基于微服務架構的畢業審核系統研究與實現

潘秋霞 林中明 潘金蘭

摘 ?要：高校逐年擴招，畢業生人數上漲，畢業審核管理任務加重，畢業審核系統也需要實時更新。通過對微服務架構的研究，基于Spring Cloud微服務架構理念設計一款畢業審核系統，主要涉及畢業審核系統的微服務設計、技術分析、功能實現。試驗表明，系統擴展性強，學生能夠借助該系統實時查詢畢業情況，管理員可個性化設置畢業條件，實時受理畢業審核數據，打印畢業證等，加快高校畢業審核速度，提高畢業率，也可為結業轉畢業辦證提供便利。

關鍵詞：微服務架構；畢業審核；畢業審核管理；管理系統

中圖分類號：TP311.5 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：2096-4706（2023）16-0028-06

Research and Implementation of Graduation Review System Based on Microservice Architecture

PAN Qiuxia1， LIN Zhongming2， PAN Jinlan3

（1.Guangxi Minzu University， Nanning ?530006， China; 2.Nanning Normal University， Nanning ?530001， China;

3.Yulin Normal University， Yulin ?537000， China）

Abstract： Universities are expanding their enrollment year by year. Three are an increase in the number of graduates and an increase in graduation review management tasks， the graduation review system also needs to be updated in real-time. Through the research on the Microservice architecture， a graduation review system is designed based on the Spring Cloud Microservice architecture concept， which mainly involves the Microservice design， technical analysis and function realization of the graduation review system. The experiment shows that the system has strong scalability， and students can use the system to query graduation status in real time. Administrators can personalize graduation conditions， accept graduation review data in real time， print graduation certificates， etc.， accelerate the speed of graduation review in universities， improve graduation rates， and also provide convenience for transferring from graduation to certificate application.

Keywords： microservice architecture; graduation review; graduation review management; management system

0 ?引 ?言

畢業管理是一項復雜且重要的高校教務管理工作，與學生在校期間是否滿足畢業條件，是否能獲取學位息息相關。每年五、六月份是畢業資格審核、學位資格審核工作的忙碌期，各學院教學秘書、教務處學籍管理人員根據各專業培養方案、學籍管理辦法、學士學位評定辦法等審核學生是否滿足畢業條件，畢業審核管理工作需要做到細致嚴謹、不容出錯。近年來，高校招生工作在不斷擴張，隨著國家政策推進，專升本學生人數突飛猛進，預畢業生人數日益增加，畢業審核時間集中、數據量大，系統負荷重，現有的系統畢業審核流程不夠全面[1]。為解決畢業審核難題，提高系統運行效率，需要合理拆解畢業審核系統的各項功能，重新設計后臺數據庫[2]。讓各專業可以個性化調整培養方案、限定畢業條件、個性化設置本專科畢業條件，生成畢業審核報表等；也可以使畢業審核系統運行暢通無阻。

臨近畢業，預畢業生是否修夠學分、限定選修課，限定通選課類別是否獲得學分、已修未在計劃中的課程是否需要課程替代、學業預警情況等諸多問題，細致而煩瑣。某一項條件未達標，或是某個學生已修課程，卻因課程學分、課程性質不一致等問題，都會影響畢業結論，這關系到每位預畢業生的前程。學生希望可以看到自己是否滿足畢業條件；學院希望可以快速審核各項畢業條件，得出畢業結論，也能提醒學生核對培養方案與獲得學分情況以達到畢業要求；學校教務管理部門希望收集全校畢業資格結論，整理畢業生名單及數據，上會討論，打證，畢業生學信網數據對接，標記結業轉入零散辦證等。畢業審核流程復雜，并有相應的規章制度及培養方案，畢業審核的各項工作通過制度和流程推進[3]。微服務架構能夠提高畢業審核效率，按需擴容，滿足畢業審核需求，研究一套基于微服務架構的畢業審核系統迫在眉睫。

1 ?微服務架構

微服務架構是近年來新興的架構模式，一個龐大的單體多功能系統能夠通過微服務合理劃分為多個小的服務，內聚性增強；每個服務分開部署，擴展性強，可以隨時增加服務，服務間通過調用進行通信；使用微服務架構，開發人員可不因技術更新換代而受到限制，不同服務可使用不同技術，開發團隊建設更便捷。

1.1 ?微服務架構優點

微服務架構具有以下優點：

1）開發效率高。微服務架構開發不受技術影響，每個服務之間分開部署，技術員可同時開工，耦合度低，新員工也能快速加入開發中來，減少不必要的等待和沖突。

2）復雜度可控。微服務架構把系統拆解為多個服務，單個服務對應一個功能，各服務間通過接口調用完成連接。每個服務復雜度低，易于升級維護。

3）容錯性好。在微服務架構中，某個服務出現故障不會影響其他服務的正常運行，易于容錯，解決了因某個功能故障導致這個系統崩潰的問題。

4）擴展性強。每個服務有實時更改需求，皆可進行獨立擴展，新增或重構服務便捷，以滿足處理大量數據、集中訪問、畢業生人數逐年增長的畢業審核系統資源需求[4]。

1.2 ?微服務架構不足

微服務架構解決了單體系統的復雜性問題，但對技術要求比較嚴格。應用程序編程接口（API）編寫很關鍵，對API文檔的編寫也比較嚴謹，對測試和運維人員要求高，他們也需要懂得相關技術知識，做到自動化測試標準。

2 ?微服務模塊設計

2.1 ?畢業審核系統的傳統設計模式

畢業審核系統與學生、教師、教學管理人員息息相關，關系到學生核對培養方案及成績單模塊、畢業資格提醒模塊、教師錄入成績模塊、學院管理員管理培養方案模塊、畢業資格審查模塊、消息顯示提醒模塊、系統管理員管理管理畢業條件模塊、畢業生管理模塊、畢業情況提醒模塊、零散辦證模塊。這些模塊是畢業審核系統的關鍵所在，模塊之間息息相關，相互調用相關數據，以完成畢業資格審核。傳統的畢業資格審核系統的設計是單體架構，它把系統所需要的全部模塊部署封裝成一個包來運行，其架構如圖1所示。

單體架構的畢業審核系統既龐大又復雜，當某個模塊需要更新升級時，會牽扯到其他模塊的部署，為工程師帶來巨大的困難，也給用戶帶來不完整的體驗，對學生、老師、教學管理人員畢業審核帶來困擾。

2.2 ?畢業審核系統的微服務設計

畢業審核系統的微服務架構把傳統單一的畢業審核系統，劃分為多個微小的服務，每個服務模塊之間具有較低的耦合性，存在較好容錯性，倘若成績錄入模塊有問題，程序員修復速度快，又不會影響老師、學生、教學管理人員繼續使用系統的其他功能模塊，能很好地避免系統出現全盤崩潰現象，提高系統辦事效率。畢業審核系統的微服務架構設計如圖2所示。

畢業審核系統的微服務架構以學生為中心[5]，整合了成績單查詢、畢業資格審核、畢業證辦理提醒等事物，各服務之間通過REST（Representational State Transfer）實現調用[6]，為學生提供有效的業務訪問通道和畢業證辦理通道，最大限度地滿足畢業審核需要及學生的需求。

3 ?系統分析

畢業審核系統以用戶為中心，為更好服務預畢業生和管理員，滿足不同專業個性化畢業審核而設計。本系統方便預畢業生核對培養方案與成績單，查看自己是否已滿足畢業條件，提醒學生及時補充未修課程以達到畢業條件；學院管理員可調整培養方案，在系統審核預畢業生畢業條件和能否獲得學位資格；系統管理員可以管理畢業生，標記畢業結論及打證。

3.1 ?系統用戶分析

學生端：學生可以登錄系統、下載成績單、核對畢業審核數據、申請成績替代。

教師端：教師可以錄入成績、管理課程。

學院管理端：學院管理員可以核對培養方案、畢業資格審查、學位審查、培養方案管理、課程替代管理。

系統管理員：系統管理員有以下功能：畢業屆別管理、畢業專業管理、畢業條件管理、畢業結論管理、降級管理、零散辦證管理、打證管理、生成畢業生數據對接學信網。

3.2 ? 畢業審核系統業務流程

畢業審核系統業務流程主要包括學生登錄系統核對成績單、教師錄入成績、學院管理員管理畢業生及畢業審核，將畢業審核數據上報、系統管理員可以合理設置畢業學位審核時間[7]，管理畢業生及畢業審核結論，處理打證數據。主要業務流程圖如圖3所示。

畢業審核系統主要業務分析如下：

1）學生可以登錄畢業審核系統核查看是否修夠學分，還缺哪些條件才能達到畢業，讓學生能做到自主管理學習，以達到畢業，獲取學位等。若發現成績單有誤，可以申請課程替代，修正成績單。若發現課程無學分，申請修滿學分，錄入成績。

2）教師可以給已修未獲得學分的課程錄入成績，查看課程學分等。

3）各學院教學秘書可以管理畢業生信息，對班級有誤的學生申請調整；核對培養方案，對培養方案有誤的課程進行微調；管理已修未在計劃的課程，依據申請、審核、送審課程替換；提醒學生查閱計劃中未修課程，并依據培養方案修夠學分；統計預畢業生學分完成情況、畢業論文、其他限定選修課、畢業考級情況等，審查畢業資格、學位資格。

4）系統管理員可設置畢業屆別、專業，審核課程替代，查閱畢業審核、學位審核結果，標記畢業結論并打證，將不滿足畢業條件的學生降級處理、將結業學生轉入零散辦證程序，生成畢業生數據對接學信網等。

4 ?系統設計與實現

4.1 ?系統技術分析

本系統使用Spring Boot開發框架，通過Spring Cloud微服務架構理念[8]，將畢業審核系統分為多個功能模塊進行開發，每個功能模塊獨立服務，通過接口來調用連接。本系統采用Easy Excel數據處理框架，可以將表格靈活處理打印，包含強大的學生信息數據報表、畢業審核結論統計表、畢業打證數據表、培養方案統計表、預畢業生成績統計表、培養方案與成績單分析統計表等，為工作人員統計數據帶來極大便利，提高畢業審核效率。為保障系統運行安全，系統使用對外提供加密和解密接口，為需要在網絡中傳輸及本地存儲的數據提供加密解密支撐。

4.2 ?系統安全設計

每個系統都必須具備安全保障，畢業審核系統包含了學生個人信息、打證數據、學生成績等重要數據，做好系統安全設計尤為關鍵。用戶在登錄系統時需要做好數據加密處理和安全驗證，通過驗證方可登錄系統操作。基于微服務架構的畢業審核系統獨立設計安全驗證服務，用戶登錄時，調用戶安全認證接口，鎖定用戶角色及權限，通過用戶角色和權限進入相關權限的操作界面。

Spring Security在安全框架中具備強大的功能[9]，與OAuth 2.0相結合形成系統的安全性[10]身份驗證方法。身份驗證可以查驗用戶信息是否存在，確定用戶是否能進入系統；用戶選擇相應的角色，系統可授權用戶進入相應權限操作。在守約條件下，第三方平臺可被授權操作特定的功能權限[5]，也可以給它發放令牌登錄系統執行特定操作，保障基于微服務架構的畢業審核系統的用戶安全，也提高系統的驗證速度。OAuth 2.0授權流程如圖4所示。

4.3 ?系統功能分析設計

基于微服務架構的畢業審核系統包含用戶功能模塊、教師功能模塊、學院功能模塊、系統功能模塊，其功能構架圖如圖5所示。

基于微服務架構的畢業審核系統主要功能模塊分析如下：

1）用戶功能模塊。學生擁有核對成績、成績替代、用戶中心功能，可以查詢成績單、核對學分、申請成績替換、查看課程替換結果、撤銷課程替換申請，還可以查看個人學籍信息、查看消息提醒。

2）教師功能模塊。教師含有成績錄入功能、查看課程學分、查看課程成績等功能。

3）學院功能模塊。學院包含成績替代功能、培養方案管理、畢業資格審核管理功能、畢業生管理功能，可以審核成績替代、查看課程替代記錄、核對培養方案、微調培養方案、提醒學生查看未獲得學分情況，畢業審查統計、畢業資格審查、學位資格審查、打印審查結果，管理畢業生信息、打印畢業生數據。

4）系統功能模塊。系統管理員可執行最終的成績管理、查看課程替代記錄，增刪改畢業屆別、設置專業、打印專業數據，新增畢業學分要求、設置畢業審核條件、畢業專業統計、設置學位審核統計，畢業審查統計、畢業資格審核、學位資格審核、畢業結論標記、證書打印標記，降級異動處理，結業換畢業證、提前畢業辦證等操作。

4.4 ?系統實現

4.4.1 ?學生用戶模塊功能實現

學生用戶含登錄功能模塊，學生輸入統一門戶賬號、密碼、驗證碼通過用戶驗證后，以學生角色進入畢業審核系統首頁。認證了手機號，可以收到系統提醒，核查本人畢業完成情況，為順利畢業提供便利。學生核對畢業情況審核報告如圖6所示。

4.4.2 ?教師模塊實現

教師可以通過統一門戶網站登錄系統，錄入成績。

4.4.3 ?學院模塊功能實現

學院教學秘書可以通過系統后臺用戶名、密碼、驗證碼通過驗證后登錄畢業審核系統首頁，進行畢業審核、學位審核、管理并提醒畢業生按時完成學業。

4.4.4 ?系統管理員模塊功能實現

系統管理員登錄系統，可以設置、查詢、統計畢業審核數據，管理打證數據等，畢業審核統計查詢界面如圖7所示。

5 ?結 ?論

目前，主流的微服務架構主要應用在服務器后臺上面，并以網絡形式為前臺服務。本系統使用微服務架構，解決了畢業審核人數多、系統更新換代快，技術人員不受開發限制，能及時更新系統等問題，學生能隨時查看是否滿足畢業條件，管理員能隨時設置培養方案與畢業審核條件，進行畢業審核和學位審核，統計畢業審核數據等。通過多次畢業審核測試，本系統能有效提高畢業審核效率，具有良好的運用前景。

參考文獻：

[1] 任加慧，盧婷，魏淑婕.開放大學學籍管理平臺的功能優化與完善——以江蘇開放大學為例 [J].電大理工，2021（4）：54-58.

[2] 楊博森，嚴張凌.微服務架構下學生選課系統的設計與實現 [J].信息與電腦：理論版，2020，32（20）：84-86.

[3] 夏華，莫燦燦，袁舒雯.高等學歷繼續教育專業建設內涵式發展研究 [J].繼續教育研究，2021（4）：22-25.

[4] 徐晴，王加年.微服務架構的學生綜合事務平臺構建 [J].辦公自動化，2020，25（23）：11-12+40.

[5] 徐小華，胡忠旭，常鳳.基于微服務架構的“數智學工”系統的設計 [J].現代計算機，2022，28（20）：117-120.

[6] 劉坤.基于微服務架構的在線教學平臺的設計與實現 [D].西安：西北大學，2022.

[7] 劉元超.本科畢業資格及學位資格審核工作優化研究 [J].當代教育實踐與教學研究，2020（11）：99-100.

[8] 薛云蘭，黃嘉浩，邵桐杰.微服務架構的在線課程學習系統的研究與設計 [J].計算機時代，2022（5）：130-133+137.

[9] GU H J，YANG S L，GU M D，et al. Research on online teaching platform system based on microservice architecture [J/OL].MATEC Web of Conferences，2022，355.[2023-02-18].https：//www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2022/02/matecconf_icpcm2022_03058/matecconf_icpcm2022_03058.html.

[10] 郄小明，張建君.基于微服務架構的終端服務平臺設計 [J].數字技術與應用，2020，38（6）：124-126.

作者簡介：潘秋霞（1989—），女，漢族，廣西賀州人，科員，研究生，研究方向：機器學習、大數據、計算機應用；林中明（1988—），男，漢族，廣西賀州人，助理研究員，研究生，研究方向：大數據、物流信息化；潘金蘭（1991—），女，漢族，廣西賀州人，專任教師，研究生，研究方向：優化建模、自然災害風險分析。