CN110543296A - 一种智慧校园微服务平台架构体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧校园微服务平台架构体系,包括平台系统架构,所述平台系统架构分为应用层、服务层、数据分析层、数据存储层、基础设施层,服务层以SpringCloud微服务为核心作为各服务的容器,SpringCloud是基于SpringBoot的一整套实现微服务的框架,为应用层提供服务。与现有技术相比,本发明采用基于大数据的微服务业务体系架构,形成了从智能校园校本数据中心为核心心,各微服务业务应用为基础的智能校园集成方案和实施能力,同时根据客户需求具备快速、高效的业务应用定制开发能力,满足了职业院校和应用型大学全方面的业务支持需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种软件技术领域,尤其涉及一种智慧校园微服务平台架构体 系。
背景技术
目前智慧校园是最近提出,国家鼓励创新的新领域,智慧校园指的是以物 联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境,这个一体化环境以 各种应用服务系统为载体,将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。2010 年提出建设一个"智慧校园"。这幅蓝图描绘的是:无处不在的网络学习、融合创 新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园 生活。简而言之,"要做一个安全、稳定、环保、节能的校园。"
智慧校园的三个核心的特征:
一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供 基于角色的个性化定制服务;
二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域,实现 互联和协作;
三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一个 相互交流和相互感知的接口。
而要实现上述功能,其基础的系统框架尤其重要。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题,为智慧校园的建设提供功能 强大的基础框架,且能快速开发为微服务程序,可进行后期大数据分析的智慧 校园微服务平台架构体系。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种智慧校园微服务平台 架构体系,包括平台系统架构,所述平台系统架构分为应用层、服务层、数据 分析层、数据存储层、基础设施层,
应用层提供Session框架、微信框架、APP框架、Web框架、SDK(RPC框架), 用于快速开发校园微服务应用程序;
服务层以SpringCloud微服务为核心作为各服务的容器,SpringCloud是基 于SpringBoot的一整套实现微服务的框架,为应用层提供服务;
数据分析层,包括Storm(实时分布式计算框架)、Spark(离线分布式计算框 架、Solr(分布式搜索引擎)、Phoneix(Hbase的SQL框架)、Flume(分布式日志 管理)、Kafaka(分布式消息队列);
数据存储层,采用关系数据库集群Mycat、HBASE(映射框架)、分布式缓存 Redis、HDFS进行分类存储;
基础设施层,采用公有云加私有云,服务器层和应用层主要采用公有云, 而数据存储层和数据分析层则采用私有云。
作为优选,应用层的Session框架为用户提供会话控制程序;微信框架为 用户提供微信公众号、微信开发程序;APP框架为用户提供IOS、Android开发 程序;Web框架为用户提供ReatJS(HTML5)开发程序;SDK(RPC框架)提供物联 网、即时通信(实时视频、语音)、Openfire(实时协作服务器)、开放平台、Flash 2D交互、Unity 3D(2D/3D虚拟现实交互)客户程序。
作为优选,应用层还设有RESTful和OAUTH2权限认证框架。
作为优选,服务层的SpringCloud提供了微服务开发所需的配置管理、服 务发现、断路器、智能路由、微代理、控制总线、全局锁、决策竞选、分布式 会话和集群状态管理等组件;如:认证服务、注册服务、应用服务等。
作为优选,服务层的SpringBoot旨在简化创建产品级的Spring应用和服 务,简化了配置文件,使用嵌入式web服务器,含有诸多开箱即用微服务功能, SpringCloud跟spring boot框架一起使用,让开发微服务架构的云服务非常好 的方便。
作为优选,数据分析层中,
针对实时需求的数据分析,采用Storm(实时分布式计算框架)进行实时分 析;
针对离线数据分析、机器学习、图计算采用Spark(离线分布式计算框架) 从数据存储层提取数据进行分析,再将分析的结果存到数据存储层。
作为优选,数据分析层中采用Solr(分布式搜索引擎)进行分布式搜索,采 用Phoneix(Hbase的SQL框架)进行实时查询,
Flume(分布式日志管理)进行可靠和高可用的海量日志采集、聚合和传输;
Kafaka(分布式消息队列)构建一个用来处理海量日志,用户行为和网站运 营统计等的数据处理框架。在结合了数据挖掘,行为分析,运营监控等需求的 情况下,需要能够满足各种实时在线和批量离线处理应用场合对低延迟和批量 吞吐性能的要求。从需求的根本上来说,高吞吐率是第一要求,其次是实时性 和持久性。
作为优选,数据存储层中,
针对一般数据对象采用关系数据库集群Mycat进行存储;
针对海量数据对象:如传感器采集的数据、用户行为日志等,采用HBASE (映射框架)进行存储;
针对访问频繁的数据采用分布式缓存Redis进行存储;
对于大文件采用HDFS进行存储,如视频文件等。
作为优选,数据存储层是一个开源的分布式数据库系统,实现了MySQL协 议的服务器,其核心功能是分表分库,即将一个大表水平分割为N个小表,存 储在后端MySQL服务器里或者其他数据库里。
作为优选,数据分析层是个通用的集群计算框架,通过将大量数据集计算 任务分配到多台计算机上,提供高效内存计算。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明采用基于大数据的微服务业 务体系架构,形成了从智能校园校本数据中心为核心,各微服务业务应用为基 础的智能校园集成方案和实施能力,同时根据客户需求具备快速、高效的业务 应用定制开发能力,满足了职业院校和应用型大学全方面的业务支持需求。
附图说明
图1为本发明的系统架构图;
图2为本发明的服务层的SpringCloud微服务架构图;
图3为本发明的数据存储层Mycat分布式数据库系统图。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例:一种智慧校园微服务平台架构体系,参见图1,包括平台系统架构, 所述平台系统架构分为应用层、服务层、数据分析层、数据存储层、基础设施 层,
<一>应用层:提供Session框架、微信框架、APP框架、Web框架、SDK(RPC 框架),用于快速开发校园微服务应用程序;
其中Session框架为用户提供会话控制程序;微信框架为用户提供微信公 众号、微信开发程序;APP框架为用户提供IOS、Android开发程序;Web框架 为用户提供ReatJS(HTML5)开发程序;SDK(RPC框架)提供物联网、即时通信(实 时视频、语音)、Openfire(实时协作服务器)、开放平台、Flash 2D交互、Unity 3D(2D/3D虚拟现实交互)客户程序。
应用层还设有RESTful和OAUTH2权限认证框架,RESTful它主要用于客户 端和服务器交互类的软件。在一个单位中,可能是存在多个不同的应用,比如 学校会有财务的系统会有学生工作的系统,还有图书馆的系统等等,如果每个 系统都用独立的账号认证体系,会给用户带来很大困扰,也给管理带来很大不 便,因此采用OAUTH2权限认证框架对开发校园微服务应用程序进行进行统一认 证,简化操作,便于管理以及后期分析数据采集。
<二>、服务层:参见图2以SpringCloud微服务为核心作为各服务的容器,SpringCloud是基于SpringBoot的一整套实现微服务的框架,为应用层提供服 务;
服务层的SpringCloud提供了微服务开发所需的配置管理、服务发现、断 路器、智能路由、微代理、控制总线、全局锁、决策竞选、分布式会话和集群 状态管理等组件;如:认证服务、注册服务、应用服务等;
服务层的SpringBoot旨在简化创建产品级的Spring应用和服务,简化了 配置文件,使用嵌入式web服务器,含有诸多开箱即用微服务功能,SpringCloud 跟spring boot框架一起使用,让开发微服务架构的云服务非常好的方便。
<三>、数据分析层(Spark):包括Storm(实时分布式计算框架)、Spark(离 线分布式计算框架、Solr(分布式搜索引擎)、Phoneix(Hbase的SQL框架)、 Flume(分布式日志管理)、Kafaka(分布式消息队列);
针对实时需求的数据分析,采用Storm(实时分布式计算框架)进行实时分 析;
针对离线数据分析、机器学习、图计算采用Spark(离线分布式计算框架) 从数据存储层提取数据进行分析,再将分析的结果存到数据存储层。
采用Solr(分布式搜索引擎)进行分布式搜索,采用Phoneix(Hbase的SQL 框架)进行实时查询,
Flume(分布式日志管理)进行可靠和高可用的海量日志采集、聚合和传输;
Kafaka(分布式消息队列)构建一个用来处理海量日志,用户行为和网站运 营统计等的数据处理框架。在结合了数据挖掘,行为分析,运营监控等需求的 情况下,需要能够满足各种实时在线和批量离线处理应用场合对低延迟和批量 吞吐性能的要求。从需求的根本上来说,高吞吐率是第一要求,其次是实时性 和持久性。
Spark是一种与Hadoop相似的开源集群计算环境,但是两者之间还存在一 些不同之处,这些有用的不同之处使Spark在某些工作负载方面表现得更加优 越,换句话说,Spark启用了内存分布数据集,除了能够提供交互式查询外, 它还可以优化迭代工作负载。Spark是在Scala语言中实现的,它将Scala用 作其应用程序框架。与Hadoop不同,Spark和Scala能够紧密集成,其中的 Scala可以像操作本地集合对象一样轻松地操作分布式数据集。尽管创建Spark 是为了支持分布式数据集上的迭代作业,但是实际上它是对Hadoop的补充, 可以在Hadoop文件系统中并行运行。通过名为Mesos的第三方集群框架可以 支持此行为。Spark由加州大学伯克利分校AMP实验室(Algorithms,Machines, and People Lab)开发,可用来构建大型的、低延迟的数据分析应用程序。
本发明的数据分析层(Spark)是个通用的集群计算框架,通过将大量数据 集计算任务分配到多台计算机上,提供高效内存计算。如果你熟悉Hadoop,那 么你知道分布式计算框架要解决两个问题:如何分发数据和如何分发计算。 Hadoop使用HDFS来解决分布式数据问题,MapReduce计算范式提供有效的分布 式计算。类似的,Spark拥有多种语言的函数式编程API,提供了除map和reduce 之外更多的运算符,这些操作是通过一个称作弹性分布式数据集(resilient distributed datasets,RDDs)的分布式数据框架进行的。
本质上,RDD是种编程抽象,代表可以跨机器进行分割的只读对象集合。RDD 可以从一个继承结构(lineage)重建(因此可以容错),通过并行操作访问, 可以读写HDFS或S3这样的分布式存储,更重要的是,可以缓存到worker节点 的内存中进行立即重用。由于RDD可以被缓存在内存中,Spark对迭代应用特别 有效,因为这些应用中,数据是在整个算法运算过程中都可以被重用。大多数 机器学习和最优化算法都是迭代的,使得Spark对数据科学来说是个非常有效 的工具。另外,由于Spark非常快,可以通过类似Python REPL的命令行提示 符交互式访问。
Spark库本身包含很多应用元素,这些元素可以用到大部分大数据应用中, 其中包括对大数据进行类似SQL查询的支持,机器学习和图算法,甚至对实时 流数据的支持。
核心组件如下:
Spark Core:包含Spark的基本功能;尤其是定义RDD的API、操作以及这 两者上的动作。其他Spark的库都是构建在RDD和Spark Core之上的。
Spark SQL:提供通过Apache Hive的SQL变体Hive查询语言(HiveQL) 与Spark进行交互的API。每个数据库表被当做一个RDD,Spark SQL查询被转 换为Spark操作。对熟悉Hive和HiveQL的人,Spark可以拿来就用。
Spark Streaming:允许对实时数据流进行处理和控制。很多实时数据库(如Apache Store)可以处理实时数据。Spark Streaming允许程序能够像普通RDD 一样处理实时数据。
MLlib:一个常用机器学习算法库,算法被实现为对RDD的Spark操作。这 个库包含可扩展的学习算法,比如分类、回归等需要对大量数据集进行迭代的 操作。之前可选的大数据机器学习库Mahout,将会转到Spark,并在未来实现。
GraphX:控制图、并行图操作和计算的一组算法和工具的集合。GraphX扩 展了RDDAPI,包含控制图、创建子图、访问路径上所有顶点的操作。
<四>、数据存储层:采用关系数据库集群Mycat、HBASE(映射框架)、分布 式缓存Redis、HDFS进行分类存储;
针对一般数据对象采用关系数据库集群Mycat进行存储;
针对海量数据对象:如传感器采集的数据、用户行为日志等,采用HBASE (映射框架)进行存储;
针对访问频繁的数据采用分布式缓存Redis进行存储;
对于大文件采用HDFS进行存储,如视频文件等。
数据存储层中,参见图3,从定义和分类来看,它是一个开源的分布式数据 库系统,是一个实现了MySQL协议的服务器,前端用户可以把它看作是一个数 据库代理,用MySQL客户端工具和命令行访问,而其后端可以用MySQL原生协 议与多个MySQL服务器通信,也可以用JDBC协议与大多数主流数据库服务器通 信,其核心功能是分表分库,即将一个大表水平分割为N个小表,存储在后端 MySQL服务器里或者其他数据库里。
MyCat发展到目前的版本,已经不是一个单纯的MySQL代理了,它的后端可 以支持MySQL、SQL Server、Oracle、DB2、PostgreSQL等主流数据库,也支持 MongoDB这种新型NoSQL方式的存储,未来还会支持更多类型的存储。而在最终 用户看来,无论是那种存储方式,在MyCat里,都是一个传统的数据库表,支 持标准的SQL语句进行数据的操作,这样一来,对前端业务系统来说,可以大 幅降低开发难度,提升开发速度。
<五>、基础设施层:采用公有云加私有云,服务器层和应用层主要采用公 有云,而数据存储层和数据分析层则采用私有云。
以上对本发明所提供的一种智慧校园微服务平台架构体系进行了详尽介 绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的 一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处,对本发明的变更和改进将是可能的,而不会超出附加权利要求所规定的 构思和范围,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:包括平台系统架构,所述平台系统架构分为应用层、服务层、数据分析层、数据存储层、基础设施层,
应用层提供Session框架、微信框架、APP框架、Web框架、SDK(RPC框架),用于快速开发校园微服务应用程序;
服务层以SpringCloud微服务为核心作为各服务的容器,SpringCloud是基于SpringBoot的一整套实现微服务的框架,为应用层提供服务;
数据分析层,包括Storm(实时分布式计算框架)、Spark(离线分布式计算框架、Solr(分布式搜索引擎)、Phoneix(Hbase的SQL框架)、Flume(分布式日志管理)、Kafaka(分布式消息队列);
数据存储层,采用关系数据库集群Mycat、HBASE(映射框架)、分布式缓存Redis、HDFS进行分类存储;
基础设施层,采用公有云加私有云,服务器层和应用层主要采用公有云,而数据存储层和数据分析层则采用私有云。
2.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:应用层的Session框架为用户提供会话控制程序;微信框架为用户提供微信公众号、微信开发程序;APP框架为用户提供IOS、Android开发程序;Web框架为用户提供ReatJS(HTML5)开发程序;SDK(RPC框架)提供物联网、即时通信(实时视频、语音)、Openfire(实时协作服务器)、开放平台、Flash 2D交互、Unity 3D(2D/3D虚拟现实交互)客户程序。
3.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:应用层还设有RESTful和OAUTH2权限认证框架。
4.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:服务层的SpringCloud提供了微服务开发所需的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、微代理、控制总线、全局锁、决策竞选、分布式会话和集群状态管理等组件。
5.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:服务层的SpringBoot旨在简化创建产品级的Spring应用和服务,简化了配置文件,使用嵌入式web服务器,含有诸多开箱即用微服务功能。
6.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:数据分析层中,
针对实时需求的数据分析,采用Storm(实时分布式计算框架)进行实时分析;
针对离线数据分析、机器学习、图计算采用Spark(离线分布式计算框架)从数据存储层提取数据进行分析,再将分析的结果存到数据存储层。
7.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:数据分析层中采用Solr(分布式搜索引擎)进行分布式搜索,采用Phoneix(Hbase的SQL框架)进行实时查询,
Flume(分布式日志管理)进行可靠和高可用的海量日志采集、聚合和传输;
Kafaka(分布式消息队列)构建一个用来处理海量日志,用户行为和网站运营统计等的数据处理框架。
8.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:数据存储层中,
针对一般数据对象采用关系数据库集群Mycat进行存储;
针对海量数据对象:如传感器采集的数据、用户行为日志等,采用HBASE(映射框架)进行存储;
针对访问频繁的数据采用分布式缓存Redis进行存储;
对于大文件采用HDFS进行存储,如视频文件等。
9.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:数据存储层是一个开源的分布式数据库系统,实现了MySQL协议的服务器,其核心功能是分表分库,即将一个大表水平分割为N个小表,存储在后端MySQL服务器里或者其他数据库里。
10.根据权利要求1所述的一种智慧校园微服务平台架构体系,其特征在于:数据分析层是个通用的集群计算框架,通过将大量数据集计算任务分配到多台计算机上,提供高效内存计算。
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曹晓明: ""智能+"校园:教育信息化2.0视域下的学校发展新样态", 《远程教育杂志》 * |
曹晓明: ""智能+"校园:教育信息化2.0视域下的学校发展新样态", 《远程教育杂志》, no. 04, 17 July 2018 (2018-07-17), pages 57 - 68 * |
耿珍: "教育信息化的新阶段:从"数字校园"到"智慧校园":", 《计算机时代》 * |
耿珍: "教育信息化的新阶段:从"数字校园"到"智慧校园":", 《计算机时代》, no. 2, 15 February 2019 (2019-02-15), pages 76 - 79 * |
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