使其可以进行消息传递、服务寻找、协同工作。在Web Services中，涉及了数据、消息、服务和注册库的描述定义，这些要用到具体的标准技术，包括XML、SOAP、WSDL、UDDI等。其中，XML用来描述不同层次的数据，使得不同平台、不同环境中的数据和消息得以互通；SOAP协议用来交换XML 消息；WSDL用来统一描述服务；UDDI提供了统一的框架和编程接口，与WSDL、SOAP相互结合来管理Web Services，提供服务发布和服务发现能力。基于SOA的计算机维修的知识管理可以将各种信息资源（包括外部的供应商、合作伙伴、甲方、学校校园网的信息、内部的OA系统、专家信息管理系统等等）整合成为一个有机的整体，达到信息资源共享。系统通过互连、组合和协作，产生具有附加值的新服务、数据、信息和知识。计算机维修知识管理系统的组成。计算机维修的知识管理系统是一个综合的系统，其所需的数据、信息、知识来源于校内各应用系统及校外外部系统，基于SOA的计算机维修知识管理系统采用松耦合方式将数据库系统、数据仓库、数据挖掘系统、模型系统、知识库系统、分析系统集成，使信息管理、查询处理、联机分析处理和联机分析挖掘成为一个有机的整体；计算机维修知识管理系统使基于数据库、数据仓库数据挖掘的各种算法及其他支持高校知识管理系统的算法或模型协同工作，并行和分布地完成决策问题的求解。基于SOA的计算机维修的知识管理系统具有整体性、并行性、分布性、共享性、互操作性、协同性，可以保证数据的可获得性，数据挖掘的可移植性、可伸缩性、高性能，以及对多维数据的分析。计算机维修的知识管理系统的应用服务集成环境通过消息处理机制、分布环境下互操作技术、软件组装技术、异构系统集成框架和应用中间件规范，解决系统平台的无关性、异构系统的互操作性，提供开放统一的集成环境，方便各类软件资源的共享。计算机维修的知识管理系统参考现有应用服务器、Web Services容器、WEB服务器等服务器体系结构，并在此基础上建立一个符合知识管理的资源容器，以提供知识管理的服务抽象、服务部署、服务管理和服务的注册、发现。实现统一的应用服务框架，以便各种信息、知识资源的共享。整个体系结构从下到上分为三个层次：界面层、服务层和资源层。图3 体系结构图1.界面层：界面层主要为用户提供多种方式的接入计算机的维修知识管理系统的方式，这些方式包括:浏览器、WAP、短信、智能手机、PDA等。2服务层：服务层的主要功能是为应用层各个子系统提供实现的各种业务组件、公共服务及服务总线。 Web Service：提供整套系统的对外接口，并连接业务逻辑层与各个服务。EMAIL服务：提供系统发送邮件通知用户的服务。短信服务：提供系统发送手机短信通知用户的服务。MSMQ服务：提供系统发送Windows短消息通知用户的服务。单点登录：KMS系统与校园网其它系统进行整合，当用户在校园网任一系统登录后，在跳转到KMS系统时无需进行用户验证。内容管理：KMS系统对该平台有相关权限的用户提供案例库管理、设备档案管理、技术资料管理、专家信息管理、定制不同角色用户的工作台。知识库前台：KMS系统对访问该平台的用户提供知识的搜索和查阅，包括：专家求助呼叫、内部交流平台、案例推理终端、资料档案查询。FTP服务：为KMS系统提供图文资料的存储。网站门户：KMS系统的详细介绍及导航。统一身份认证：为KMS系统的单点登录功能提供服务，连接、解析校园网其它系统用户信息。统一接口：KMS系统提供对第三方系统统一的web Service接口，方便第三方系统复用KMS系统的知识库信息。IIS：微软中间件。3.资源层：为整理KMS系统提供基础资源保证。数据仓库：KMS系统信息存储，包括：案例库、设备库、技术资料库、专家信息库。文件服务器：存储KMS的图文资料。从图3可以看出，无论目标系统是基于平台何种技术开发的，KMS系统都对它们提供了统一的Web Service接口。新的服务可以直接设计为一个Web Service，已有的服务可以进行接口转换和封装。在未来的业务需求变更后，不必对整个系统进行修改。只需要变更相应的模块，并将其封装成服务并发布。这样减少了系统维护的工作量，也便于与其他已有的信息系统之间的集成。 4 结论随着高等教育改革的不断深入和深化，我国的高校正处在大力发展的重大转型时期，学校规模扩大，教学工作量日益增大，对教学中使用计算机设备维护工作提出了校、系二级分层管理甚至校、院、系三级分层管理的要求。多校区的出现对教学中使用计算机维护工作提出了分布式网络化的要求；随着扩招、合校等因素的影响，高校在校学生人数骤增，日益膨胀的数据量和网络化管理带来的对数据安全性和系统运行稳定性的要求越来越高；新系统对已有系统的数据需要继承，信息在各个系统之间需要共享，学校内各个部分都在开发自己的系统，有些教学处内部各科室也有自己的系统，很容易使信息废弃或形成信息孤岛，如何实现不同数据库间数据信息资源合并和共享、如何保护已经建立的资源、充分利用各部门已经使用的数据库，实现不同数据库之间的连接、数据交换和数据共享。对于高校的教学工作来说，统一的框架和相应的数据共享模式是十分重要的。本文阐述了SOA的软件架构知识、知识管理。构架出基于SOA的计算机维护的知识管理系统。通过利用基于Web服务的面向服务技术、将原有的功能和新增功能封装各种服务，使系统具有简单、灵活、可扩展、可维护、可重用等特点。更好地解决各部门、各系统平台异构、信息分散等问题，使基于SOA的计算机维护的知识管理系统更好地适应高校的发展，为教学科研提供优质的服务。1张存禄，付玉 计算机设备维修保养知识管理解决方案A：管理案例研究与评论，2008.2安妮.布鲁金英.企业知识管理挑战M 沈阳:辽宁教育出版社,1999.3 金吾伦.知识管理知识社会的新管理模式M昆明:云南人民出版社,2001.4屠立,屠航 知识管理的框架及技术研究A:情报科学，20055王鸣深.探索企业设备维修活动中的知识管理J.设备管理与维修，2003(12):17-186姚竞红，严国祥，严俊.探索造纸设备维修中的知识管理J.中华纸业，2004,25(3):27-297Davenport T H ,Glaser J.Just-in-time delivery comes to Knowledge ManagementJ.Harvard Business Review,2002,80(7):107-1138Kishore Channabasavaiah. 迁移到面向服务的体系结构 EB . http: / /www-128. ibm. com eveloperworks/ cn /webservices/ws-migratesoa / index. html, 2003 - 12 - 01.9刘伯超. 面向服务的软件体系结构的研究与实现D . 北京:北京航空航天大学, 2004.专心-专注-专业