高校智慧校园管理平台的设计与实现

舒晖

(成都医学院 现代教育技术中心，四川 成都 610500)

0 引言

近些年我国高校纷纷进行信息化智慧校园的建设[1]，其目的为使得教职工和学生在教学、生活和工作各方面更加简便快捷，通过主动服务和整合校园资源等方式提高用户体验[2-4]。但目前校园各系统往往均为满足教职工或学生在某一方面的需求而研究开发，每个系统的指向性较为明确，在后续系统升级过程中也为围绕这一指向性而添加功能，如果出现某些与原有系统功能差别较大的需求，则需开发一套新的系统[5-7]，长此以往会导致系统的数量增加，造成各个系统之间的数据交换困难，使得学校信息化系统错综复杂[8]。基于此，本研究在信息化校园建设的背景下，基于虚拟化容器引擎和持续化集成等技术，构建了一套可用整个学校系统持续建设的平台系统。

1 系统架构设计

为了设计一套可维护、可拓展、高性能的系统，本平台分为数据中心、应用部分、持续集成部分和核心系统4个部分，平台架构如图1所示。

图1 平台系统整体架构图

所有部分的运行环境均为Docker[9]，用户可以利用PC端或移动端通过HTTP通信[10]访问核心系统，核心系统分为用户信息、应用信息和代码开发规范3个部分。然后利用Jenkins Client通信与持续集成部分连接，持续集成部分包含应用部署、应用测试、应用翻译和应用构建等。持续集成部分利用docker.sock通信[11]连接应用部分，其中每个应用占用一个Docker容器。应用通过HTTP通信与学校数据中心系统连接。

1.1 核心系统

核心系统的通信采用Spring Boot框架[12]和HTTPS通信，其中Spring MVC的请求过程如图2所示。

图2 Spring MVC请求过程

在请求过程中请求信息号会传递至Dispatcher Servlet前端控制器，然后可分别传递至Handler Mapping、View Re-solver、视图渲染和Handler，其中传递至Handler Mapping后经过处理会进一步传递至Handel Execution Chain，然后经过解析到达Handel，经过业务逻辑分析后被传输至Model And View，其为MVC底层的对象的底层对象，主要分为View和Model两个部分。然后通过解析器得到View，进而进行视图渲染和响应。

1.2 应用部分

为确保应用间互不干涉，本系统将每个应用运行在单独的Docker容器中，保证应用间的相互独立。对于应用的访问，其通过宿主的容器开放端口和IP地址。本系统的端口利用分配和动态监测的方式以确保应用的正常连接访问和运行。

1.3 数据库

数据库是一个系统进行高效开发的前提和基础[13]，根据本系统的使用要求，本数据库的E-R图，如图3所示。

图3 系统数据库的E-R图

1.4 移动端和Web端

手机App移动端用过HTML5+和MUI进行开发，利用HBuilder编译[14]成iOS和Android应用，核心系统与App间通信利用HTTPS协议。其中选择HTML5+的原因为其开发资源较多、操作较为简便、用户体验优和二次开发性能强等优点。Web段的通信协议同样为HTTPS，其框架开发选择Layui[15]。Layui中的layer使用简便且功能强大，其可以完成一系列的弹层操作从而提高用户体验。

2 关键功能模块设计

2.1 应用发布

本系统最重要的模块之一即为应用发布模块，其流程图如图4所示。

图4 应用发布的流程图

用户需要在认证中心进行权限认证，如果认证成功后即可进行应用发布的操作，在用户发布时，用户可以根据自己的需求选择应用类型，其中包括MySQL应用、Python应用、Node.js应用和Java应用。其对应的版本分别为MySQL版本、Python应用、Node应用和JDK/Maven应用。其中后三者对应的为代码仓库地址，MySQL版本对应的为初始化SQL语句，然后进行应用图标和名称等其他配置信息，最后进行发布。

用户发布序列图如图5所示。

图5 应用发布的序列图

用户首先进行配置发布应用信息，利用平台界面进行解析配置信息，然后在平台服务端构建XML文件并发布任务，利用Jenksins建立任务，并在Docker执行任务。建立的任务可以通过Jenksins返回发布结果至平台服务端，然后将执行结果传输至平台界面进行显示结果的发布。

2.2 应用管理

系统应用管理模块的流程图如图6所示。

图6 应用管理的流程图

在进行应用管理时首先进行权限认证，认证成功后进入应用管理界面，在应用列表中选择对应的应用可以进行更新和应用信息的修改。

应用更新流程图如图7所示。

图7 应用更新的流程图

该系统应用的更新不仅可以对数据库的信息进行更新和修改，还可以出发应用持续集成和流程，通过把原有应用全生命周期终止，然后来解决应用发布过程中更新修改应用内容和版本的问题。

2.3 数据中心系统

数据中心的作用是为发布的应用提供数据支持和身份识别，用户发布的应用使用者为在校师生，应用可以识别和区分不同的用户从而获得该用户的信息，上述信息通过接口的形式获取。其流程图如图8所示。

图8 数据中心的流程图

在进行完权限认证后，进入数据中心，然后通过接口的使用方式进行身份识别和用户信息的获取，当测试接口成功后即可进行应用的开发，否则返回上一步。

2.4 移动端

该系统的主要使用途径是手机App客户端，手机客户端功能模块的流程图如图9所示。

首先在认证中心进行权限认证后进入移动端主页，分别可以进行应用的添加、应用的使用和应用的删除。其中添加应用界面还可以通过查询应用列表来获取应用的详情，然后用户决定是否进行添加。此外，系统还为用户提供了清除缓存等功能。

应用使用的序列图如图10所示。

图10 应用使用的序列图

用户可以通过查询得到相应的用户信息，添加系统后，移动端可以更新本地用户列表的地址、图表和名称等信息，当用户使用某个应用时，其背后为用户访问对应应用的地址，然后返回给用户应用主页，从而实现用户使用该应用的目的。

3 系统测试

一般情况下，系统的测试分为功能测试和性能测试两部分。对于系统的功能测试本文主要对系统的移动端功能、数据中心功能、系统模块功能、应用管理和发布功能进行了稳定性和完整性的测试，经过测试，本系统可以实现完成设计功能，系统功能性较好。移动端功能性测试的测试步骤和测试结果如表1所示。

表1 移动端功能性测试步骤及结果

为了对系统进行性能测试，本研究模拟了50、100、150、200和250人同时对系统进行访问时服务器的响应时间和CPU使用率，测试结果如表2所示。

表2 系统性能测试

由表2可知，当同一时间点的用户数达到250人时，系统的响应时间仅为1.996 s，CPU使用率仅为11.55%，说明该系统性能良好，可满足使用要求。

4 总结

针对目前学校信息系统错综复杂的现状，本研究基于虚拟化容器引擎和持续化集成等技术，构建可持续集成不同系统的智慧校园开放平台。本文首先从核心系统设计、应用部分设计、数据库设计、移动端和Web端设计等角度对系统的构建设计进行了详细介绍，并以应用发布模块、应用管理模块、数据中心系统功能模块和移动端功能模块等关键模块为例阐述了其设计流程和实现方式。最后通过功能和性能测试，验证了该系统的功能完整性和性能可靠性。