基于微服務架構(gòu)的校園網(wǎng)門戶設計

周著榮 陳 濤 邵晨龍 曾文藝

（1、武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢430200 2、漢船舶通信研究所，湖北 武漢430200）

1 概述

隨著高校校園管理逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展。利用網(wǎng)絡的高效、靈活扁平化特點，使高校的各種資源得到充分的利用和共享。建設數(shù)字化校園是適應外部競爭發(fā)展要求、提高高?？蒲薪虒W管理水平、改善高校校園文化和自身形象的正確方向；也是體現(xiàn)高校切實提升師生服務質(zhì)量、充分利用各種資源調(diào)動廣大師生學習生活熱情與活力、增強校園信息化建設水平的內(nèi)在要求。

校園管理數(shù)字化通過校園園區(qū)網(wǎng)承載設施、園區(qū)基礎(chǔ)服務、應用承載、數(shù)字化服務以及門戶層構(gòu)建而成，門戶層是整個園區(qū)的中心節(jié)點。

2 校園園區(qū)門戶需求分析

師生是高校的服務對象，教、學是其核心，因而校園園區(qū)管理數(shù)字化的關(guān)鍵和突破口應該是教與學兩個相關(guān)過程的信息化，最直接的服務對象即廣大教師和學生群體。

對于通用的校園門戶，應該具備包括用戶和門戶交互、用戶和用戶交互以及門戶和門戶交互三重主要功能，具體分析如下：

2.1 用戶和門戶交互。用戶和門戶交互是校園門戶乃至所有門戶的最突出功能，校園網(wǎng)應盡可能向師生提供校園教學管理、教務管理、黨建組織、文體娛樂、生活便利等設計在校各類人員的方方面面的在線交互功能。

（1）單點登錄。當用戶同時訪問多個不同類型的應用系統(tǒng)時，無需進行重復登錄，便能通過一套賬戶、口令在各應用系統(tǒng)中穿梭并使用相應賬戶權(quán)限執(zhí)行系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)操作。單點登錄實現(xiàn)了跨系統(tǒng)、跨應用的用戶認證切換問題，用戶在同一校園門戶下不同應用之間的切換，無需重復認證，而交由單點登錄認證節(jié)點實施認證操作。（2）內(nèi)容管理。內(nèi)容管理通過基于站點的文件索引和文件存儲等手段和技術(shù)，提供用戶賬戶相關(guān)的文件，包括涉及校園園區(qū)網(wǎng)各主要應用的內(nèi)容以及用戶私人創(chuàng)建的文件等，實施統(tǒng)一的歸檔和調(diào)度；并向特定用戶提供文件的新建、編輯、審核、發(fā)布以及資料查詢、存儲、讀取等操作。（3）應用集成。校園門戶最基本的職責就是完成應用歸集，為校園各類應用系統(tǒng)實施集成，以便各類信息的統(tǒng)一訪問和協(xié)同處理。支持現(xiàn)有的、待部署的、待更新的各項應用及其文件庫的內(nèi)容歸檔。依據(jù)不同的應用需求采取對應的策略實現(xiàn)集成，實現(xiàn)異構(gòu)應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)源、網(wǎng)絡資源等之間的貫通。

2.2 用戶和用戶交互。在目前所運行的校園門戶下，教師與學生、學生與學生彼此、教師與教師彼此往往缺乏互動的橋梁。尚未發(fā)揮網(wǎng)絡平臺的潛力，以利創(chuàng)新和豐富教學過程，從時間和空間上對教學過程進行補充完善，未能提供師生之間的交流展示平臺，實現(xiàn)對教學過程或教學成果的資源共享。

2.3 門戶和門戶交互。一般而言，門戶是一個相對獨立的應用集合，在現(xiàn)有門戶實現(xiàn)案例中較少存在門戶之間的交互，而如果門戶之間能借助互聯(lián)網(wǎng)實施資源分享，拓寬校園園區(qū)內(nèi)用戶對互聯(lián)網(wǎng)端海量網(wǎng)絡資源的運用，是符合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展思路下的知識共享以及廣大師生自身利益的一項實踐。

3 校園門戶系統(tǒng)架構(gòu)

軟件架構(gòu)的演變經(jīng)歷了多個階段：早期的單體式到SOA 架構(gòu)，再到顆粒度更細的微服務架構(gòu)。

3.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)分析比較。單體程序一般出現(xiàn)在規(guī)模較小的應用系統(tǒng)，具有高效率、短周期、小體量等特點。但在面臨較復雜的應用過程中，存在開發(fā)過程靈活性方面的不足，且開發(fā)受限于技術(shù)棧，單體程序的后期維護會隨著時間線以及人員變化愈發(fā)困難，代碼日漸臃腫。

基于SOA 架構(gòu)的系統(tǒng)是一組相互依賴的服務和通訊中間件構(gòu)成的系統(tǒng)。通過服務發(fā)布的方式進行服務之間的相互發(fā)現(xiàn)和調(diào)用。然而依賴包括中間件在內(nèi)的消息總線技術(shù)，使系統(tǒng)變復雜，限制了SOA架構(gòu)應用的擴展性、靈活性以及伸縮性。

微服務架構(gòu)是在SOA架構(gòu)的基礎(chǔ)上進行的改進和延伸，微服務架構(gòu)通過對服務進行有效切割劃分并組合的方式來完成應用系統(tǒng)的搭建，單個服務模塊獨立開發(fā)打破了相互依賴甚至獨立部署。不同的服務模塊之間通過輕量級的交互方式進行通信。

3.2 校園門戶功能架構(gòu)分析。針對校園門戶應用場景和主要功能特點，對校園門戶功能架構(gòu)進行如下劃分，功能架構(gòu)圖如下。

（1）統(tǒng)一認證：統(tǒng)一認證對任何信息門戶而言屬于基本功能，校園園區(qū)網(wǎng)也不例外，主要功能實現(xiàn)有單點登錄、單點登出。（2）數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心是對各類數(shù)據(jù)資源的集成，包括校園應用、校園信息存儲、校園資訊、校園活動等信息資源，以應用中心、資訊中心、活動中心、資源中心等方式封裝。（3）校園社區(qū)：校園社區(qū)是學校園區(qū)門戶一大特色，集信息發(fā)布、論壇交流、社團活動、跳蚤市場等功能的網(wǎng)絡社區(qū)，向師生提供獨立于課堂之外的校園文化生活交流平臺。（4）工作流：工作流通過對校園協(xié)同辦公的工作流程及操作進行抽象、概括并加以集成，實現(xiàn)業(yè)務流程的部分或整體在計算機應用環(huán)境下的自動化處理，提供服務申請、服務處理、流程反饋、集中展示等功能。（5）后臺管理：后臺管理為管理團隊、運維團隊等提供針對本系統(tǒng)運行的日志查看、用戶注冊注銷管理、用戶監(jiān)控審核、業(yè)務流數(shù)據(jù)維護、信息資源維護等操作，實現(xiàn)應用系統(tǒng)運維。（6）通知管理：通過統(tǒng)一的接口實時獲取通知消息，包括流程提醒、郵件通知、成員消息、成員通知等類型。

4 校園門戶的微服務實現(xiàn)

校園門戶主要微服務實現(xiàn)如下：

4.1 認證微服務。認證微服務包括校園門戶應用的單點登錄和登出。這樣用戶只需通過一次賬戶注冊，實現(xiàn)對各信任的多個應用的任意訪問?；贑AS框架的單點登錄實現(xiàn)是使用最廣泛且最簡單、安全、有效的方式。

基本思路是通過部署CAS Server 負責對校園應用用戶的認證。通過部署CAS Client 處理對客戶端資源的訪問請求，與CAS Server 進行驗證，完成身份確認。

4.2 數(shù)據(jù)中心微服務。數(shù)據(jù)中心主要實現(xiàn)校園數(shù)據(jù)的交換、共享與融合，提高校園信息資源的使用效率。通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)交換節(jié)點、共享數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)訪問接口幾部分達成。

數(shù)據(jù)源主要由校園相關(guān)業(yè)務應用系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)組成，是最基本最重要的校園數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)交換節(jié)點是數(shù)據(jù)中心的核心，是整個系統(tǒng)的信息傳輸、信息交換總線。通過數(shù)據(jù)抽象、轉(zhuǎn)換、裝配等措施，實現(xiàn)從校園應用系統(tǒng)各個數(shù)據(jù)源中采集數(shù)據(jù)并向數(shù)據(jù)中心匯聚；共享數(shù)據(jù)庫通過將校園應用系統(tǒng)使用的各類數(shù)據(jù)進行集成、存儲，向師生提供應用相關(guān)的數(shù)據(jù)服務，按照類別對數(shù)據(jù)項進行索引，以數(shù)據(jù)目錄的形式向各類校園應用提供服務；數(shù)據(jù)中心的上線實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化、標準化的數(shù)據(jù)使用接口調(diào)用以及數(shù)據(jù)管理接口調(diào)用為校園各類應用提供信息交換。

4.3 工作流微服務。工作流微服務是校園管理應用的基礎(chǔ)服務，通過Activiti 業(yè)務流程管理引擎技術(shù)框架實現(xiàn)業(yè)務工作流的部署流程定義和在線工作流的申請與審批，實現(xiàn)高效、可編程、穩(wěn)定的業(yè)務流服務。

通過在業(yè)界最流行的Spring 開發(fā)框架下對Activiti 框架進行集成，利用Activiti 框架提供的流程引擎組件和流程設計器，設計出具備圖形化的業(yè)務流程模型的流程管理方案。通過獨立的工作流微服務，解除了工作流與業(yè)務系統(tǒng)的耦合，同時也讓業(yè)務系統(tǒng)釋放大量針對工作流的精力而關(guān)注業(yè)務本身。新的應用或服務在需要使用工作流服務時，可以跳過對Activiti 框架的整合，直接重用工作流微服務的相應接口，實現(xiàn)各自的業(yè)務操作，就可以完成工作流的工作。

5 結(jié)論

校園門戶是校園信息化建設的基礎(chǔ)，通過對微服務技術(shù)架構(gòu)的研究與探索，為校園門戶構(gòu)建適應校園應用特點及需求的具有低耦合、可擴展、可復用、輕量化的校園網(wǎng)門戶系統(tǒng)。在具體實施過程中，應著重加強對現(xiàn)有校園信息資源的數(shù)據(jù)模型研究，確保信息資源切實有效的利用，并在后續(xù)的應用進程中得以擴展。