???缺乏教育管理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn),造成了極大的數(shù)據(jù)冗余和資源浪費(fèi),難以實(shí)現(xiàn)資源共享與系統(tǒng)互操作.而僅僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,并不能根本解決不同系統(tǒng)之間互操作的問(wèn)題.本文在參考美國(guó)學(xué)校互操作框架(SIF)的基礎(chǔ)上,提出了我國(guó)高等教育管理信息系統(tǒng)之間互操作的解決方案——教育管理信息系統(tǒng)互操作框架(EMIF).該方案旨在建立數(shù)據(jù)交換與互操作的標(biāo)準(zhǔn),使框架內(nèi)的所有系統(tǒng)都能輕松地進(jìn)行信息交換與使用.
關(guān)鍵詞:教育管理信息系統(tǒng) 互操作 XML 規(guī)范
1 引言
???隨著CERNET在全國(guó)高校和各級(jí)教育管理部門的普及,高等教育管理的信息化建設(shè)也被推上了一個(gè)新的臺(tái)階,基于Internet技術(shù)的校園網(wǎng)使得教育管理打破了原有的封閉,獨(dú)立的管理模式,開(kāi)始向互聯(lián),開(kāi)放的體系轉(zhuǎn)變.盡管原有獨(dú)立的教育管理信息系統(tǒng)曾為教育管理的科學(xué)化作出過(guò)突出貢獻(xiàn),但由于不同時(shí)期,不同部門開(kāi)發(fā)的教學(xué),財(cái)務(wù),人事,設(shè)備,科研等單項(xiàng)管理系統(tǒng)互相封閉,各自獨(dú)立運(yùn)行,造成了極大的數(shù)據(jù)冗余和資源浪費(fèi),難以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享.造成這種局面的一個(gè)重要原因就是缺乏教育管理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn).由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛普及,缺乏標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題日益突出,成為了阻礙信息化發(fā)展的瓶頸.因此,教育管理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究也已經(jīng)被提到了重要的日程上來(lái).
2 面臨的問(wèn)題
???教育管理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化首要解決的問(wèn)題就是如何保證學(xué)習(xí)資源的共享與系統(tǒng)互操作.學(xué)習(xí)資源共享是指一個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象可被多個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)利用;系統(tǒng)互操作是指多個(gè)系統(tǒng)及組件之間能夠交換與使用彼此的信息.對(duì)于學(xué)習(xí)資源共享來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是前提.在這方面,早在1991年原國(guó)家教委就開(kāi)始了此項(xiàng)研究,頒布了普通高等學(xué)校的一系列管理基本信息集,對(duì)教育管理的數(shù)據(jù)交換起到了基本保障作用.但不同部門不同廠家開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)之間的互操作問(wèn)題,一直沒(méi)有得到很好的解決.
2.1 缺少管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范導(dǎo)致的后果
目前,由于缺乏管理信息系統(tǒng)之間互操作的規(guī)范,已經(jīng)導(dǎo)致了如下一系列問(wèn)題:
教育管理信息橫向交換與縱向傳輸?shù)睦щy
由于缺乏數(shù)據(jù)交換的規(guī)范,學(xué)校內(nèi)部不同部門開(kāi)發(fā)的教育管理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱EMIS)之間不能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,而學(xué)校之間學(xué)校與上級(jí)管理部門之間也不能直接傳遞數(shù)據(jù),導(dǎo)致了教育管理信息橫向交換與縱向傳輸?shù)睦щy.
妨礙管理部門的科學(xué)決策
由于信息傳輸困難,不能對(duì)教育管理信息進(jìn)行比較分析,各級(jí)各類教育管理部門就難以作出相應(yīng)的正確決策,甚至還會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決策作出帶來(lái)不良影響.
重復(fù)建設(shè),造成人力,資金的浪費(fèi)
由于系統(tǒng)之間的信息資源不能共享,同樣的數(shù)據(jù)需要錄入多次,同樣的系統(tǒng)功能也需要重復(fù)開(kāi)發(fā),這就極大的浪費(fèi)了人力與資金,而我國(guó)的教育投入本來(lái)就相對(duì)不高,這種浪費(fèi)對(duì)教育的發(fā)展實(shí)為不利.
2.2 國(guó)內(nèi)解決系統(tǒng)間互操作問(wèn)題的兩種方案比較
雖然國(guó)內(nèi)缺少系統(tǒng)互操作方面的規(guī)范,但為了解決教育管理信息系統(tǒng)之間互操作問(wèn)題,目前國(guó)內(nèi)還是出現(xiàn)了兩種解決方案,可是這兩種方案卻在很大程度上存在著不同弊端.
2.2.1 大一統(tǒng)的解決方案
這種方案在軟件的采購(gòu)上采用一刀切的辦法,要求所有的學(xué)校的教育管理機(jī)構(gòu)都采用由一個(gè)廠商開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一的軟件.這種方法在一定程度上保證了數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)上報(bào)的問(wèn)題,但也存在以下弊端:
耗資巨大,對(duì)原有已開(kāi)發(fā)比較成熟的系統(tǒng)是一種浪費(fèi);
我國(guó)地區(qū)發(fā)展不平衡,高校管理水平不一致,同類的軟件未必適合同類的學(xué)校;
使用同一廠商的軟件,不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的發(fā)揮,不利于軟件水平的提高;
阻礙學(xué)校個(gè)性化管理的體現(xiàn).
2.2.2 開(kāi)發(fā)接口程序的方案
這種方案是目前使用較多的一種解決辦法,雖然兩個(gè)系統(tǒng)之間沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范,但通過(guò)為數(shù)據(jù)交互編寫專用腳本,以使被提取數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌绦虻臄?shù)據(jù)庫(kù)能理解的格式,這樣也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交換,但是這種方案同樣存在諸多弊端:
軟件升級(jí)需重新編寫腳本,費(fèi)時(shí)費(fèi)錢
大多數(shù)廠商也確實(shí)提供了應(yīng)用程序界面(API)存取數(shù)據(jù),然而,API往往是專用接口并且要求專業(yè)知識(shí),每次當(dāng)軟件升級(jí)時(shí),必須重新編寫腳本,這樣做既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢.
不適應(yīng)多個(gè)軟件間的互操作
這種解決方案通常針對(duì)兩個(gè)軟件間的互操作,通常是由兩個(gè)廠商合作提供一致的數(shù)據(jù)接口,編寫點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的腳本.然而,如果增加第三個(gè)應(yīng)用程序,也要使用它們的數(shù)據(jù),就得分別編寫與這兩個(gè)程序間交互的腳本,如果再增加幾個(gè),就會(huì)更加復(fù)雜.
2.3 建立教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想的提出
缺少互操作規(guī)范,導(dǎo)致了上述問(wèn)題,而目前的解決方案又不能很好的解決問(wèn)題,那么,當(dāng)務(wù)之急,就是建立一種教育管理信息系統(tǒng)之間互操作的規(guī)范.
那么,對(duì)系統(tǒng)之間的互操作建立規(guī)范具有可行性嗎 如果可行,應(yīng)該如何操作呢 針對(duì)這些問(wèn)題,我們進(jìn)行了廣泛的調(diào)研,終于從美國(guó)的學(xué)?；ゲ僮骺蚣躍IF(Schools Interoperability Framework)中找到了答案.
SIF是由美國(guó)一些企業(yè),組織發(fā)起的,針對(duì)美中學(xué)小學(xué)不同的學(xué)校管理軟件間互操作問(wèn)題建立的一種解決方案.SIF的任務(wù)是為各種各樣的教育軟件提供互操作,也就是能夠使不同的軟件方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)共享,交換與更新.通過(guò)使用XML定義共同遵循的數(shù)據(jù)對(duì)象(如學(xué)生,教師)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,就可以方便的進(jìn)行軟件間的互操作.如果學(xué)校使用的軟件都支持SIF和XML,那么學(xué)校就可以針對(duì)不同的任務(wù)選擇合適的應(yīng)用程序.通過(guò)在一種應(yīng)用程序中插接另一種應(yīng)用程序模塊,還能創(chuàng)建更加靈活,強(qiáng)大的解決方案.利用XML這樣的中間格式,每個(gè)應(yīng)用程序都能維護(hù)自己的格式,只要它簡(jiǎn)便,精確地把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成XML格式,或由XML格式轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù).
通過(guò)對(duì)SIF的互操作機(jī)制的深入研究,我們發(fā)現(xiàn),這種解決思路完全適用于解決我國(guó)教育管理信息系統(tǒng)的互操作問(wèn)題,除了在數(shù)據(jù)對(duì)象的定義方面,由于國(guó)情不同不能照搬之外,SIF的框架結(jié)構(gòu)和報(bào)文規(guī)范都可以為我們提供極大的參考.
參照學(xué)校互操作框架(SIF)解決問(wèn)題的思路,我們提出了建立我國(guó)教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想.
3 教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的描述
教育管理信息系統(tǒng)互操作框架(Education Management Information Interoperability Framework),簡(jiǎn)稱EMIF,是我們針對(duì)教育管理信息系統(tǒng)互操作問(wèn)題提出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案.該方案是通過(guò)制定EMIF規(guī)范,根據(jù)規(guī)范建立教育管理信息系統(tǒng)的互操作框架,并通過(guò)規(guī)范化的操作,實(shí)現(xiàn)教育管理信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換.
那么,互操作框架為什么能夠解決不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的問(wèn)題 它看起來(lái)是什么樣的 它的內(nèi)部機(jī)制如何 這一框架應(yīng)該如何建立呢 這些就是下文將要回答的問(wèn)題.
3.1 XML在EMIF中的作用
通常,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不同的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換需要編寫腳本來(lái)實(shí)現(xiàn),那是因?yàn)闆](méi)有一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)的,格式獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式存在.XML語(yǔ)言恰恰正是這樣一種語(yǔ)言,不但與平臺(tái)無(wú)關(guān),而且還可以定制行業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)簽,非常適合作為一種獨(dú)立的數(shù)據(jù)交換格式.利用XML的這些優(yōu)點(diǎn),可以建立教育管理信息系統(tǒng)的XML數(shù)據(jù)交換格式,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不同的系統(tǒng)之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,只要先轉(zhuǎn)換成符合EMIF的XML格式,就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換了.不同的應(yīng)用系統(tǒng)要做的就是如何將自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合EMIF的XML數(shù)據(jù),或?qū)ML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為自己的數(shù)據(jù).
3.2 EMIF的體系結(jié)構(gòu)
EMIF是一種分布式聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),它的基本結(jié)構(gòu)是通過(guò)一臺(tái)區(qū)域集成服務(wù)器(ZIS)將一個(gè)區(qū)域內(nèi)的各個(gè)管理子系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái).各個(gè)子系統(tǒng)都創(chuàng)建各自的代理程序作為系統(tǒng)與ZIS的接口,代理程序之間并不直接通信,而是通過(guò)ZIS間接通信,ZIS是所有代理程序的集成點(diǎn).ZIS和代理程序都使用EMIF規(guī)定的XML詞匯,作為數(shù)據(jù)傳輸與互操作的語(yǔ)言.
舉一個(gè)典型事例,在一個(gè)學(xué)校內(nèi),SIF使得不同廠商開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序彼此相連,這些應(yīng)用程序包括學(xué)生管理系統(tǒng),教務(wù)管理系統(tǒng),人事管理系統(tǒng),圖書館管理系統(tǒng)等,每個(gè)程序都有一個(gè)廠商提供的接口程序叫做"代理".由于同一個(gè)學(xué)校共同使用這些應(yīng)用程序,因此使這些程序成為一個(gè)邏輯上實(shí)體有著非常重要的意義.這個(gè)實(shí)體看作是由一個(gè)ZIS控制下的一個(gè)"區(qū)域(Zone)"(見(jiàn)圖1).EMIF可以有多個(gè)區(qū)域,各個(gè)區(qū)域的ZIS互聯(lián)可以使不同區(qū)域間實(shí)現(xiàn)互操作.
盡管EMIF可以有不同的區(qū)域,但大量應(yīng)用程序之間需要共享數(shù)據(jù)這一點(diǎn)卻是相同的.EMIF在執(zhí)行上不考慮它的組成成員的復(fù)雜性,不管有多少個(gè)應(yīng)用程序,都是由一臺(tái)區(qū)域集成服務(wù)器(Zone Integration Server ,簡(jiǎn)稱ZIS)將各個(gè)應(yīng)用程序相連.每個(gè)應(yīng)用程序需要?jiǎng)?chuàng)建各自的代理程序,用來(lái)與ZIS通信.ZIS和代理都支持EMIF規(guī)定的XML詞匯和語(yǔ)法,通過(guò)一種叫做"報(bào)文"的XML文檔的傳遞進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.
3.3 EMIF互操作機(jī)制
EMIF內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)之間的互操作主要實(shí)現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)交換的功能:
一個(gè)子系統(tǒng)獲取另一個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù).
一個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化時(shí),其他共享其數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)也得到更新.
EMIF根據(jù)這兩類功能創(chuàng)建了兩類數(shù)據(jù)傳遞模式.一個(gè)是"請(qǐng)求與應(yīng)答模式",想要獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)向ZIS發(fā)出請(qǐng)求報(bào)文,ZIS傳遞給可以提供數(shù)據(jù)的系統(tǒng),該系統(tǒng)向ZIS發(fā)回相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文,ZIS再將其返回給數(shù)據(jù)的請(qǐng)求者.另一個(gè)是"發(fā)布與預(yù)約模式",一個(gè)系統(tǒng)向ZIS發(fā)出"預(yù)約"報(bào)文,預(yù)約某數(shù)據(jù)的更新信息,當(dāng)被預(yù)約的數(shù)據(jù)所在系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新時(shí),該系統(tǒng)要向ZIS發(fā)布"事件"報(bào)文,ZIS迅速將事件報(bào)文發(fā)送給預(yù)約者,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速更新.
事實(shí)上,并不是任何子系統(tǒng)都可以隨意獲得另一個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及其更新信息,每個(gè)系統(tǒng)在加入EMIF時(shí)都需要經(jīng)過(guò)注冊(cè),通過(guò)發(fā)出"注冊(cè)"報(bào)文,注冊(cè)自己在該區(qū)域惟一的標(biāo)識(shí)符(ID).如果決定將自己的數(shù)據(jù)給別人共享,還必須發(fā)出"提供"報(bào)文,聲明自己可提供的數(shù)據(jù).
可見(jiàn),EMIF需要定義多種類型的報(bào)文,除了上面涉及到的報(bào)文,還要定義確認(rèn)報(bào)文是否接受的"通知"報(bào)文,定義取消注冊(cè)的報(bào)文,取消提供數(shù)據(jù)的報(bào)文.還有一種叫做"系統(tǒng)控制"的報(bào)文,該報(bào)文與別的報(bào)文不同,它本身并不攜帶數(shù)據(jù)信息,只包含子報(bào)文,這些子報(bào)文用來(lái)表示報(bào)文的發(fā)出者是否處于工作狀態(tài),是否可以處理報(bào)文等,以便接收者控制是否向它繼續(xù)發(fā)送報(bào)文.EMIF定義的基本報(bào)文共11種.
由于不同類型報(bào)文的處理是不同的,因此EMIF必須定義報(bào)文處理協(xié)議,以使不同報(bào)文表達(dá)的含義能夠被正確的理解與反饋.同時(shí),為了保證報(bào)文傳遞的安全性,身份驗(yàn)證,加密保護(hù),訪問(wèn)權(quán)限控制等手段的運(yùn)用也是EMIF的重要內(nèi)容.作為報(bào)文的承載內(nèi)容的數(shù)據(jù)對(duì)象和事件對(duì)象的規(guī)定,以及報(bào)文的XML格式的規(guī)定,更是EMIF規(guī)范中不可或缺的組成部分.
綜上所述,完整的EMIF規(guī)范應(yīng)該包含以上涉及的所有內(nèi)容,主要可以分為體系結(jié)構(gòu)規(guī)范,報(bào)文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范.
3.4 EMIF的實(shí)施辦法
要通過(guò)EMIF實(shí)現(xiàn)教育管理信息系統(tǒng)的互操作,需要開(kāi)展以下工作:
(1)制定一整套教育管理互操作規(guī)范,包括EMIF體系結(jié)構(gòu),報(bào)文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范.
(2)將一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)管理系統(tǒng)共同組成一個(gè)EMIF區(qū)域,開(kāi)發(fā)一個(gè)作為中介的區(qū)域集成服務(wù)系統(tǒng)(ZIS).
(3)開(kāi)發(fā)各個(gè)應(yīng)用程序的代理程序,代理的功能是能夠?qū)⒏髯缘臄?shù)據(jù)對(duì)象轉(zhuǎn)換為EMIF定義的XML報(bào)文格式,并能夠讀懂XML報(bào)文,根據(jù)報(bào)文內(nèi)容更新數(shù)據(jù).
完成這些工作之后,才能按照EMIF規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)之間的互操作.由此可見(jiàn),制定規(guī)范還只是解決互操作問(wèn)題的第一步.目前我們的工作就是首先制定這樣一個(gè)規(guī)范.
那么EMIF規(guī)范究竟應(yīng)該怎樣制定呢 下面我們將分別就EMIF體系結(jié)構(gòu)規(guī)范,報(bào)文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范的內(nèi)容來(lái)闡述我們對(duì)EMIF規(guī)范內(nèi)容的設(shè)想.
4 EMIF體系結(jié)構(gòu)規(guī)范
根據(jù)前面對(duì)EMIF體系結(jié)構(gòu)的分析可以看出,EMIF的體系結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放性的概念模型.由一臺(tái)ZIS將一個(gè)區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),通過(guò)ZIS與各子系統(tǒng)的代理之間的報(bào)文傳遞實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換.各個(gè)EMIF區(qū)域之間的ZIS聯(lián)網(wǎng),通過(guò)ZIS之間報(bào)文的傳遞,實(shí)現(xiàn)區(qū)域間數(shù)據(jù)的交換.經(jīng)過(guò)這樣的擴(kuò)展,EMIF的范圍可以小到學(xué)校,大到省市,甚至國(guó)家,只要遵循EMIF的規(guī)定,都可以成為框架的一部分,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的共享與互操作.
4.1 EMIF框架內(nèi)的子系統(tǒng)劃分
雖然我們說(shuō)過(guò)EMIF不去考慮組成一個(gè)區(qū)域的子系統(tǒng)究竟有哪些,但對(duì)可能存在的子系統(tǒng)做出基本的劃分還是很有必要的.由于EMIF的最終目的是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,那么統(tǒng)一的XML數(shù)據(jù)對(duì)象格式是交換的前提,而要確定統(tǒng)一數(shù)據(jù)對(duì)象,首先要確定數(shù)據(jù)對(duì)象的種類,這就需要先按照功能對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行分類,進(jìn)而確定每類子系統(tǒng)使用的主要的數(shù)據(jù)對(duì)象.另外,子系統(tǒng)的劃分有利于形成制定XML數(shù)據(jù)規(guī)范的工作組,同一類子系統(tǒng)的創(chuàng)建者可以成立一個(gè)工作組,制定相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)象.
參考SIF工作組的劃分,同時(shí)在對(duì)我國(guó)EMIS系統(tǒng)組成的調(diào)研基礎(chǔ)上,我們初步提出了一個(gè)高等學(xué)校EMIS的體
系結(jié)構(gòu)參考模型(見(jiàn)圖2),作為學(xué)校區(qū)域內(nèi)的EMIF子系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ).這種分類是否科學(xué)還有待繼續(xù)討論.
4.2 EMIF的基本概念
EMIF涉及的基本概念主要包括:數(shù)據(jù)對(duì)象,事件對(duì)象的概念,數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?加密保護(hù),身份驗(yàn)證,訪問(wèn)控制等等.
4.2.1 對(duì)象與報(bào)文的概念
在EMIF中,"對(duì)象"與"報(bào)文"是兩個(gè)最基本的概念,這也是EMIF的核心.
"對(duì)象"包括數(shù)據(jù)對(duì)象和事件對(duì)象.EMIF中可以交換的數(shù)據(jù)是通過(guò)一系列數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行定義的.數(shù)據(jù)對(duì)象是定義可由一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序管理的信息語(yǔ)義的模式.例如,StudentPersonal(學(xué)生個(gè)人數(shù)據(jù)),StudentschoolEnrollment(學(xué)生入學(xué)注冊(cè)),以及School(學(xué)校)都是數(shù)據(jù)對(duì)象.這些數(shù)據(jù)對(duì)象通過(guò)XML方式表示.事件對(duì)象簡(jiǎn)稱"事件",它表示對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象所定義信息的更改.例如,StudentAdd/Delet/Change(學(xué)生添加/刪除/更改)事件可以是作用于StudentPersonal數(shù)據(jù)的動(dòng)作,StudentschoolEnrollmentAdd/Delet/Change是StudentschoolEnrollment對(duì)象可能發(fā)生的動(dòng)作,SchoolAdd/Delet/Change事件作用于School對(duì)象,以此類推.
"報(bào)文"報(bào)文可以看作是數(shù)據(jù)對(duì)象和事件對(duì)象的載體,數(shù)據(jù)對(duì)象和事件對(duì)象必須放在報(bào)文中才能夠傳遞.報(bào)文同樣使用XML元素和屬性來(lái)表示.
4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?br />
EMIF框架內(nèi)系統(tǒng)之間的互操作的目的是各子系統(tǒng)能夠交換與使用彼此的數(shù)據(jù),那么一方面是獲得對(duì)方的數(shù)據(jù),另一方面是獲得數(shù)據(jù)后,需要隨時(shí)得到數(shù)據(jù)的更新信息,因此,EMIF的數(shù)據(jù)傳輸相應(yīng)就產(chǎn)生了以下兩種模式.
(1)請(qǐng)求與應(yīng)答模式
當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序(即"請(qǐng)求者")想要從一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象那里收集數(shù)據(jù)時(shí),首先需要發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文給ZIS.這個(gè)請(qǐng)求中可以指定數(shù)據(jù)的提供者(即某個(gè)應(yīng)用程序服務(wù)器),也可以不指定.如果報(bào)文中沒(méi)有指定提供者,那么ZIS也可以為這一數(shù)據(jù)請(qǐng)求尋找默認(rèn)的提供者.任何應(yīng)用程序服務(wù)器都可以成為數(shù)據(jù)的提供者,但首先必須向ZIS進(jìn)行登記.而一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象只能有一個(gè)數(shù)據(jù)提供者,因此,先登記的程序可以搶先成為某數(shù)據(jù)提供者.想要提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序代理首先使用登記報(bào)文(EMIF-Register)在ZIS中登記,得到一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)符,然后使用提供報(bào)文(EMIF-Provide),將自己可以提供的數(shù)據(jù)對(duì)象告知ZIS,經(jīng)過(guò)ZIS的確認(rèn),可以成為該數(shù)據(jù)的提供者.ZIS在收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí),根據(jù)已有的登記可以迅速找到數(shù)據(jù)的提供者,將數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送給數(shù)據(jù)提供者.提供者也要將應(yīng)答報(bào)文(EMIF-Response)返回給ZIS,然后再由ZIS將應(yīng)答報(bào)文傳遞給最初發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求的應(yīng)用程序.
舉一個(gè)例子,假定一個(gè)學(xué)校內(nèi)的EMIF框架中包含學(xué)生管理系統(tǒng),圖書館管理系統(tǒng)以及教學(xué)管理系統(tǒng),如果后兩個(gè)系統(tǒng)需要從前一個(gè)系統(tǒng)獲取學(xué)生信息的數(shù)據(jù),那么他們?nèi)咧g的報(bào)文傳遞過(guò)程是這樣的(見(jiàn)圖3):
①登記:各系統(tǒng)的代理向ZIS發(fā)出登記報(bào)文,進(jìn)行注冊(cè),具有了各自的ID.
②代理3向ZIS發(fā)出"提供"報(bào)文,成為某數(shù)據(jù)對(duì)象的提供者(Provider), Provider是該數(shù)據(jù)對(duì)象默認(rèn)的應(yīng)答者(Responder).
③代理1和代理2 分別發(fā)出各自的請(qǐng)求報(bào)文,請(qǐng)求獲得某數(shù)據(jù)對(duì)象.
④ZIS根據(jù)已登記的提供者名單,找到數(shù)據(jù)的提供
者為代理3,將請(qǐng)求報(bào)文發(fā)送給該代理3.
⑤代理3分別根據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文的內(nèi)容,返回相應(yīng)的兩個(gè)應(yīng)答報(bào)文,送回ZIS,ZIS再將其轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求者.
(2)發(fā)布與預(yù)約模式
代理程序可以通過(guò)發(fā)布關(guān)于EMIF數(shù)據(jù)對(duì)象的添加,改變,刪除的事件報(bào)文來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的更新信息.如果其他應(yīng)用程序需要隨時(shí)得到這些更新信息,就需要由代理程序進(jìn)行預(yù)約.預(yù)約的方法就是發(fā)出一個(gè)或多個(gè)預(yù)約報(bào)文(EMIF-Subscribe)給ZIS.每當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)布事件后,ZIS都會(huì)將這一事件按照預(yù)約清單將這一事件發(fā)送給每個(gè)預(yù)約程序.這一更新數(shù)據(jù)的過(guò)程稱為事件報(bào)告生成.
在上例中,數(shù)據(jù)更新的過(guò)程是這樣的(見(jiàn)圖4):
①代理1和代理2分別預(yù)約代理3中的某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象;
②代理3中的數(shù)據(jù)對(duì)象的值發(fā)生改變時(shí),會(huì)向ZIS發(fā)出一個(gè)表示數(shù)據(jù)變化的事件報(bào)文(EMIF-Event).
③ZIS根據(jù)數(shù)據(jù)的預(yù)約情況將該事件報(bào)文傳遞給相應(yīng)的預(yù)約者.
4.2.3 安全保障策略
EMIF的安全保障策略用來(lái)保護(hù)報(bào)文傳遞的安全,提供數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限等.主要有四個(gè)方面:加密保護(hù)(Encryption),身份驗(yàn)證(Authentication),有效性驗(yàn)證(Validation),以及訪問(wèn)控制(Access Control).
加密保護(hù)提供了這樣一種機(jī)制:只有特定的發(fā)送者和接收者可以看到報(bào)文的內(nèi)容.EMIF為代理提供的加密途徑是:代理在報(bào)文中告訴ZIS,它與ZIS之間通信要達(dá)到何種加密級(jí)別,ZIS的執(zhí)行必須保證該報(bào)文的傳遞途徑必須達(dá)到這種加密級(jí)別,而不去考慮使用何種加密方式.加密級(jí)別分為5個(gè)等級(jí),分別規(guī)定各級(jí)別的加密要求.
身份驗(yàn)證的作用主要是確保報(bào)文的作者是實(shí)際的作者,它可以避免區(qū)域外的代理偽造報(bào)文來(lái)改變EMIF數(shù)據(jù).為代理提供的身份驗(yàn)證的途徑與加密保護(hù)的途徑類似,同樣是在報(bào)文中指出需要達(dá)到的身份驗(yàn)證級(jí)別,由ZIS確保該驗(yàn)證級(jí)別的實(shí)現(xiàn).
EMIF報(bào)文的有效性驗(yàn)證是保證報(bào)文能夠正確識(shí)別的前提.有效的報(bào)文是符合EMIF報(bào)文規(guī)范的XML文檔.由于EMIF報(bào)文規(guī)范會(huì)隨著報(bào)文種類的增加以及報(bào)文內(nèi)容的改變做出新的調(diào)整,發(fā)布新的版本,因此代理程序和ZIS必須在報(bào)文中標(biāo)識(shí)出使用報(bào)文規(guī)范的版本.我們計(jì)劃在EMIF規(guī)范的1.0版本中,根據(jù)EMIF報(bào)文規(guī)范的XML 文檔類型定義(DTD)進(jìn)行有效性驗(yàn)證.
EMIF還將對(duì)不同應(yīng)用程序的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行控制.例如,一個(gè)EMIF管理員可以決定哪些應(yīng)用程序可以加入EMIF,它們可以提供或請(qǐng)求哪些數(shù)據(jù)對(duì)象,可以發(fā)布或預(yù)約哪些事件.
這些策略的具體實(shí)現(xiàn)方法會(huì)在EMIF的報(bào)文規(guī)范中詳細(xì)說(shuō)明.
4.3 EMIF體系結(jié)構(gòu)
這一部分應(yīng)該主要闡明EMIF的基本結(jié)構(gòu),對(duì)代理和ZIS命名的規(guī)定,數(shù)據(jù)對(duì)象,報(bào)文標(biāo)識(shí)符的規(guī)定,代理應(yīng)該具備的功能以及ZIS應(yīng)該具備的功能等等.
EMIF的基本結(jié)構(gòu),前文已經(jīng)闡述的很多,這里不再贅述.
對(duì)代理和ZIS命名的要求是:對(duì)于ZIS,要反映地區(qū)的名稱,對(duì)于代理,既要反映地區(qū)的名稱,又要反映應(yīng)用程序的功能.無(wú)論數(shù)據(jù)對(duì)象還是報(bào)文,必須有一個(gè)惟一的標(biāo)識(shí)符來(lái)指代.我們將在規(guī)范中規(guī)定產(chǎn)生表示符的具體方法.
代理的功能應(yīng)該主要包括:與ZIS建立連接,向ZIS提供事件信息,對(duì)數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行反饋,根據(jù)事件報(bào)文更新系統(tǒng)數(shù)據(jù),支持身份驗(yàn)證與加密保護(hù).ZIS的基本功能主要應(yīng)該包括:對(duì)代理或其他ZIS進(jìn)行注冊(cè),建立訪問(wèn)控制列表,建立提供者與預(yù)約者數(shù)據(jù)庫(kù),提供報(bào)文隊(duì)列服務(wù)等.
5 EMIF報(bào)文規(guī)范
如上文所述,系統(tǒng)之間的互操作是通過(guò)報(bào)文的傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)的.這就涉及到兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是報(bào)文如何傳遞,二是報(bào)文如何制作.關(guān)于報(bào)文傳遞,需要制定報(bào)文處理協(xié)議,即對(duì)不同的報(bào)文,應(yīng)該執(zhí)行怎樣的處理程序;關(guān)于報(bào)文如何制作,需要規(guī)定報(bào)文的格式.
5.1 報(bào)文處理協(xié)議
報(bào)文處理協(xié)議是對(duì)報(bào)文傳遞過(guò)程中對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理的規(guī)則,EMIF框架內(nèi)的ZIS和所有應(yīng)用程序都應(yīng)該遵循這些協(xié)議.這些協(xié)議主要有:
資格驗(yàn)證:剛收到報(bào)文時(shí),首先要驗(yàn)證該代理是否有獲得報(bào)文所要求數(shù)據(jù)的資格.
注冊(cè):任何一個(gè)代理在使用EMIF前都要先進(jìn)行注冊(cè),默認(rèn)的傳輸協(xié)議是HTTP協(xié)議,如果該代理想要使用其他傳輸協(xié)議,也可在注冊(cè)報(bào)文中聲明,ZIS將在與之通信時(shí)使用所需協(xié)議.
數(shù)據(jù)提供聲明:一個(gè)代理要想讓某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象為其他程序所共享,需要向ZIS發(fā)出提供報(bào)文(EMIF_Provide),如果想取消該數(shù)據(jù)對(duì)象的共享,可以使用取消提供報(bào)文(EMIF_Unprovide).
數(shù)據(jù)預(yù)約:如果一個(gè)代理需要得到某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象隨時(shí)更新的信息,則首先要向ZIS發(fā)出預(yù)約報(bào)文,登記預(yù)約的數(shù)據(jù)對(duì)象.如果要取消預(yù)約,則使用取消預(yù)約報(bào)文(EMIF_Unsubscription).
事件報(bào)告:如果一個(gè)代理程序的某一數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生了變化,需要向ZIS發(fā)出事件報(bào)文(EMIF_Event)表明該對(duì)象的變化,這樣ZIS才可以根據(jù)預(yù)約情況及時(shí)將該報(bào)文傳遞給需要知道這一變化的代理程序.
請(qǐng)求協(xié)議:代理程序可以通過(guò)請(qǐng)求報(bào)文(EMIF_Request)向ZIS提出對(duì)某種信息的索取需要,如果該報(bào)文中指明了對(duì)方代理的標(biāo)識(shí)符,則ZIS可以在驗(yàn)證資格通過(guò)后將報(bào)文傳遞給對(duì)方代理,如果報(bào)文中并未指出代理的標(biāo)識(shí)符,則ZIS可以根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行檢索,查出可提供該數(shù)據(jù)的代理,然后以同樣的方式進(jìn)行處理.
應(yīng)答協(xié)議:一旦一個(gè)請(qǐng)求被送到了相應(yīng)的代理那里,這個(gè)代理首先要檢查報(bào)文中的EMIF版本信息(EMIF_Version元素) 和最大緩存值( EMIF_MaxBufferSize元素)的信息.如果該代理不能返回以該EMIF版本描述的數(shù)據(jù)對(duì)象,那么它將立即返回一個(gè)包含錯(cuò)誤信息(EMIF_Error 元素)的通知報(bào)文(EMIF_Ack),以通知請(qǐng)求方.同樣,如果該代理要返回的數(shù)據(jù)對(duì)象的大小超過(guò)了請(qǐng)求方所能接納的最大值(即EMIF_MaxBufferSize的值),也會(huì)用通知報(bào)文進(jìn)行通知.
5.2 報(bào)文格式規(guī)范
報(bào)文格式規(guī)范是對(duì)各種報(bào)文XML文檔的DTD的規(guī)定,關(guān)于DTD的內(nèi)容將在數(shù)據(jù)規(guī)范中進(jìn)行介紹.在EMIF中報(bào)文的種類繁多,在系統(tǒng)互操作中擔(dān)負(fù)著重要的使命,其中最基本的報(bào)文有11個(gè),它們是EMIF-Ack,EMIF-Event,EMIF-Provide,EMIF-Register,EMIF-Request,EMIF-Response,EMIF-Subscribe,EMIF-SystemControl,EMIF-Unprovide,EMIF-Unregister,EMIF-Unsubscribe.任何報(bào)文都提供報(bào)文的名稱空間,報(bào)文名稱,報(bào)文來(lái)源,發(fā)送時(shí)間等.
通過(guò)使用這些報(bào)文來(lái)進(jìn)行上文所介紹的數(shù)據(jù)請(qǐng)求與獲取,數(shù)據(jù)更新等操作.報(bào)文SIF_Event可以用來(lái)傳遞事件對(duì)象,SIF-Ack用來(lái)通知一個(gè)請(qǐng)求是否成功執(zhí)行, SIF-Provide用來(lái)公布可提供的數(shù)據(jù)對(duì)象,SIF-Register向ZIS進(jìn)行注冊(cè)登記,SIF-Request用來(lái)向一個(gè)代理程序發(fā)出獲取數(shù)據(jù)對(duì)象信息的請(qǐng)求,SIF-Response用來(lái)對(duì) SIF-Request報(bào)文進(jìn)行回復(fù),SIF-Subscribe用來(lái)預(yù)約事件對(duì)象. EMIF-SystemControl 用來(lái)控制一個(gè)EMIF節(jié)點(diǎn)和另一個(gè)EMIF節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流.EMIF-Unprovide 與EMIF-Provide作用相反,用來(lái)取消可提供的數(shù)據(jù)對(duì)象.EMIF-Unregister 用來(lái)取消注冊(cè).EMIF-Unsubscribe 用來(lái)取消預(yù)約.
6 EMIF數(shù)據(jù)規(guī)范
我們知道,EMIF報(bào)文中承載的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)對(duì)象和事件對(duì)象,那么數(shù)據(jù)以何種形式包裝,數(shù)據(jù)對(duì)象的結(jié)構(gòu)如何,就是報(bào)文規(guī)范必須明確定義的內(nèi)容了.雖然我們定義的數(shù)據(jù)對(duì)象是任何EMIF組件(包括ZIS和應(yīng)用程序及其代理)都可以使用的,但是,一般情況是,某類應(yīng)用程序主要使用某些數(shù)據(jù).因此,根據(jù)應(yīng)用程序的不同功能,對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行分類也是很有必要的.當(dāng)然,對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō),選擇使用哪些數(shù)據(jù)對(duì)象是它們自己的自由.
我們初步把數(shù)據(jù)對(duì)象分為十大類:學(xué)生信息,教職工信息,學(xué)習(xí)對(duì)象信息(教材,課件等軟件資源),基建信息,科研信息,財(cái)務(wù)信息,校產(chǎn)信息,學(xué)校綜合信息,其他信息.
然后要做的是選出每一類中典型的數(shù)據(jù)對(duì)象,對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的Schema進(jìn)行定義.
一般來(lái)說(shuō),Schema描述了XML文件的數(shù)據(jù)模型,即在有效的XML文件中的標(biāo)記和字符數(shù)據(jù)的排列.Schema用兩種辦法建立數(shù)據(jù)模型:第一,為文件建立內(nèi)容模型,即定義元素的順序和元素的嵌套;第二,建立文件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型.目前有兩種建立數(shù)據(jù)模型的辦法,一種是DTD的方式,這是一種與XML語(yǔ)法規(guī)則不同的方式,另一種是XML Schema的方式,這種方式還是使用XML的語(yǔ)法.前者相對(duì)簡(jiǎn)潔,但后者的可擴(kuò)展性更強(qiáng),是今后發(fā)展的趨勢(shì).經(jīng)比較,我們?cè)谀壳斑€是使用DTD的方式,如果需要,以后還可以轉(zhuǎn)換成XML Schema的方式.
在本規(guī)范中,并不是直接給出每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的DTD,而是用簡(jiǎn)單易懂的表格表示數(shù)據(jù)對(duì)象的Schema.
在制定數(shù)據(jù)對(duì)象規(guī)范時(shí),必須堅(jiān)持以下幾個(gè)原則:
(1)選擇出的數(shù)據(jù)對(duì)象具有代表性,在數(shù)據(jù)共享方面有現(xiàn)實(shí)意義.
(2)數(shù)據(jù)對(duì)象的Schema既要有很強(qiáng)的可操作性,又要有很好的擴(kuò)展性.
(3)數(shù)據(jù)對(duì)象的選擇既要符合我國(guó)國(guó)情,又要有國(guó)際通用性.
(4)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的確定需要經(jīng)過(guò)多方審定,保證其實(shí)用性.
可見(jiàn),EMIF的數(shù)據(jù)規(guī)范的制定是一項(xiàng)很大的工程,需要從事教育管理系統(tǒng)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)的各方人士的共同努力.美國(guó)EMIF的數(shù)據(jù)規(guī)范就是由上百家公司,協(xié)會(huì),社會(huì)團(tuán)體組織等經(jīng)過(guò)幾年的研究與實(shí)踐共同制定的.
目前,我們對(duì)EMIF數(shù)據(jù)規(guī)范的建立還處在起步階段,還有待更多團(tuán)體與個(gè)人參與到規(guī)范的制定中來(lái).
7 結(jié)論
教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的建立,對(duì)于教育領(lǐng)域內(nèi)的資源共享,教育管理信息的獲取,教育資源的節(jié)約,乃至教育的發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步,都將有廣泛而深遠(yuǎn)的意義.然而,從設(shè)想到實(shí)施還有一段很長(zhǎng)的路要走,我們希望有更多的企業(yè),學(xué)校,組織加入到EMIF規(guī)范的制定中來(lái),參與EMIF區(qū)域的搭建,共同實(shí)現(xiàn)不同教育管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與交換.
有人對(duì)SIF的出現(xiàn)曾經(jīng)評(píng)論道:"SIF的出現(xiàn),將掀起一場(chǎng)信息存儲(chǔ),訪問(wèn),更新,傳遞方式的革命,并將明顯減輕學(xué)校人力資源和財(cái)政管理的負(fù)擔(dān)",我們希望,EMIF作為SIF在中國(guó)本地化的產(chǎn)物,也能擔(dān)負(fù)歷史的重任,為教育管理信息系統(tǒng)的發(fā)展提供一個(gè)新的空間.