郭 倩，劉宏磊，張亞娟，譚 薇，杜 豐

（西安交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)信息中心，陜西 西安 710049）

數(shù)字校園的快速發(fā)展使高校信息化建設(shè)碩果累累，各個部門基于自身需求建立了各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如科研、教務(wù)、研究生信息管理等系統(tǒng)。隨著信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，越來越多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和部門需要向校內(nèi)用戶（教職工、學(xué)生等）發(fā)布各類消息（通知、提醒、代辦、催辦等），冗余繁多的郵件、網(wǎng)頁、站內(nèi)信、即時通信消息使得各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間、業(yè)務(wù)系統(tǒng)與人之間、人與人之間的信息互聯(lián)互通的變得冗余復(fù)雜且效率低下。各種各樣的消息發(fā)布渠道如果沒有統(tǒng)一的消息發(fā)布出口，就會出現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)的情況，造成數(shù)字校園資源的極大浪費，也不利于統(tǒng)一監(jiān)管。

一、數(shù)字校園消息推送、協(xié)作的現(xiàn)狀和存在的問題

目前大多數(shù)高校使用以下幾種方式進(jìn)行消息的收發(fā)和管理：

1.網(wǎng)頁通知列表

以廣播[1]的方式在瀏覽器中呈現(xiàn)消息，對象指向不明確，沒有時效性也無法保證信息肯定被接收，效率極其低下。

2.校內(nèi)郵箱

雖然可以向指定人群大容量推送消息[2]，但是時效性很差。

3.即時通信工具

利用第三方公司開發(fā)的如微信、QQ和飛信[3]等工具進(jìn)行消息的下發(fā)和上行，雖然時效性高，對象指向明確，但是無法保證消息來源的權(quán)威性，也不能與校內(nèi)各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對接和集成，具有一定的局限性。

4.發(fā)送短信

目前一些高校使用三大運營商或者第三方公司提供的短信平臺群發(fā)短信，這種方法雖然能保證消息的及時性和準(zhǔn)確性，但是管理上存在著幾個問題。一是用戶手機號碼和通訊錄的維護有一定難度；二是使用的第三方平臺沒有完備且適用于高校的角色設(shè)置和權(quán)限分配機制；三是用戶范圍單一，只能針對部分指定人員開發(fā)，無法面向全校教職工和業(yè)務(wù)系統(tǒng)開放。

二、高校對于消息協(xié)作系統(tǒng)的總體需求

1.解決消息發(fā)送混亂與發(fā)送多通道的問題

所有消息通過統(tǒng)一控制臺收發(fā)，同時接入手機短信、電子郵件以及微信公眾號等發(fā)送渠道。

各業(yè)務(wù)系統(tǒng)[4]僅需調(diào)用一個消息發(fā)送接口，即可完成消息的多終端推送（郵件、微信、短信），減去了單獨開發(fā)消息推送模塊的工作。

2.實現(xiàn)用戶統(tǒng)一授權(quán)和權(quán)限有效管理

基于已有的統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)做用戶認(rèn)證，同時支持?jǐn)?shù)據(jù)庫統(tǒng)一導(dǎo)入教職工和學(xué)生的用戶信息，支持按照部門層級規(guī)范管理用戶的通訊錄和群組，支持個人通訊錄。考慮權(quán)限角色的管控、不同權(quán)限級別的不同角色。

3.保證消息發(fā)送的安全性

所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入端和個人用戶只有通過系統(tǒng)的認(rèn)證，才能獲取授權(quán)推送消息，規(guī)范不同權(quán)限用戶通過指定的渠道發(fā)送消息。

定義非法消息的安全策略，比如暴力、色情、非法組織等相關(guān)敏感詞匯。終止非法消息的發(fā)送，并追溯發(fā)送來源。

4.消息發(fā)送實現(xiàn)易用性和個性化定制

直觀、便捷地確定消息接收者（人）、消息發(fā)送渠道（方式）、消息內(nèi)容（內(nèi)容）以及歷史消息（記錄），可快速地指定向某分組下所有用戶、某些用戶或某個用戶發(fā)送消息。

可個性化設(shè)置常用聯(lián)系人，消息接收用戶可以根據(jù)個人需要，退訂某些類別的消息，以免消息騷擾。

5.對消息發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計

所有消息以報表的形式進(jìn)行統(tǒng)計和分析，方便相關(guān)人員具體、清晰、準(zhǔn)確地監(jiān)控消息發(fā)送的數(shù)據(jù)。直觀地展示在不同時間段內(nèi)，各個渠道、各個部門、消息發(fā)送的總數(shù)量和趨勢，從而確定更合理的發(fā)送方式和數(shù)量，提高管理的透明度。

三、基于PaaS平臺的統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)實現(xiàn)

在智慧校園的背景下，基于PaaS平臺的統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)能覆蓋校園主要系統(tǒng)應(yīng)用及服務(wù)，讓各業(yè)務(wù)部門高效、方便、迅速、安全地下發(fā)消息和通知并獲取上行回復(fù)，實現(xiàn)校園消息的統(tǒng)一發(fā)送、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)的主要用戶對象為 “個人”與“業(yè)務(wù)系統(tǒng)[4]”，系統(tǒng)提供Web控制臺實現(xiàn)消息收發(fā)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及權(quán)限管理等功能模塊，滿足個人用戶的功能需求，同時提供接口服務(wù)滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成接入。系統(tǒng)的核心模塊基于消息隊列機制，提供負(fù)載均衡機制。各個模塊相對獨立，邏輯清晰，保障了穩(wěn)定性、可擴展性和可用性[5]。統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.權(quán)限與角色設(shè)計

根據(jù)高校中“個人”與“業(yè)務(wù)系統(tǒng)”兩種用戶的特征對權(quán)限與角色進(jìn)行設(shè)計，如表1所示。

表1 用戶權(quán)限分配表

（1）把用戶角色分為個人用戶、應(yīng)用系統(tǒng)用戶。統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)中應(yīng)用系統(tǒng)用戶和個人用戶擁有平行權(quán)限。

（2）把用戶類型分為超級管理員、系統(tǒng)管理員、部門管理員、輔導(dǎo)員、普通賬號，權(quán)限分配如表1所示。

（3）普通賬號是相對于具有管理員權(quán)限的賬號提出的。應(yīng)用系統(tǒng)用戶、個人用戶都可以是普通賬號，只具備普通賬號的權(quán)限。超級管理員是整個系統(tǒng)的總管理員賬號，可以分配系統(tǒng)管理員賬號，系統(tǒng)管理員賬號可分配部門管理員賬號，部門管理員可設(shè)置輔導(dǎo)員，輔導(dǎo)員可維護家長通訊錄以及向家長發(fā)送消息。

3.消息隊列

消息隊列（MQ）是一種服務(wù)與服務(wù)之間經(jīng)常見到的數(shù)據(jù)通信中間件，具有緩沖、解耦和擴展性等特點。本系統(tǒng)的消息流轉(zhuǎn)流程如圖2所示。

圖2 消息流轉(zhuǎn)流程圖

RocketMQ是Kafka的改進(jìn)版，把消息的事務(wù)性及可靠傳輸進(jìn)行了優(yōu)化，目前被Ali集團廣泛應(yīng)用于交易、充值、日志流式處理、消息推送等，支撐了Ali多次“雙十一”活動。相比現(xiàn)在比較常見的MQ產(chǎn)品,如ZeroMQ、RabbitMQ、ActiveMQ 等，RocketMQ 具有消息輕巧靈活易用、傳輸可靠性高、支持海量堆積和性能強勁等特點。

因此，本系統(tǒng)選擇RocketMQ處理大數(shù)據(jù)量發(fā)送時消息的流轉(zhuǎn)與加工[6]。利用Springboot特性將消息協(xié)作系統(tǒng)分化為EMC3.0后臺業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)、隊列切割程序包、數(shù)據(jù)庫存儲程序包、消息推送程序包。將消息處理與業(yè)務(wù)處理解耦，有效并準(zhǔn)確地記錄發(fā)送的消息，并提供了程序異?；虿僮飨到y(tǒng)異常時的恢復(fù)機制。

4.上行回復(fù)

目前多數(shù)短信平臺只針對短信發(fā)送渠道開通上行回復(fù)功能，所有上行回復(fù)打包放到數(shù)據(jù)池中，用戶抓取時無法甄別每條短信具體的下行發(fā)送者，還存在接收時效性差、短信丟失量多等問題[7]。

本系統(tǒng)每日下行短信發(fā)送量約30000條，為了實現(xiàn)下行發(fā)送內(nèi)容與上行回復(fù)內(nèi)容的一一對應(yīng)，同時保證用戶能收到三天以內(nèi)的上行回復(fù)，為每條下行短信附加了五位擴展碼（從0到99999），按照發(fā)送和接收兩個模塊進(jìn)行了設(shè)計開發(fā)，如圖3所示。

發(fā)送模塊：每條短信下發(fā)時，首先記錄擴展碼N，并判斷N是否為0-99999中的任意數(shù)字，如果是，調(diào)用發(fā)送接口發(fā)送短信，同時擴展碼+1；如果不是，說明擴展碼已到達(dá)上限99999，歸零重新開始記錄。

圖3 短信發(fā)送模塊附加擴展碼流程圖

接收模塊：收到上行回復(fù)消息后，根據(jù)擴展碼、回復(fù)手機號、回復(fù)時間去查找數(shù)據(jù)庫里面的消息記錄，然后把短信內(nèi)容記錄到對應(yīng)短信的回復(fù)內(nèi)容中。

5.接口設(shè)計

接口設(shè)計為“應(yīng)用系統(tǒng)”用戶封裝了可直接調(diào)用的接口，包括 “渠道獲取接口、消息發(fā)送接口、消息查詢接口[8]”等。接口調(diào)用路徑說明如表2所示。

表2 接口調(diào)用路徑說明

接口設(shè)計思路：

（1）獲取用戶的請求參數(shù)；

（2）對參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的認(rèn)證、過濾等處理；

（3）將消息分配到不同的渠道接收器；

（4）不同的渠道接收器接收到消息后將消息放入發(fā)送隊列；

（5）多線程讀取發(fā)送隊列的消息進(jìn)行發(fā)送；

（6）將發(fā)送的結(jié)果及消息存儲到數(shù)據(jù)庫。

四、應(yīng)用效果

西安交通大學(xué)統(tǒng)一消協(xié)作系統(tǒng)已于2017年6月正式上線使用，作為校內(nèi)消息即時、高效上傳下達(dá)的核心，實現(xiàn)了短信和郵件的統(tǒng)一發(fā)送、統(tǒng)一監(jiān)管和安全審計，短信還支持上行回復(fù)到每位發(fā)送者。目前系統(tǒng)已經(jīng)有150余名教職工用戶、40多個應(yīng)用系統(tǒng)賬號，累計發(fā)送短信達(dá)76.7萬條、郵件6.6萬封。

五、結(jié)束語

基于B/S構(gòu)建的統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)集成了多種消息組件，通過標(biāo)準(zhǔn)化的消息接口對各類消息進(jìn)行統(tǒng)一處理，提供短信、郵件、即時通信等多種消息交換功能；研究了高校用戶體系，將消息接收者擴充為部門通訊錄、家長通訊錄、個人通訊錄、常用聯(lián)系人、群組聯(lián)系人，為發(fā)送對象提供多元化選擇。采用先進(jìn)的Web應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，支持并發(fā)多進(jìn)程、多用戶。

隨著數(shù)字校園的不斷發(fā)展，以及統(tǒng)一身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)中心的不斷建設(shè)，校內(nèi)用戶的信息采集和數(shù)據(jù)的動態(tài)維護會更加完善，統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)也將逐步優(yōu)化。未來考慮利用跨域認(rèn)證和多租戶架構(gòu)，實現(xiàn)面向聯(lián)盟用戶（兄弟院校）開放基于PaaS平臺的統(tǒng)一消息協(xié)作系統(tǒng)，讓不同認(rèn)證用戶之間實現(xiàn)資源共享。