徐小華，胡忠旭，常 鳳

（昭通學院網(wǎng)絡信息中心，昭通 657000）

0 引言

隨著《教育信息化中長期規(guī)劃（2021—2035）》《教育信息化“十四五”》［1］等相關文件的出臺與實施，教育信息化必將帶動教育理念的創(chuàng)新和教學管理模式的變革，各高校都熱衷于將信息化手段用于各項管理中，所以，“數(shù)智學工”也成為“數(shù)智”校園的重要管理信息系統(tǒng)之一。

目前，對學工的系統(tǒng)架構，相關的學者和工程師開發(fā)了多種方法。如李宏志等［2］設計了基于BUI和SSH框架的學工系統(tǒng)；湯義和［3］設計了基于.NET技術的學工信息管理系統(tǒng)；董萍［4］提出了基于SSH框架的學工管理系統(tǒng)。上述架構大多采用單體式或SOA架構，單體架構或SOA架構可以快速滿足業(yè)務的簡單訴求，然而隨著項目規(guī)模的擴大、業(yè)務模塊的耦合，導致單體架構冗余而數(shù)量龐大的代碼越來越無法適應學工系統(tǒng)靈活應對變化的需求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）以業(yè)務劃分，數(shù)據(jù)難共享和復用

傳統(tǒng)模式下大部分學工系統(tǒng)以業(yè)務劃分為依據(jù)，而且都按一定的權限管理著各階段學生信息。各自為陣、各司其職的現(xiàn)象比較普遍，沒有設置明確的部門來實現(xiàn)學生信息管理的系統(tǒng)化，以至學生數(shù)據(jù)管理混亂、分散、資源浪費，最終導致基礎數(shù)據(jù)失真，結果數(shù)據(jù)難以復用，過程數(shù)據(jù)失去意義。

（2）靈活性不足，功能調(diào)整響應慢

因國家政策和學校制度的修改，導致學工的功能經(jīng)常需要進行調(diào)整，而在傳統(tǒng)模式下的學工系統(tǒng)靈活性不足，功能的調(diào)整工作量非常大，成本非常高。

（3）互動性不足，不能服務學生

傳統(tǒng)模式下大部分學工系統(tǒng)大多立足于管理，很少面向學生服務和考慮到學生的需求。

鑒于此，面對傳統(tǒng)學工系統(tǒng)的多種問題和系統(tǒng)框架問題，本文提出了一種基于微服務架構的“數(shù)智學工”管理系統(tǒng)，它把“應用建設”轉向“服務建設”，學生和高校已經(jīng)呈現(xiàn)雙向選擇之態(tài)。以學生為視角，基于學生從進校到離校全過程服務的理念，涵蓋招生管理、迎新管理、學生日常行為管理、學生公寓管理等主要內(nèi)容，系統(tǒng)有效地整合各類學生事務，為學生提供符合實際的業(yè)務訪問通道和事務辦理通道，最大限度地滿足學生管理工作需要。

1 總體設計

1.1 微服務架構

微服務（MicroService）架構是指，將系統(tǒng)的業(yè)務功能劃分為極小的獨立微服務，每個微服務只關注于完成某個小的任務［5］。系統(tǒng)中的單個微服務可以獨立地部署和擴展，各個微服務之間是高內(nèi)聚、松耦合的。服務與服務之間采用輕量級的通信協(xié)議，相互協(xié)調(diào)、相互配合。它在應對需求的變化、容錯處理、服務復用及擴展、提升開發(fā)效率方面等有明顯的優(yōu)勢。

1.2 容器化技術

容器化技術（container）重新定義了應用程序在不同環(huán)境中的移植和運行形式。應用系統(tǒng)采用容器技術和微服務架構相結合使得系統(tǒng)開發(fā)變得更為簡單、維護更為方便。Docker是目前最為流行的容器平臺，幾乎沒有性能開銷，可以很容易地在機器和數(shù)據(jù)中心中運行。最重要的是，它們不依賴于任何語言、框架包括系統(tǒng)［6］。圖1為架構全景圖。

圖1 架構全景圖

1.3 系統(tǒng)架構體系

基于微服務架構的“數(shù)智學工”系統(tǒng)，結合了軟件架構的三層設計和微服務的架構進行搭建。系統(tǒng)選用最為基礎的，主流的開源軟件環(huán)境，在云計算的框架下，結合容器技術進行設計。首先，按照微服務界限上下文的拆分原則，確定服務之間的交互共享模型和行為接口，將系統(tǒng)拆分為一些小的微服務，如學生的招生管理微服務，就業(yè)管理微服務等。并把這些服務放在系統(tǒng)的業(yè)務層，使用eureka集群方式部署。用戶使用不同的終端訪問前端界面，并向后臺發(fā)送相關的訪問請求，這些請求使用Nginx為負載均衡，所有請求通過api網(wǎng)關zuul組件訪問內(nèi)部服務，該組件提供流量控制、身份鑒別、負載均衡等安全防護功能。網(wǎng)關請求后，消費者從注冊中心得到服務提供者的注冊信息列表，注冊中心采用eureka集群方式部署。為避免訪問集中，客戶端使用負載均衡組件ribbon，客戶得到具體的地址信息后，通過聲明式組件feign，將遠程restful調(diào)用封裝成接口調(diào)用。為避免某個服務宕機后引起服務雪崩，以及服務失敗后快速響應，采用服務熔斷組件和階級機制hystrix，其中turbine可以監(jiān)控服務間的調(diào)用和相關指標。引入spring cloud bus組件，提供統(tǒng)一的配置信息管理。最后在數(shù)據(jù)訪問層中，使用orcal集群，采用Redis緩存技術提高數(shù)據(jù)處理能力。系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構

1.4 系統(tǒng)功能結構

基于微服務的“數(shù)智學工”系統(tǒng)有三類用戶群體，學生群體記錄學生在校期間的表現(xiàn)，主要功能有請假、資助申請、學生綜合表現(xiàn)等；學生管理群體提供對學生在校期間的學生管理一條線的管理工作、運行維護等，主要功能有信息維護、迎新管理、公寓管理、繳費管理、學生綜合測評等；系統(tǒng)管理員群體負責對系統(tǒng)進行維護。整個“數(shù)智學工”涵蓋了學生從入學到畢業(yè)的所有學生管理工作。包括了招生管理、迎新管理、學生資助、心理咨詢、就業(yè)管理、離校管理等主要服務。系統(tǒng)以“移動優(yōu)先、多端融合；成長引導、智慧決策”為設計理念，其系統(tǒng)功能架構如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能架構

1.5 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于微服務的“數(shù)智學工”系統(tǒng)的環(huán)境，以學生為中心的業(yè)務場景服務，從學校進行招生開始的招生服務，到迎新服務、公寓管理。到學生入校后的資助模塊、請假等日常管理服務，直到學生畢業(yè)離校就業(yè)的離校服務、就業(yè)服務，實現(xiàn)全生命周期、全業(yè)務場景的學生工作管理。

操作系統(tǒng)采用開源的CentOS 7.6為運行環(huán)境，容器調(diào)度使用KUbernets。面向學生處、院系教職人員、學生學業(yè)導師和全體學生，從業(yè)務處理流程的整合角度出發(fā)，整合各系統(tǒng)中與學生相關的信息。對學校學生相關數(shù)據(jù)資產(chǎn)進行全面摸底，對學生數(shù)據(jù)從生產(chǎn)、存儲、流動到使用的全過程進行調(diào)研，識別出學工業(yè)務內(nèi)部、業(yè)務之間的業(yè)務流程和數(shù)據(jù)應用關系，梳理繪制各科室及相關部門業(yè)務邊界，明確各業(yè)務運轉及數(shù)據(jù)需求。構建業(yè)務流程的線上辦理中心。系統(tǒng)由基礎支撐服務（學生信息管理服務、學工隊伍管理服務、資格鑒定服務、流程服務、表單服務）來構建基礎支撐平臺：學生信息管理服務用于學生綜合數(shù)據(jù)的管理；學工隊伍服務圍繞對教職工數(shù)據(jù)管理，部門、專業(yè)、班級數(shù)據(jù)管理，職務及數(shù)據(jù)權限管理；流程服務、表單服務用于學生事務辦理表單填寫及流程構建的支撐；資格鑒定服務用于對各類業(yè)務辦理規(guī)則的限定。

以學生為中心的各類業(yè)務場景服務實現(xiàn)前端應用；通過H5構建的移動學工服務實現(xiàn)移動端應用。通過與大數(shù)據(jù)中心對接，實現(xiàn)校內(nèi)數(shù)據(jù)標準的統(tǒng)一，數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

2 結語

基于微服務的“數(shù)智學工”系統(tǒng)采用輕架構、系統(tǒng)重構的設計理念，堅持管理與服務、管理與技術分離的原則，滿足了不同使用對象的需求。在安全性、兼容性、穩(wěn)定性、擴展性、靈活性方面滿足了學生工作管理業(yè)務?！皵?shù)智學工”實現(xiàn)了“以服務于人”為導向，系統(tǒng)圍繞“學生成長”形成了服務閉環(huán)，是一個學生能力成長融合管理服務系統(tǒng)。并對學生進行科學化、網(wǎng)絡化的管理，已成為高校學生信息管理的發(fā)展趨勢。