面向SaaS应用的中小企业E-learning系统架构研究*

唐幸忠，王永固

（浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310014）

面向SaaS应用的中小企业E-learning系统架构研究*

唐幸忠，王永固

（浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310014）

通过对中小企业开展E-learning的现状及存在问题分析，引入软件即服务（SaaS）的架构模式。首先分析SaaS软件的技术优势及工作原理，研究了国内外面向服务的E-learning系统架构设计。提出一套面向SaaS应用的中小企业E-learning平台架构设计方案及方案的实现，最后介绍SaaS架构设计方案的实际应用，并指出在实施SaaS平台过程中应注意的问题。

E-learning；SaaS；中小企业

一、引言

面对经济全球化和信息技术的快速发展，特别是中小企业间的竞争日趋激烈，许多中小企业加快了E-learning建设的步伐。软件即服务（SaaS）模式的出现，促使国内中小企业E-learning建设进入新的阶段。但是，中小企业对于何为E-learning、如何实施E-learning，都缺乏深刻的认识，从实际调研结果看，绝大多数中小企业的E-learning建设流于形式，在使用过程中只运用部分的E-learning技术，没有发挥其自身所具有的作用。中小企业与大企业相比的劣势，主要体现在以下几个方面：中小企业的规模、资金、利润不可能与大型企业相比，这就决定了中小企业在获取人才上处于劣势。中小企业分布的领域多样广泛，在我国从事企业信息管理工作的人员，多数是计算机专业的技术人员，而这些人员对管理方面的知识较欠缺，因此，企业缺少既懂信息技术又懂企业管理的复合型人才。资金缺乏是阻碍中小企业推进信息化的问题之一。中小企业融资困难，缺乏可靠的担保机制，难以从金融机构取得贷款，通常把有限的资金投入到技术创新、市场开拓等方面，而用于中小企业E-learning建设的资金相对较少。传统的信息化管理和维护也是一项长期工程，需要投入大量的人力、物力和资金。目前市场上企业信息化管理系统的软件较为混乱，当前为中小企业量身定做的软件产品还不多，往往难以满足中小企业的实际需求，而且价格昂贵。中小企业的发展速度快，业务不规范，信息化需求弹性大，有时信息化应用推广不久，企业又有新的业务进来，整个信息化建设又要重新建设。

二、文献综述

1.SaaS概念及其技术优势

软件即服务（SaaS）是随互联网技术发展和应用软件的成熟，它是一种按需（on-demand）购买的完全新型的软件服务模式。SaaS是一种软件交付模式，为客户提供远程功能服务的接口，客户无需专门购买软件许可。[1]软件提供商是软件服务的提供者和生产者，软件客户是服务的需求者和消费者。

表 传统软件与SaaS软件200个客户的综合成本

软件能得到强有力的发展，除了大企业推动SaaS软件的开发，关键是SaaS软件自身存在先天优势。SaaS软件与传统软件相比，如表所示，在SaaS模式下，每个企业只需承担1/20台服务器费用，以及1/100名专业的IT维护人员的费用，开发软件及网络设备等成本均摊下来也比传统模式小很多。[2]SaaS软件客户端无需部署和安装，只需通过互联网访问远程SaaS软件平台中的服务接口，即可享受软件服务。SaaS软件的运行环境都在软件服务提供商的服务器端，客户无须担心软件的维护和升级，维护工作全部由软件提供商承担。降低客户的投入和风险管理，客户不用购买一整套软件，可按业务需求向服务提供商定制软件，可以免费尝试几个星期，大大降低了投入。

2.SaaS的工作原理与技术实现

随着云计算的不断发展，SaaS的研究日趋成熟，面向SaaS模式的软件在国内外已有很多成功的案例，如国外的 Salesforce、Google，国内的 Xtools、阿里软件、伟库网等。图1给出了一种常用的面向SaaS应用的软件体系设计。

在图1中，按照SaaS模式划分为硬件基础设施层、系统基础设施层、数据服务层、多租户管理层、业务服务层、应用服务层、用户层。硬件基础设施层为支持整个SaaS服务平台运行的各种网络硬件设备；系统基础设施层为整个SaaS服务平台提供所需的软件；数据服务层是负责管理业务服务程序间通信用的数据，为上层服务提供可重用的数据操作接口；业务服务层接收来自数据服务层所提供的业务数据，通过WebService技术将数据封装成具体的服务接口；多租户管理层是管理用户定制的各种功能服务；应用服务层是通过业务服务层的提供的服务实施应用；用户层是服务平台的门户站点，用户通过浏览器根据自己需求和爱好定制服务和个性化界面设置。在上述面向SaaS应用的软件体系架构设计中，如何更好、更有效地设计和业务服务层的服务是关系到整个SaaS架构设计成败的关键。SaaS服务平台在设计过程涉及的关键技术：WebService技术是自包含的、自描述的、模块化的应用程序，以SOAP为轻量型传输协议、以XML为数据封装标准、基于HTTP的组件集成技术，解决Web环境下跨平台、跨语言、松耦合的分布式系统技术。[3]在SaaS应用中，WebService为业务流程之间、组件之间提供沟通机制，能够支持服务协作来满足多租户环境中业务逻辑的可配置、可扩展等要求。

单点登录技术（SingleSign-on,SSO）是一种访问控制机制。[4]通过用户的一次性登录，即自动访问所有授权的应用软件系统，管理员无需干涉或修改用户登录，提高整个系统的安全性，在分布式计算机环境中安全、方便地鉴别用户。

3.面向SaaS应用的E-learning系统架构的相关研究

在现阶段，面向SaaS应用的E-learning系统已成为国内外研究的热点。文献[5]提出构建面向WebService的E-learning系统及一个灵活的学习组件模型，并介绍该模型中服务发布、查询、绑定调用；文献[6]将面向服务的思想运用在E-learning系统架构的研究中，并给出了一个面向服务的E-learning系统架构方案并用其指导实际系统的开发；文献[7]介绍了SOA的概念及实现技术，并给出了一个基于SOA的E-learning系统集成框架设计的实例；文献[8]分析校园E-learning系统架构不足，提出了一种面向服务的E-learning系统架构，从个性化服务设计系统的架构和业务规则，为学习者提供个性化的学习指导；文献[9]对E-learning系统的架构标准进行分析，主要提出在分布式和互操作的电子学习系统中服务架构，电子学习系统中服务的实现是基于WebService,讨论如何将电子学习中的服务进行整合；文献[10]通过对基于服务架构遗留应用程序和Web服务的研究，提出三层架构的E-learning系统，为设计师、开发商、指导者构架电子学习模型以适应他们的个性化电子学习环境，并采用新的服务：Web服务、单点登录和AJAX技术，使用Web服务的框架能够提高协作学习在可重用性、互操作性、可访问性和模块化方面的效率。

根据以上的E-learning系统架构的研究综述，本研究认为：中小企业E-learning可采用一种软件即服务的软件模式，将中小企业所需的各种资源、案例、视频等转化为服务的形式，中小企业通过客户端的浏览器定制个性化的服务，以降低企业的成本，提高企业员工效率，推动企业的快速发展。

三、面向 应用的中小企业 解决方案

为了实现中小企业的E-learning建设，解决中小企业员工培训难的问题，实现中小企业的集中统一管理，实现分散式学习，针对学习课程进行讨论，加强学习互动效果。通用的IT体系架构应能适应未来的需求，并能对技术平台和应用系统进行合理划分和部署。根据SaaS的工作原理与相关研究分析，本文提出面向SaaS应用的中小企业E-learning平台架构方案及方案的实现。

1.系统体系架构

系统架构主要分为基础设施层、数据服务层、服务接口层、应用服务层、服务组合层、SaaS服务管理平台、用户界面层，具体如图2所示。其中SaaS服务管理平台、应用服务层、服务组合层是整个平台的核心，负责平台中各种逻辑事务，为中小企业员工主动提供“优质、高效和个性化”的信息化服务。

（1）基础设施层：为E-learning服务平台提供硬件系统和软件系统，硬件系统包括路由器、Web服务器、应用服务器、防火墙等。软件系统是运行在硬件系统上为E-learning服务平台提供服务的各种软件，包括操作系统软件 Windows2003、应用软件 SQLServer2008、VisualStudio 2008、AdobeFlex及整合来自不同应用软件的应用系统。该层保证了整个E-learning服务平台中数据的安全性、一致性和完整性。

（2）数据服务层：存放E-learning服务平台的业务数据，其中案例库、资源库与专家库是为上层的应用服务层中的知识库服务提供数据信息，是促进中小企业集群协同创新的主要手段和工具；视频库是为中小企业员工提供在线学习的视频资源；课程库存放中小企业员工学习的课程，试卷库为员工提供在线考试和测试用的试卷。其他库如用户信息库、报表库等。

（3）服务接口层：将数据服务层提供的业务数据抽象成服务契约，公共服务接口为应用服务层访问数据服务层的数据，实现对表的Select、Insert、Update和Delete的操作。学习管理接口为学习管理服务提供的需求调查问卷接口、学习计划接口、学习笔记接口等。知识库接口为知识库服务提供案例库接口、资源接口、员工评论接口等。课程库接口为课程服务提供课程学习接口、课件制作接口等。其他接口包括视频点播接口、在线会议接口、社会化网络分析接口等。

（4）应用服务层：是E-learning服务平台的核心所在，根据服务接口层的服务接口，封装成具体的应用服务，以满足用户层对E-learning平台的需求。如学习管理服务提供创建调查问卷及对问卷的发布、删除等服务，课程中心服务创建用户学习的课程及课件制作服务的实现等。

（5）服务组合层：随着市场需求的变化，对应用服务层中的服务进行有机组合和复用，以产生新的应用服务来满足市场需求。课程中心的课程服务、课件服务与视频点播服务组合了在线课程点播服务，新服务的产生提高中小企业员工的学习效率。

（6）SaaS服务管理平台：作为整个系统平台的运营支持平台，对应用服务层提供的服务进行注册发布与集成，多租户管理对用户定制的服务功能进行管理，通过智能关系网分析器分析中小企业成员间信息和知识转移等问题，协同过滤推荐管理器将信息资源自动地推荐给中小企业的员工，从而提高员工的学习效率。SSO认证、网络监控、安全服务、数据备份有效地保证服务平台的安全性、可用性、可靠性。

（7）用户界面层：负责用户和E-learning服务平台间的交互，E-learning向中小企业用户提供对应的服务，客户可以根据个人需要和爱好自定义界面布局和应用服务。

2.E-learning系统方案的实现

根据面向SaaS应用的中小企业E-learning平台架构方案，服务平台以WebService为服务的提供方式，具体设计的实现框架如图3所示。

从图3可以看出中小企业E-learning平台资源的建立过程。首先对目前平台的两个异构系统进行元数据的抽取，形成元数据中心。通过WebService技术对元数据封装成Web服务，将Web服务描述成WSDL语言，根据WSDL描述语言到UDDI进行服务注册。UDDI服务注册中心利用SOAP消息机制将Web服务暴露给服务消费者。用户通过SOAP消息机制进行查找访问，业务处理过程采用XML格式来封装各种不同的数据。E-learning资源既能保证异构层应用系统及数据的自治，又能确保服务平台下数据资源的共享。

四、面向SaaS中小企业E-learning应用案例

本文的项目背景是某省中小企业E-learning服务平台。在应用本文的解决方案之前，该省的中小企业群信息化关联主体协作机制尚未建立，相关人才缺乏，自主创新环境有待优化，产学研合机制有待改善，为了解决这一问题，该E-learning服务平台采用了面向SaaS应用的架构设计方案，有效地解决了中小企业信息化人才短缺、资金匮乏、自主创新性不强等问题。引入本体系架构实现E-learning服务平台的具体应用，用户界面功能定制，个性化界面设置，多租户管理等，如图4所示。

应用 模式实施中小企业 服务平台时，必然会出现一些问题。SaaS是一种全新服务模式，在我国信用体系建设尚未完善，许多中小企业不愿把自己的资源、案例、视频中涉及的技术方案等敏感资料放在SaaS服务供应商的服务器上，这导致了SaaS模式所倡导的企业间资源共享的矛盾。在系统方面，涉及数据交换的安全、数据的备份和恢复、系统可操作性、系统的响应时间等问题。因此，SaaS服务提供商要提供一个安全的、可靠的中小企业E-learning服务平台。

五、结论与未来研究

本文给出一套面向SaaS应用的系统架构的设计方案，并针对该方案中可能遇到的一些问题进行了具体的分析，并给出了相应的解决方案。通过对Saas应用的系统平台案例进行分析，我们提出了在实施SaaS模式过程可能带来的影响。在实际SaaS系统平台架设过程中，从多租户的角度设计中小企业E-Learning平台，随着租户数量的增加，系统的并发压力和数据量会成倍增长，因此，今后进一步研究对数据服务层和应用服务层进行性能优化。☉

[1]WeiSun，KuoZhang，Shyh-KweiChen．Software asaservice：Anintegrationperspective[J].Spring-VerlagBerlin Heidelberg，2007．

[2]叶伟等．互联网时代的软件革命SaaS架构设计[M].北京：电子工业出版社，2009．

[3]孙志刚．基于WebService的企业应用集成研究[D]．河北工业大学，2005:9-21．

[4]王力共，王守选，叶柏龙．基于微软SPSSSO技术的单点登录实现方法[J]．科学技术与工程，2007，7（9）．

[5]魏栩.基于WebService的E-learning系统架构[J]．沈阳师范大学学报:自然科学版，2009,27（3）．

[6]刘京，郑莉，刘银涛等．面向服务的E-learning系统架构研究[J].中国教育信息化，2007（4）．

[7]程思岳，范新民．基于SOA的E-learning系统集成框架设计[J].中国教育信息化，2008（12）．

[8]孙艳，崔怀林．面向服务的个性化E-learning系统分析与设计[J].广东技术师范学院学报:自然科学，2010，31（2）．

[9]XiaofeiLiu，AbdulmotablebEISaddik，NicolasD．AnimplementablearchitectureofanE-learningsystem[J]．IEEECCECE，2003（2）．

[10]MohammedA.Jabr，HusseinK.Al-Omar．E-learning managementsystemusingserviceorientedarchitecture[J]．JournalofComputerScience，2010，6（3）．

（编辑：杨馥红）

G250.73

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1673-8454（2012）09-0042-04

本文接受国家社会科学基金“网络环境下个体行为与群体行为研究”（10BGL095）、教育部人文社会科学研究项目“虚拟社区中基于社会网络的知识共享机理及实证研究”（09YJC630207）、浙江省自然科学基金项目“面向中小企业集群的知识网络结构分析模型及测评工具研究”（Y6090560）、教育部人文社会科学研究项目“网络环境下集群行为的演化机制及其介入策略研究”（10YJCZH077）和浙江工业大学校级科学研究基金资助重点项目 “群组协同网络中结构分析的模型、方法和关键技术”（20080179）等项目的资助。