文/梁正和

1990年，美國克萊蒙特大學(xué)（Claremont Graduate University）學(xué)者Kenneth C. Green發(fā)起了一個名為“The Campus Computing Project”的項目。這個項目的最初目的之一是研究在高等院校中應(yīng)用管理信息系統(tǒng)。這個項目的第二個目的是研究個人電腦在高校教學(xué)和科研等方面的應(yīng)用。隨著時間的推移、信息技術(shù)的進步和人們對教育信息化認識的加深，Kenneth C. Green的項目所專注的問題也在慢慢地發(fā)生變化。這種思想真正得到體現(xiàn)是在20世紀末全球數(shù)字化潮流中，“數(shù)字化校園”進入了教育技術(shù)的研究領(lǐng)域才開始的，同時，“數(shù)字化校園”也成為教育技術(shù)中最活躍的研究方向之一。

國家“十二五”教育發(fā)展綱要，單獨章節(jié)論述了教育信息化，將教育信息化提到了教育發(fā)展非常重要的位置。近年來，數(shù)字校園也成為國內(nèi)重要研究方向，許多國內(nèi)著名的高校投巨資打造數(shù)字校園系統(tǒng)，掀起了一輪數(shù)字化校園建設(shè)的新高潮。

目前高校建設(shè)數(shù)字化校園的系統(tǒng)框架可以分為兩大類：

1. 共享數(shù)據(jù)庫模式；

2. 中心數(shù)據(jù)庫模式。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫模式的問題

目前高校都或多或少存在許多已經(jīng)運行多年的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，為了新的數(shù)字化校園建設(shè)，建立一個共享數(shù)據(jù)庫，將各個系統(tǒng)中認為需要共享的數(shù)據(jù)抽取到共享數(shù)據(jù)庫中，各個系統(tǒng)通過共享數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，在共享數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上建立單點登錄、建設(shè)門戶。

這種模式在實施的過程中存在著很多問題：

1. 數(shù)據(jù)的共享是分層次的，不同角色的人員共享數(shù)據(jù)的內(nèi)容和范圍存在差異，缺乏統(tǒng)一的標準；

2. 共享數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)很難穩(wěn)定，今天我們認為不需要共享的數(shù)據(jù)，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，也許明天就需要共享，共享數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的不斷變化，導(dǎo)致軟件不斷地修改和調(diào)整；

3. 由于各個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫到共享數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步并不是實時的，因此，通過共享數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)計、查詢等操作在不考慮實時性的情況下是可以的，但是對應(yīng)用系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換來說，同步的實時性是很大的問題。

中心數(shù)據(jù)庫模式就是將所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表都建立在一個物理數(shù)據(jù)庫中，建立一個龐大的數(shù)據(jù)庫，這樣數(shù)據(jù)就不存在同步問題，不存在共享問題，所有的數(shù)據(jù)庫表對各個應(yīng)用系統(tǒng)都是可以訪問的，但是由于數(shù)字化校園的數(shù)據(jù)庫表眾多，系統(tǒng)復(fù)雜，不利于系統(tǒng)分解，有一種蛇吞象的感覺，由于系統(tǒng)過于龐大和復(fù)雜，也變得無法實施。

邏輯中心數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

目前的所有應(yīng)用系統(tǒng)從概念上都可以分為三層：1. 數(shù)據(jù)庫層；2. 企業(yè)邏輯層；3. 界面展現(xiàn)層。

邏輯中心數(shù)據(jù)庫就將多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和一個核心數(shù)據(jù)庫，通過一個中間訪問層，組成一個邏輯上是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，從界面展現(xiàn)層看就是一個數(shù)據(jù)庫，看到的只是核心數(shù)據(jù)訪問組件，由核心數(shù)據(jù)訪問組件根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)地點配置調(diào)用業(yè)務(wù)組件，訪問業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。邏輯中心數(shù)據(jù)庫與共享數(shù)據(jù)庫的不同

圖1 核心數(shù)據(jù)庫平臺

邏輯中心數(shù)據(jù)庫不同于共享數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)庫只是將校園中認為是共享的數(shù)據(jù)抽取出來，組成一個數(shù)據(jù)庫。校園中的數(shù)據(jù)共享，在不同組織層次和不同的人員角色層次，其內(nèi)容和范圍是不同的。傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)共享更準確地講應(yīng)該是數(shù)據(jù)權(quán)限，不同層次的組織、人員及角色具有不同訪問數(shù)據(jù)內(nèi)容或者范圍的權(quán)限。因此，共享數(shù)據(jù)庫的項目每天都會發(fā)生變化，這樣導(dǎo)致系統(tǒng)的代碼經(jīng)常需要修改，從而給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定性。邏輯中心數(shù)據(jù)庫是由一個核心數(shù)據(jù)庫加上多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫組成的數(shù)據(jù)中心，這個中心在邏輯上是集中的，地理上可以分散，也可以集中，從而滿足不同學(xué)校部門對數(shù)據(jù)存放的要求。在核心數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)統(tǒng)一的組織機構(gòu)、崗位、人員身份，統(tǒng)一的編碼體系，統(tǒng)一的權(quán)限體系。內(nèi)容

邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺是數(shù)字化校園的核心平臺之一，是數(shù)字化校園建設(shè)的核心和基礎(chǔ)框架。邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)的好壞，直接影響數(shù)字化校園建設(shè)的成敗。邏輯中心數(shù)據(jù)庫集中了全校各業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)，使各個業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)庫成為有機的整體。因此，數(shù)字化校園的邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺的規(guī)劃對建設(shè)高標準的數(shù)字化校園系統(tǒng)具有舉足輕重作用。

邏輯中心數(shù)據(jù)庫由一個核心數(shù)據(jù)庫和多個覆蓋校園主要業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫組成的數(shù)據(jù)中心及許多中間件服務(wù)器組成。其建設(shè)內(nèi)容包括：

1. 完成對全校包括人事、科技、教務(wù)、研究生、學(xué)工、資產(chǎn)、后勤等主要業(yè)務(wù)的工作流和數(shù)據(jù)流的分析；

2. 分析中心數(shù)據(jù)庫和輔助教學(xué)及教學(xué)資源的關(guān)系，中心數(shù)據(jù)庫要對教學(xué)資源的訪問權(quán)限統(tǒng)一管理；

3. 在學(xué)校業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)上，規(guī)劃中心數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)；

4. 對中心數(shù)據(jù)庫中的核心數(shù)據(jù)庫、所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫進行詳細規(guī)劃設(shè)計；

5. 完成統(tǒng)一的權(quán)限體系設(shè)計，統(tǒng)一的權(quán)限體系包括功能權(quán)限、操作權(quán)限、數(shù)據(jù)權(quán)限，建立統(tǒng)一的權(quán)限模型；

6. 建立統(tǒng)一的編碼體系，包括國家規(guī)定編碼標準、校內(nèi)編碼、統(tǒng)一詞匯定義、統(tǒng)一的組織機構(gòu)及崗位等。

在完成邏輯中心數(shù)據(jù)庫物理及邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，選擇數(shù)據(jù)庫平臺，完成邏輯中心數(shù)據(jù)庫部署。

圖2 基于規(guī)則庫的統(tǒng)一權(quán)限模型

圖3 統(tǒng)一權(quán)限模型的協(xié)作過程

框架

邏輯中心數(shù)據(jù)庫是由核心數(shù)據(jù)庫、核心應(yīng)用中間件服務(wù)、多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫及業(yè)務(wù)應(yīng)用中間件服務(wù)器所組成的分布式中心數(shù)據(jù)庫平臺。核心數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫可以是集中的，也可以是分散的，是一個邏輯上數(shù)據(jù)中心，是數(shù)據(jù)訪問、處理中心。其架構(gòu)如圖1所示。

核心數(shù)據(jù)庫是邏輯中心數(shù)據(jù)庫的核心，在整個邏輯中心數(shù)據(jù)庫中起到了中央控制的作用。核心數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容包括：

1. 數(shù)字化校園的框架體系模型；

2. 數(shù)字化校園的所有對象詞匯定義；

3. 校園組織機構(gòu)、崗位、人員身份；

4. 數(shù)字化校園統(tǒng)一權(quán)限體系；

5. 數(shù)字化校園系統(tǒng)的所有編碼，國家標準的編碼和校內(nèi)標準的編碼；

6. 通用的工作流機制。

圖4 基于邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺數(shù)字化校園總體框架

基于規(guī)則庫細分數(shù)據(jù)訪問權(quán)限

校園組織機構(gòu)復(fù)雜，因而權(quán)限體系也比較復(fù)雜。數(shù)字化校園系統(tǒng)的權(quán)限包括功能權(quán)限、操作權(quán)限和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，建立統(tǒng)一的權(quán)限模型。權(quán)限離不開身份，因此，系統(tǒng)首先確定登錄人員的身份，根據(jù)身份按照統(tǒng)一的模型確定系統(tǒng)功能、操作及數(shù)據(jù)的權(quán)限。

建立針對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問控制的規(guī)則庫，為了靈活方便，采用XML通用語言來表達，描述對數(shù)據(jù)庫表的數(shù)據(jù)分層訪問控制及數(shù)據(jù)項的訪問控制。

并不是針對所有的數(shù)據(jù)庫表都要建立規(guī)則，而是根據(jù)需要，針對重要的需要訪問控制的數(shù)據(jù)表建立訪問控制規(guī)則。根據(jù)各種角色的工作性質(zhì)將規(guī)則庫中的規(guī)則賦予相應(yīng)的角色，一個角色對應(yīng)于多條訪問控制規(guī)則。再對系統(tǒng)中的具體用戶根據(jù)用戶的工作崗位、工作內(nèi)容、工作性質(zhì)等情況分配角色，一個用戶可以分配多個角色。統(tǒng)一的權(quán)限模型如圖2所示。

所有對邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺的訪問，首先經(jīng)過統(tǒng)一的身份認證，根據(jù)用戶的身份查詢出賦予用戶的角色，根據(jù)角色對應(yīng)規(guī)則庫中的所有規(guī)則，通過對規(guī)則的解釋確定用戶的功能權(quán)限、操作權(quán)限及數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。

數(shù)據(jù)訪問過程

邏輯中心數(shù)據(jù)庫訪問過程分為兩層：一層是業(yè)務(wù)訪問層；另一層是核心訪問層。

業(yè)務(wù)訪問層是針對具體業(yè)務(wù)的，訪問相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的組件，不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫有一組相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問組件，它們部署在相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器中，當業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫地理上分散時，不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器，如果業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫相對集中，那么不同業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)組件也可以部署在同一臺應(yīng)用服務(wù)器中。

核心訪問層就是由許多核心組件組成，調(diào)用不同的業(yè)務(wù)層組件，將獲取的數(shù)據(jù)進行各種處理如編碼轉(zhuǎn)換等之后，交給Web組件層，即用戶界面層。核心訪問層的組件從不直接和數(shù)據(jù)庫打交道，只是根據(jù)用戶界面層要求調(diào)用業(yè)務(wù)層組件，完成用戶界面層需要的數(shù)據(jù)服務(wù)。從用戶界面層只能看到核心訪問層組件，感知不到數(shù)字化校園是由多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫組成，感知到的就好像是一個數(shù)據(jù)庫，眾多的分散業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了一個邏輯上的中心。其訪問過程如圖3所示。

基于邏輯中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)字化校園框架

一個完整的數(shù)字化校園應(yīng)該是一個包括行政辦公、教學(xué)管理、科研管理、本科生管理、研究生管理、一卡通、數(shù)字化教學(xué)、數(shù)字圖書館、檔案管理、遠程教學(xué)等學(xué)校各方面業(yè)務(wù)在內(nèi)的完全集成的系統(tǒng)。所謂完全集成，就是統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一編碼體系、統(tǒng)一權(quán)限體系、統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一身份認證。

校園數(shù)字化是一個龐大的系統(tǒng)工程，信息的集成是其特點，是一個有機的整體。全校各方面信息不再是孤島，信息在哪里產(chǎn)生就在哪里進入系統(tǒng)，一個數(shù)據(jù)只有一個信息輸入源，其他地方僅是對該數(shù)據(jù)的引用。

全面采用J2EE分布式系統(tǒng)架構(gòu)，在EJB組件中封裝所有的校園系統(tǒng)處理邏輯，采用JSF、Struts、Applet、JSP等實現(xiàn)基于瀏覽器的客戶端。整個系統(tǒng)建立在邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺之上。所謂邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺就是由一個核心數(shù)據(jù)庫和多個校園業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫組成的，物理上可以分散也可以集中的校園數(shù)據(jù)中心平臺?；谶壿嬛行臄?shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一編碼體系、統(tǒng)一權(quán)限體系、統(tǒng)一門戶及統(tǒng)一身份認證。最后通過基于數(shù)據(jù)挖掘的通用報表平臺實現(xiàn)對整個校園數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計?；谥行臄?shù)據(jù)庫平臺的整個數(shù)字校園框架如圖4所示。

由一個核心數(shù)據(jù)庫和多個校園業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫組成的，物理上可以分散也可以集中的，實現(xiàn)統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一編碼體系、統(tǒng)一權(quán)限體系、統(tǒng)一門戶及統(tǒng)一身份認證的校園邏輯中心數(shù)據(jù)庫平臺，已經(jīng)成功地通過了專家認證，正在應(yīng)用到河海大學(xué)數(shù)字化校園建設(shè)之中，對河海大學(xué)整個數(shù)字化校園建設(shè)起到了很好的指導(dǎo)和參考作用。