基于微服务的智慧校园平台建设研究与实践

叶维裕，陈景

（广西理工职业技术学院，广西崇左，532200）

1 智慧校园建设

1.1 智慧校园简介

数字校园是在传统校园基础上构建一个数字空间，实现从环境信息、资源信息到应用信息等全部数字化，从而为资源和服务共享提供支撑。在数字校园建设中，往往将各个业务系统进行数据集成，各个系统间耦合度比较高，当其中的某一个系统存在问题的时候，会影响到其他系统的调用，系统的扩展性较差，系统重点以管理工作为目的，服务性相对较差。而智慧校园是指以促进信息技术与教育教学融合、提高学校管理、学与教的效果为目的，以网络基础设施为载体，以人工智能、物联网、云计算、移动互联网、大数据分析等新技术为核心技术，提供一种智慧化、数据化、网络化、协作型、服务型一体化的教学、科研、管理和生活服务，并能对教育教学、教育管理进行感知和分析的智慧教育教学环境，从而构建一个智慧教育生态。

1.2 智慧校园架构

由于各个学校基础环境、发展程度等不一样，建设的智慧校园会有差异。学校根据上级智慧校园建设指导文件和软件厂家建设方案，结合实际情况学校智慧校园平台建设整体框架主要包含信息化素养提升、信息化机制体制保障、基础设施建设、应用平台建设等。设计思路遵循顶层设计、统筹规划、以人为本、服务为先、分步实施的思路，实现智慧校园建设可持续发展，实现教育信息化业务应用建设的解耦和重构，利用大数据、人工智能、物联网、移动互联网、5G通讯等先进的IT技术，实现智慧校园建设的智能化、智慧化和个性化，实现广大师生被动要求使用应用向信息化主动服务于广大师生转型，以互联网的思维模式和服务模式为师生提供信息化服务。整体框架如图1所示。

图1 智慧校园建设整体框架

教育信息化建设的核心关键是师生的信息化建设，教育信息化的过程不能简单地认为是信息机器、信息技术的引入过程，不能简单地等同于计算机化或网络化。教育信息化的过程是教育思想、教育观念转变的过程，是以信息的观点对知识传授过程进行系统分析、认识的过程。只有在这样的基础上指导信息技术在教育领域的应用，才是所需要的教育信息化。通过建立信息化培训长效机制，对师生信息化素养的培养和提高，从而更好的建设和使用智慧校园。

信息化机制体制保障是智慧校园建设的坚强保障。通过设立专门的信息化建设小组，学校一把手任组长，全力推动智慧校园建设，下设信息化管理办公室，负责信息化的实施工作。然后通过制定一系列的信息化管理制度，从而规范信息化建设，保障智慧校园安全稳定运行。

校园信息化是以网络基础设施和基本网络服务为核心支撑平台，从环境、资源到活动全部实施智慧化、网络化、信息化。基础设施建设主要提供网络通信、存储、终端等设施和服务，是信息化建设的基础，是信息化的底座，是信息化应用的有力保障。

应用平台建设是智慧校园建设的核心，是基础设施与终端用户的桥梁，是智慧校园数据、服务功能的具体应用。主要包含数据中心、服务中心和决策中心。其中数据中心包含基础数据、过程数据、结果数据，主要解决统一数据标准、梳理数据交换、生成高质量数据、提供数据服务和数据的监控等功能 。服务中心是学校智慧校园各类业务系统和服务功能的集合，是智慧校园实现智慧化、服务化的具体体现，主要包含了一站式服务中心、统一信息门户、教务系统、人事系统、学工系统、财务系统、智慧教学平台和一卡通等主要业务的一体化综合服务平台，为学校、师生提供完善便捷的校园管理、教学和校园生活服务。利用云计算、大数据、移动互联网等信息技术，营造网络化、数字化、个性化、泛在化的智慧教育环境，促进信息技术与人才培养、科学研究、社会服务等方面的深度融合和创新应用。建设智慧校园可视化决策中心是打造智慧校园的核心中枢，它可以有效整合校园现有信息系统的数据资源，实现校园综合态势监测、校园安防态势监测、校园信息安全监测、校园通行监测、重点楼宇监测、校园设施、设备监测、学校舆情监测、应急指挥调度、数据分析研判等功能，有效提升校园安防、运维管理效力，实现“精细化管理、协同化支撑、个性化服务”的目标，为领导决策提供数据依据。

2 智慧校园微服务架构

2.1 单体应用架构简介

传统的业务系统应用的核心是由模块实现的业务逻辑，它定义了服务、领域对象和事件。围绕核心的是与外部接口对接的适配器，如数据库访问组件、生产和消费消息的消息组件、暴露了 API 或实现了一个用户界面的 Web 组件。尽管应用可能有一个逻辑模块化架构，但它一般会被作为一个单体进行打包和部署，实际格式取决于应用程序的语言和框架。这种构建业务系统应用的架构我们称之为单体应用架构。然而，随着业务需求及其复杂性的增加，上述架构的局限性逐步显现出来——应用的代码规模随着应用功能越来越丰富而急剧膨胀，进而对敏捷开发和交付产生极大的影响：

（1）应用程序过于复杂，部署、启动非常缓慢，阻碍持续集成的效率。

（2）不同模块对于资源的需求可能不一致，部署在一起的时候很难选择适合的硬件。

（3）所有模块运行在同一进程中，对可靠性有很大影响，任何一个模块出现问题都可能导致整个应用不可用。

（4）对于使用新技术产生重大障碍，无法采用更先进的新框架或程序语言。

2.2 微服务架构简介

随着信息技术的快速发展和信息技术应用的变革，信息技术应用架构也从单体独立架构转变为面向服务的架构SOA，然后再演变为微服务架构。智慧校园全生命周期服务，是以“服务”为视角，实现面对全校师生的碎片化服务，建立校内有机的业务协作关系，将学校内的各种业务流程穿接起来，实现能够支持学生从新生入校、在校学习生活直至毕业离校的全生命周期管理。要实现全生命周期的服务，智慧校园基础平台需要一种更先进、更适应变化、扩展性更强的技术架构作为支撑。微服务架构（Micro-Services Architecture）就是满足上述要求的一种技术架构。如今微服务架构是当前软件架构的一种主流方式，它将各个单一独立的应用程序整合成统一的一组轻量级的微服务，各个服务与数据中心、各个服务之间能建立起交互。

微服务架构的思路则是将单体应用分解为一系列小规模的互连服务。一个服务通常实现一组不同的特性或功能，每个服务都是一个微型的单体应用，内部包括了相关的业务逻辑和所需的适配器。一些微服务会开放API供其他微服务或客户端使用，另一些微服务会用来呈现用户界面。通过这种方式，微服务架构很好的解决了单体应用的上述困境：

（1）单个微服务的规模通常会控制在一定程度，客观上降低了复杂度，从而提高了修改、新功能实现、测试和持续集成的效率。

（2）每个微服务都可以由一个小团队独立开发、部署，采用/更换新技术框架/语言的成本大大降低。

（3）不同服务能够独立运行、扩展，便于根据服务特点采取最匹配的硬件，同时还能隔离运行环境，不会相互影响可靠性。

图2 微服务技术架构图

图3 基于微服务技术架构的智慧校园框架图

3 基于微服务的智慧校园建设

通过前面的介绍，传统技术架构的业务系统具有一些痛点问题，以我们学院智慧校园建设为例，学校在一期的信息化建设当中,已经建成了教务系统、财务管理系统、办公OA系统、收费系统、一卡通系统、图书管理系统、门户网站等一系列应用系统已经建设使用，基本满足了办公、教学和生活需要。但是各个业务系统由各个部门主导完成，缺少技术及功能的长期规划，采取不同的标准和数据库，系统间彼此独立，各自为政，从而形成了校园网上一个个“信息孤岛”，信息和资源无法实现高效共享，也造成了信息的重复管理，数据无法实时更新，甚至出现多版本的数据，源数据获取困难。这种低效率的信息共享方式无法满足各部门及时获取需要信息的需求，不利学校信息化的长期发展，造成了严重的资源浪费。

微服务解决的是我们软件开发中一直追求的低耦合+高内聚，微服务的中心思想是把一个业务分成若干块低耦合的小业务，比如一块小业务专门负责接收外部的数据，-块小业务专门负责响应前台的操作，小业务可以进一步拆分,比如负责接收外部数据的小业务可以继续分成多块负责接收不同类型数据的小业务，这样每个小业务出问题了，其它小业务还能正常对外提供服务。基于微服务架构的智慧校园建设能够解决数字化校园中单体架构的痛点问题，它具有布局先进、设计灵活、耦合度低和易于扩展的特点，能够去耦合，将复杂系统解耦成一个个微应用，去完成各个场景的业务闭环，为智慧校园整体稳定运行提供有力保障。通过微服务架构构建微服务架构体系标准，对已有的应用系统进行改造，使其达到要求，提供全面的微服务。对于后期要建立的应用系统，在业务需求方面，不再一味的追求建设大而全的应用平台为目的，而是要严格按照面向微服务的技术架构进行规范标注和规则，明确服务的内容和范围，以用户需求和服务为驱动进行平台建设，统筹安排,合理规划，为学习、师生等终端用户真正提供完善的服务功能。

4 结语

基于微服务架构的智慧校园平台建设是信息化发展过程中技术发展的必然结果，它解决了传统的单体式架构系统的可扩展性差、耦合度高、可靠性差等突出问题。基于微服务架构的智慧校园平台建设具有完善的信息交互接口、灵活的策略配置和容错的运行机制，与系统开发语言、运行环境和中间件等条件无关。每个服务都有明确的功能目标，业务边界明确清晰，采用轻量级通信协议实现服务的请求响应交互，服务内部逻辑联系紧密，外部耦合度低。微服务架构为智慧校园应用平台的建设提供了优秀的解决方案，提升了系统构建的灵活性和开发效率，降低了系统软件的开发成本。