开放SaaS产业服务平台模型与体系结构

国艳群， 韩 敏， 孙林夫

开放SaaS产业服务平台模型与体系结构

国艳群1，2， 韩 敏1， 孙林夫1

（1.西南交通大学CAD工程中心，四川成都610031；2.西南电子设备研究所，四川成都610036）

为解决企业用户对信息系统服务化、可编程等多样化需求，将开放系统设计思想与SaaS（软件即服务）平台技术相结合，提出了开放SaaS产业服务平台（OSISP）的概念，设计了产业服务平台业务架构，并对平台角色、业务集成模型进行了抽象与形式化建模；在此基础上，按照分层体系结构的设计思想，设计了由基础层、平台层、系统层、用户层以及系统管理和标准体系构成的系统体系结构.通过系统设计，将产业服务平台模型与体系结构应用于汽车供应链协同平台，提高了系统的开放性、用户参与系统建设及使用的积极性.

SaaS（软件即服务）；产业服务平台；模型；体系结构

随着现代经济的多样化、全球化发展，产业间、产业内的协同与信息交互已经离不开计算机信息系统的支持.ASP应用服务平台［1-2］和SaaS（软件即服务）协同服务平台［3-4］的研究与应用，为中小企业解决了信息系统与应用软件支撑的难题.然而，ASP和SaaS系统的开发均以平台提供商的开发为主，虽然实现了企业信息系统的快速构建，但难以满足用户实时、多样的信息系统需求［5-6］，存在“建用脱节”的问题.

文献［7］和［8］提出了基于构件的企业信息系统开发方法，文献［9］和［10］提出了基于业务流程重组建设企业信息系统的方案，文献［4］提出了SaaS平台自适应演化技术.上述解决方案在一定程度上满足了用户对信息系统的个性化需求，但均未改变以平台提供商为主的系统开发的状况.

开放SaaS产业服务平台（OSISP）是基于开放系统设计思想［11］，使企业用户既可作为系统的使用者，又可作为开发者，根据自身的需要，依托平台完成自身个性化系统的开发、部署及应用.

1 需求分析

在推行企业信息化的过程中，作为信息系统用户的企业，在规模和信息化建设能力等方面存在较大差别，不同企业对信息化平台的需求也各不相同，具体表现在个性化需求多、需求变化快以及信息系化能力等方面.为满足企业开放信息系统建设的需求，OSISP作为开放服务平台，需具备以下特性：

（1）系统可扩展.系统可在基础平台之上，通过平台提供商或用户的应用开发，不断丰富、扩展系统功能，并保持系统架构的相对稳定；

（2）服务可定制.用户可在流程、功能上按照自身的需要进行定制；

（3）用户可编程.用户可依托基础平台，通过相应的服务接口，完成企业自身个性化应用的开发、部署及维护.

本文重点围绕构建动态、开放的企业信息化服务平台开展研究，针对企业信息化的特点及开放体系结构设计要求，对平台架构进行分析与建模，并对体系结构进行细化设计.

2 平台建模

SaaS［12-13］是一种云计算［14-15］应用模式，将SaaS应用于产业服务平台构建，在提供基础信息系统服务的同时，向用户提供系统开发、部署与维护服务，并通过统一的服务接口规范、约束系统构建，逐步形成架构统一、接口规范、无缝集成、面向服务的应用系统平台，满足用户多样化与个性化需求.

2.1 平台业务架构

根据应用需求，系统业务架构可划分为平台层、系统层与用户层3层，见图1.

图1 平台业务架构设计Fig.1 Operation architecture design of the OSISP

（1）平台层.OSISP应用基础平台由平台开发者开发、维护与管理，对外提供基础应用服务与应用系统开发、部署等服务.

（2）系统层.由各类应用系统构件按照一定的业务关系组合构成，可由平台开发者开发，也可以由应用系统用户开发.

（3）用户层.包括应用系统用户与应用系统开发用户，一个用户可以既是应用系统用户，又作为应用系统开发用户开发个性化应用系统.

2.2 平台业务角色

根据业务需求分析及平台业务架构，系统业务角色可归结为构件、平台、系统和用户4类.

定义1 构件：构成平台和系统的基本组成单元，可用五元组表示为C＝（cid，cname，ctype，cserviceset，cdes）.其中，C代表构件；cid和cname分别代表构件的系统内统一标识和字符串描述的名称；ctype为用户构件或平台构件，即ctype＝＜user，system＞；cserviceset＝｛cs1，cs2，…，csi｝，为构件所提供的服务接口的集合；cdes为构件描述字符串.

定义2平台：由平台构件组成的公共服务平台，提供系统注册、部署、管理和通用业务服务，可用四元组表示为P＝（pid，pname，pcom，pserviceset）.其中，P代表平台；pid和pname分别为平台的系统内标识和字符串描述的名称；pcom＝｛pc1，pc2，…，pci｝，为平台构件的集合；pserviceset＝｛ps1，ps2，…，psi｝，代表平台提供服务的集合.

定义3系统：是指遵循平台体系规范、利用平台基础服务开发的应用系统，可用四元组表示为S＝（sid，sname，scom，sserviceset），其中，S代表应用系统，sid和sname分别代表构件的系统内统一标识和字符串描述的名称；scom＝｛sc1，sc2，…，sci｝，代表系统构件的集合；sserviceset＝｛ss1，ss2，…，ssi｝，代表系统提供服务的集合.

定义4用户：是系统开发及使用的主体，可用四元组表示为U＝（uid，uname，utype，udes）.其中，U代表用户；uid和uname分别代表用户的系统内统一标识和字符串描述的名称；utype为企业用户（开发用户）或应用用户（商业用户），即utype＝＜enterprise，cusumer＞；udes为用户描述字符串.

2.3 平台业务集成模型

按照SaaS设计理念，构件与构件、构件与平台／系统、系统与平台、系统与使用用户之间通过“服务”产生关联，下面重点就以上服务与开发关系对系统业务集成逻辑进行建模.为方便起见，定义以下3种关系的符号化描述：

（1）部署关系 是一种二元关系，记作D＾⊗，服务产生关系为

式中：Ci为构件变量；“∧”代表服务之间的接口匹配与连接运算.

（2）发布关系 是一种一元关系，记作R＾⊗，服务产生关系为

（3）集成关系 是一种二元关系，记作I＾⊗，服务产生关系为

式中，Ci和Cj均为构件变量.

平台业务集成步骤：

步骤1（CiD＾⊗P）R＾⊗，将平台构件部署于平台并且发布；

步骤2Ck＝CiI＾⊗CjoP，通过平台P，以服务集成的方式实现构件Ci与Cj的集成，形成Ck（“ο”为连接符，“οP”表示“通过平台P”；下同）；

步骤3重复步骤1、步骤2，将构件集成到公共服务平台P；

步骤4Si＝［CjI＾⊗Ck］n，应用构件通过服务集成，构成应用系统；

步骤5（SiD＾⊗P）R＾⊗，将应用系统部署于平台并且发布；

步骤6［（SiD＾⊗P）R＾⊗I＾⊗SjoP］n，通过系统间的服务集成，实现更多功能的应用功能扩展，构建基于SaaS的应用服务体系.

3 体系结构

3.1 构建原则

根据上述体系模型，构建开放SaaS产业服务平台，平台构建遵循以下原则：

（1）面向服务，灵活可扩展.平台构件、应用构件应按照面向服务的方式提供访问与管理接口，并可通过构件间的服务集成，形成更大粒度的构件，实现构件功能的不断延伸与扩展.

（2）规范集成标准，建立统一的构件集成、应用集成与数据集成体系.构件的开发、应用系统的构建及系统数据的存储、交互、同步均需要建立统一的标准体系.

（3）平台为基础，实现系统的调度与管理.开发基础应用平台，基于SaaS方式提供构件、系统的管理与调度服务，并负责系统数据的同步与统一.

3.2 系统体系结构

在平台模型的基础上，按照分层体系结构，系统由基础层、平台层、系统层、用户层以及系统管理和标准体系构成，见图2.

（1）基础层：由计算资源、存储资源、网络资源

图2 平台体系结构Fig.2 Architecture of the OSISP

（2）平台层：为OSISP服务层，由平台开发者提供，为系统提供服务部署、访问、数据管理及用户管理等服务.

（3）系统层：按照OSISP标准开发的各类应用系统服务，可以由平台开发者提供，也可由平台应用者提供.

（4）用户层：包括开发用户和应用用户2类.一个用户既可作为应用用户，应用平台各种服务，又可作为开发用户，按需对外开发、提供各种服务.

（5）系统管理：对系统提供统一的维护与管理，包括系统开发、集成管理、安全管理和数据管理等.

（6）标准体系：系统开发、运行的标准体系，包括开发标准、集成标准、服务标准以及存储标准.

4 系统应用

如图3，将开放SaaS产业服务平台模型与体系结构应用于汽车供应链协同平台中，服务于汽车及其零部件产业链中的大、中、小型企业.使各个企业既作为信息系统的使用者，又作为服务平台中应用系统的提供者，从而根据企业需要，参与系统建设与使用，可在很大程度上提高系统的灵活性与易用性，对提高用户参与系统建设、使用的积极性具有重要意义.其中：

（1）平台开发者：实现OSISP基础平台的开发、部署及管理；

（2）零件供应商：在应用系统各种服务的同时，可按需提供如“零件库存查询”、“零件生产计划查询”、“零件价格查询”等服务，供整机装备厂商查询；

（3）整机装配：在应用系统各种服务的同时，可开发如“零件招标服务”、“车辆生产查询”等服务，供各零件供应商、各分销商查询；

（4）分销商：在应用系统各种服务的同时，可开发如“顾客满意度调查服务”、“销售计划查询服务”等供整机装配用户查询.

图3 汽车供应链协同平台Fig.3 Platform of automobile supply

5 结束语

本文提出了开放SaaS产业服务平台（OSISP）模型，并在分析平台业务架构的基础上，对OSISP体系结构进行了分析与设计.最后，将开放SaaS产业服务平台体系结构应用于汽车及其零部件产业链中，实现了各级信息系统的快速构建与开放、灵活应用，提高了系统建设与用户的使用效率.对于平台的内部集成与管理机制，有待进一步研究.

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（中、英文编辑：付国彬）

Model and Architecture of Open SaaS Industry Service Platform

GUO Yanqun1，2， HAN Min1， SUN Linfu1
（1.CAD Engineering Center，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China；2.Southwest Institute of Electronic Equipment，Chengdu 610036，China）

In order to satisfy enterprises’multiplex requirements for the extensible and programmable operations of information systems，the conception of open SaaS（software-as-a-service）industry service platform，called as OSISP for short，was put forward by combining the open-system design idea and the SaaS technology.The OSISP can meet the extensible，customized and programmable requirements of different enterprises.The operation architecture of an industry service platform was designed，and the abstraction and formalization of operation roles and the model of operation integration were given.Based on the above works，the system architecture of the OSISP，consisting of a basal layer，a platform layer，a system layer，a user layer，a system management layer and a standard layer，was designed in light of the layered architecture design idea.Through the system design，the OSISP on the platform of an automobile supply chain was used so as to improve the exoteric attribute of information systems and enhance the enthusiasm that enterprises participate in the construction and use of the information systems.

SaaS（software-as-a-service）；industry service platform；model；system architecture

TP39

：A

0258-2724（2014）06-1068-05

10.3969／j.issn.0258-2724.2014.06.019

2014-03-07

国家科技支撑计划资助项目（2012BAH20F01）；四川省制造业产业链协同与信息化支撑技术重点实验室项目（2013002）

国艳群（1980－），男，高级工程师，博士研究生，研究方向为产业服务平台、系统工程等，E-mail：82807578＠qq.com

韩敏（1970－），女，副研究员，博士，研究方向为产业链协同、云计算等，E-mail：15908180960＠163.com

国艳群，韩敏，孙林夫.开放SaaS产业服务平台模型与体系结构［J］.西南交通大学学报，2014，49（6）：1068-1072.