摘" 要：隨著IT和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，各行各業(yè)都在積極推進數(shù)字化轉型，教育領域也不例外，正在加快數(shù)字化轉型的步伐，以滿足社會的需求。新冠病毒感染疫情期間衍生的“云”課堂就是教學方式數(shù)字化的具體表現(xiàn)形式，如今不僅是教學方式逐漸數(shù)字化，而且學校整體的運行管理，也應該隨著科技進步，進行數(shù)字化管理。目前，各類院校也在積極地對數(shù)字化管理進行探索，并且各大高校紛紛建立起自己的數(shù)字校園系統(tǒng)。但是，這些為適應新形勢下學校管理、學生學習等方面的需求而建設的數(shù)字校園系統(tǒng)，由于建設時間較短，很多數(shù)字校園系統(tǒng)存在功能單一、擴展性差、維護成本高昂且難以統(tǒng)一部署等問題。因此如何綜合利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)和微服務架構等新興技術構建一個高效穩(wěn)定的智能化數(shù)字校園是目前急需解決的問題。

關鍵詞：微服務架構；智慧校園；大數(shù)據(jù)平臺；運行管理；數(shù)字化

中圖分類號：TP311" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）15-0101-04

Abstract： With the rapid development of IT and network technology and the arrival of the \"Internet +\" era， various industries are actively promoting digital transformation， and the field of education is no exception， speeding up the pace of digital transformation to meet the needs of society. The \"cloud\" classroom derived during the epidemic is the concrete manifestation of the digitization of teaching methods， not only the gradual digitization of teaching methods， but also the overall operation and management of the school. Digital management should also be carried out with the progress of science and technology. At present， all kinds of colleges and universities are also actively exploring digital management， and colleges and universities have set up their own digital campus system. However， due to the short construction time of these digital campus systems， which are built to meet the needs of school management and students' learning under the new situation， many digital campus systems have some problems， such as single function， poor expansibility， high maintenance cost and difficult to deploy uniformly. Therefore， how to comprehensively use cloud computing， Internet of things， mobile Internet， micro-service architecture and other emerging technologies to build an efficient and stable intelligent digital campus is an urgent problem to be solved.

Keywords： micro-service architecture; smart campus; big data platform; operations management; digitalize

隨著我國教育事業(yè)不斷發(fā)展，高校對于自身信息化水平也提出了更高要求。在此背景下，結合當前國內外相關研究成果以及實際應用需求，針對如何構建一個高效、穩(wěn)定且安全的智慧校園數(shù)據(jù)平臺進行深入探討和分析，并最終完成該系統(tǒng)的設計工作。本次研究主要是以某大學為例把基于微服務架構作為主要的開發(fā)框架的智慧校園大數(shù)據(jù)平臺作為研究對象展開具體論述，闡述了微服務概論、微服務體系結構和微服務系統(tǒng)設計等方面內容，以此實現(xiàn)對現(xiàn)有智慧校園體系的補充。

1" 微服務架構

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和信息化技術在高校中應用越來越廣泛，各類業(yè)務系統(tǒng)也隨之增多。為了更好地對這些系統(tǒng)進行管理、維護和升級，需要一個統(tǒng)一的平臺作支撐。而傳統(tǒng)的單一架構模式已經(jīng)無法滿足需求，而為了更好地滿足用戶的使用要求，為了提高整體運行效率，必須建立一個統(tǒng)一、開放且可擴展的服務平臺。通過該方式可以使得各類資源得到合理配置，同時還能降低成本投入，最終達到良好的應用效果。目前，很多學校都已經(jīng)認識到了這一點，紛紛開展了相應的研究工作。但是因為受到各種因素的影響，導致當前所采用的技術并不成熟，很難真正發(fā)揮出應有作用。所以說，應當積極探索更為先進的技術手段來解決問題，以便進一步提高整個平臺的穩(wěn)定性。

在進行智慧校園建設過程中，需要對相關技術以及設備等有效的應用。而要想使得這些資源得到合理化利用，就必須構建相應的服務平臺。通過這樣的方式可以為用戶提供更加優(yōu)質、高效的服務。同時還能夠將學校內部所擁有的各種信息和數(shù)據(jù)進行整合，從而形成一個完整的系統(tǒng)。智慧校園的需求是能夠提供高效穩(wěn)定運行環(huán)境并且具有較強擴展性的智慧校園云計算平臺，這種模式也被稱為微服務架構。該結構主要是由以下幾層構成：首先是基礎設施層，其次是軟件支撐層，再次是應用程序層，最后是表現(xiàn)層。平臺主要包括以下幾方面的功能：①搭建校園云計算平臺；②部署各類應用系統(tǒng)；③采集學校各個部門的業(yè)務數(shù)據(jù)；④分析處理數(shù)據(jù)；⑤存儲數(shù)據(jù)；⑥發(fā)布數(shù)據(jù)；⑦監(jiān)控數(shù)據(jù)。

2" 系統(tǒng)設計

2.1" 系統(tǒng)需求分析

為了更好地滿足學校對于校園管理和建設方面的需要，在進行系統(tǒng)設計時，首先要做到明確其功能性需求。通過對當前國內外相關研究資料及案例等內容進行綜合分析后發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)高校都著手建立自己的信息化平臺來輔助日常教學、科研工作的開展。而這些平臺中最主要的一個特點在于其所包含的各項業(yè)務所使用的是同一套基礎設施。這種情況下，如果想要將不同部門之間存在的差異性有效消除掉，那么可以采用微服務架構這一模式。具體來說，就是以某一個獨立的應用程序作為主體，然后再利用該應用程序中所具備的各個模塊去完成其他一些相對應的任務，這樣一來不僅能夠使得各類資源得到充分整合，還有助于提高整個系統(tǒng)運行過程中的穩(wěn)定程度。除此之外，由于每一項業(yè)務都具有獨有的特征，因此也會導致其在實際運行過程中所面臨的環(huán)境有所區(qū)別，所以在構建系統(tǒng)時應當結合實際情況來選擇合適的技術手段。

2.2" 系統(tǒng)體系結構

在進行系統(tǒng)設計時，需要對整個系統(tǒng)有一個整體性的認識和了解。首先要明確該平臺是為學校師生提供服務而建立起來的，因此其必須具有一定的穩(wěn)定性、安全性及可擴展性；同時也應考慮到未來可能會出現(xiàn)的新情況或問題，并提前做好應對措施。結合上述要求，本研究采用分層思想將系統(tǒng)分為基礎設施層、基礎支持層及應用管理層3個層次。

2.3" 系統(tǒng)功能模塊組成

在對系統(tǒng)進行設計時，要充分考慮到其架構以及所需要應用的相關技術。首先，應當從整體上來分析整個學校的發(fā)展情況和需求，然后再結合實際情況來制定出合理的方案；其次，還要明確系統(tǒng)中各個部分的具體作用、工作內容等。只有這樣才能夠保證后續(xù)各項工作順利開展，并且能夠將所有的資源都集中起來，使得這些資源發(fā)揮出自身最大的價值。

3" 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1" 微服務集群實現(xiàn)

為了保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全地運行，需要對系統(tǒng)進行合理地規(guī)劃和部署。在此過程中，首先要明確系統(tǒng)所需的硬件設備及相關軟件環(huán)境等基礎設施；其次是確定好系統(tǒng)的整體架構及各部分功能模塊劃分情況，并將這些內容以代碼形式寫入到對應的文件當中；最后就是搭建起一個完整且高效的微服務框架，以此來完成整個系統(tǒng)的開發(fā)。

3.2" 物理存儲實現(xiàn)

3.2.1" 數(shù)據(jù)存儲理論化分析

在進行系統(tǒng)的建設時，需要將相關的數(shù)據(jù)和信息都存放到相應的服務器中。為了保證整個系統(tǒng)可以正常運行，就要對這些服務器做好合理的分配工作。通過這種方式來提升整個系統(tǒng)的性能，使其能夠更好地滿足用戶的需求，同時也是為了避免出現(xiàn)一些問題而影響到其他功能模塊的使用。因此，在實際應用過程當中，應該結合具體情況來選擇合適的服務器。這樣不僅可以提高整體的效率，還能夠減少麻煩。除此之外，在進行服務器部署的時候，還應該考慮到各個方面的因素，從多個角度出發(fā)去分析，并且制定出科學、有效的解決方案。

3.2.2" 微服務架構存儲典型模型

通過采用一種特殊的微服務架構，每個微服務都擁有自身獨特的數(shù)據(jù)庫，它們之間完全隔絕，從而使得業(yè)務無需進行數(shù)據(jù)庫集成，只需通過API接口進行調用；此外，當單個服務面臨較大的數(shù)據(jù)壓力時，也可以采取讀寫分離技術，實現(xiàn)橫向擴展，從而更加高效地完成工作。

3.2.3" 數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)方式

數(shù)據(jù)平臺技術方案具體如圖2所示，數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)總體方式如圖3所示。

3.3" 數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)

在對系統(tǒng)進行構建時，需要將其分為兩部分內容：一部分是基礎設施層；另一部分為應用層。其中，基礎設施層主要包括服務器、網(wǎng)絡等硬件設備和軟件工具等。而應用層則指的是通過各種各樣的方式來獲取相關的信息，并且還要能夠對這些信息加以分析處理，從而使得最終所獲得的結果更加準確可靠。在這個過程中，最重要的是如何有效地收集到相應的數(shù)據(jù)資源。在對平臺進行構建時，需要將相關技術應用到其中。首先是要完成數(shù)據(jù)采集工作，通過該項工作能夠為后續(xù)各項工作提供支持和保障。因此，在具體實施過程中，應當從以下幾方面入手。

3.3.1" 網(wǎng)絡基礎規(guī)劃

以校園網(wǎng)計劃將由2個部分為例。一個是東部，另一個是西部。2個部分將使用雙備份鏈路進行連接，并且將使用多模光纖雙絞線作為主要的傳輸介質。此外，還將使用無線技術將圖書館、學生公寓和操場等活動區(qū)域的攝像頭與校園網(wǎng)相連。為了更好地連接到互聯(lián)網(wǎng)，學校使用了雙向通信（Internet和Cernet）技術來增加連接的帶寬。此外，數(shù)據(jù)中心還配備了相關的應用服務。

3.3.2" 網(wǎng)絡基本配置

通過建立多個VLAN，能夠更好地連接到各個有線區(qū)域。在三層交換機上建立一個VLAN，然后在二層交換機上建立另一個VLAN。通過這種方式，能夠把校園網(wǎng)中的設備邏輯劃分成多個網(wǎng)段，實現(xiàn)虛擬WG的功能，更好地管理網(wǎng)絡，更有效地將教學區(qū)與生活區(qū)隔離開來。

3.3.3" 無線區(qū)域

為了提高校園無線網(wǎng)絡的安全性和可靠性，設計了2個獨立的子網(wǎng)：一個是專門為安全服務提供的WMAN，另一個是公共WMAN，都能夠支持無線用戶在校園內進行漫游。此外，所有的AP都會被連接到交換機的不同端口，并且這些端口都位于各自的VLAN中。此外，這些AP不需要進行WEP或MAC地址認證，SSID也是默認使用。為了提高校園網(wǎng)的安全性，將acl設置在邊界路由，僅接受80端口的協(xié)議傳輸，同時使用特定AP進行身份驗證，并對流量收取實行統(tǒng)一的收費，這樣可以有效阻止外部用戶輕易訪問WMAN。

3.3.4" 路由配置

為了保障校園網(wǎng)的安全性和可靠性，建議核心交換機和三層交換機均應配備OSPF路由協(xié)議，同時，為了更好地實現(xiàn)管理，建議采用單區(qū)域OSPF。另外，在學校網(wǎng)絡出口處，應設置NAT地址轉換，以確保私有地址內的所有電腦能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)；同時，應設置訪問控制列表，允許特定的外部網(wǎng)絡地址訪問內部網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)更加嚴格的網(wǎng)絡監(jiān)測。通過采取嚴格的措施，如限制學生訪問非法網(wǎng)站、禁用非法軟件、刪除非法文件等，可以有效地阻止任何形式的外部攻擊，從而確保網(wǎng)絡的安全性與可靠性。

3.3.5" 網(wǎng)絡應用服務器

網(wǎng)絡服務器是局域網(wǎng)的基礎，為用戶提供多種網(wǎng)絡功能，包括web、FTP、E-mail、數(shù)據(jù)庫和流媒體播放。為了滿足不同的需求，服務器的硬件配置通常非常高，包括多個高性能CPU、多塊大容量硬盤、GB級別的內存和多余的電源。在設計時，應該根據(jù)學校的特定環(huán)境進行精心規(guī)劃，以達到最佳效果。

4" 平臺優(yōu)勢及應用情況

該平臺在原有校園基礎設施和設備上進行改造，通過對學?，F(xiàn)有資源的整合、優(yōu)化和利用，為全校師生提供一個高效便捷的工作環(huán)境。同時也可以作為其他部門業(yè)務系統(tǒng)接入校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一入口，并且可將各類數(shù)據(jù)集中存儲到云端，以便于后續(xù)使用和分析。本項目采用了微服務架構設計理念和相關技術，具有以下特點：①提供整套完整的解決方案；②平臺整體架構層次清晰，易于擴展；③平臺功能豐富，能夠滿足不同用戶需求；④通過統(tǒng)一的認證，可以在PC+和移動端進行互聯(lián)互通；⑤通過統(tǒng)一的入口，PC+和移動設備可以融合在一起；⑥數(shù)據(jù)平臺架構的優(yōu)勢，Hadoop架構比Oracle架構更勝一籌；⑦通過使用多個移動校園平臺，可以提供APP、微信和QQ等功能；⑧開發(fā)網(wǎng)上辦事大廳流程非常簡單，并且能夠很好地適應移動設備。

為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，還從以下幾個方面入手：首先要加強對相關人員的培訓工作；其次是需要做好相應的準備工作；再次則是需要完善好各項制度和規(guī)范等。除此之外，在具體的使用過程中，還應當注意以下幾點問題。第一步是努力提高自己的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)，以便更好地適應當今社會的需求。第二點是積極引進先進的技術手段來提高平臺整體性能。第三點是充分發(fā)揮出各個部門的作用，使其都參與到平臺建設中去，進而有效促進平臺的快速發(fā)展。第四點也是非常重要的一點，即要重視對數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化處理。第五點是要注重用戶體驗感的改善，只有這樣才可以吸引更多的用戶。最后一點就是要加大宣傳力度，讓更多人認識到這個平臺的價值所在，進而促使平臺得到進一步推廣。

5" 結束語

隨著業(yè)務增長的加快，傳統(tǒng)的IT架構已經(jīng)不能滿足需求。為此，國內校園正在積極探索更先進、更合理的架構。微服務架構是一種有效的解決復雜業(yè)務問題的方法，可以根據(jù)業(yè)務特點實現(xiàn)中心化管理，并且可以自主開發(fā)業(yè)務應用。為了實現(xiàn)“統(tǒng)一展現(xiàn)、服務共享、數(shù)據(jù)共源”的緊密耦合，校園應當采用微服務架構，將原有的業(yè)務應用進行組件化和服務化封裝，并建立一個自主可控的技術框架，以實現(xiàn)校園一體化業(yè)務應用的建設。

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