基于微服務(wù)的教育身份中臺的設(shè)計與應(yīng)用

李文晶 江西省教育評估監(jiān)測研究院

●引言

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)進一步推動了教育管理信息化的發(fā)展。目前，筆者所在省已建成中小學(xué)學(xué)生學(xué)籍管理、教師管理、教育督導(dǎo)、教育規(guī)劃管理、教育事業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)上報管理、民辦教育公共服務(wù)平臺、學(xué)前教育管理、中職教育學(xué)生學(xué)籍管理、普通高考查分、學(xué)生資助管理、教育人才與師資管理等30多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，同時也建設(shè)了十多個服務(wù)平臺，如辦公自動化系統(tǒng)、教育管理公共服務(wù)門戶系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)采集平臺、統(tǒng)一能力開放平臺、各類成績查詢系統(tǒng)等，不僅為千萬師生提供了一系列的便利服務(wù)，而且通過信息化的手段解決了一些事務(wù)性的工作，使教育行政部門工作人員的工作減負。雖然取得了一定的成績，但從已建的信息系統(tǒng)來看，也暴露了一些弊端：一是傳統(tǒng)的系統(tǒng)建設(shè)都是為了解決某個實際的業(yè)務(wù)需求而建設(shè)的，缺少整體推進的頂層規(guī)劃，呈現(xiàn)“小散亂”狀態(tài)；二是傳統(tǒng)的建設(shè)模式導(dǎo)致數(shù)據(jù)煙囪林立，信息孤島嚴重，服務(wù)體驗差，數(shù)據(jù)治理難度大，運維成本高，信息系統(tǒng)整合共享難；三是傳統(tǒng)的系統(tǒng)建設(shè)方式導(dǎo)致“一數(shù)一源”難以保障，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，師生用戶身份標(biāo)識不統(tǒng)一，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)難以關(guān)聯(lián)分析；四是教師、學(xué)生等身份信息在各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)中存在差異，身份認證難，某些人員在一些系統(tǒng)中是教師身份，在其他系統(tǒng)中又是學(xué)生身份，容易給人誤解，造成混淆。因此，如何解決上述問題，實現(xiàn)教育系統(tǒng)身份的統(tǒng)一驗證，確保身份的準(zhǔn)確性，是本研究關(guān)注的重點。

●建設(shè)目標(biāo)

教育身份中臺是以省各級各類學(xué)籍系統(tǒng)、教師管理系統(tǒng)等數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，繪制教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)藍本庫，依托終身學(xué)習(xí)賬號體系，實現(xiàn)基于實名身份認證的集中授權(quán)，解決各類教育應(yīng)用賬號管理混亂問題，為不同場景下的身份核驗、身份授權(quán)提供精細化服務(wù)。通過教育身份中臺的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標(biāo)：

①通用的業(yè)務(wù)組件，提供各類系統(tǒng)微服務(wù)。即分析研究江西省已建信息系統(tǒng)應(yīng)用，梳理出高頻、可復(fù)用、共性的通用業(yè)務(wù)功能，整合內(nèi)部資源，封裝通用業(yè)務(wù)，形成模塊組件，為后續(xù)新建業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一支撐服務(wù)。

②構(gòu)建統(tǒng)一的身份中臺，實現(xiàn)“一數(shù)一源”。即以學(xué)籍庫、教師庫為藍本庫，將機構(gòu)組織、教師、學(xué)生等信息通過數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換等處理，形成標(biāo)準(zhǔn)一致、格式統(tǒng)一的初始化數(shù)據(jù)身份信息，構(gòu)建一套統(tǒng)一的教育身份中臺，使教育機構(gòu)、教師、學(xué)生等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實現(xiàn)“一數(shù)一源”，提高教育數(shù)據(jù)治理水平與數(shù)據(jù)質(zhì)量。

③數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)應(yīng)用成效。教育身份中臺與江西省各類教育信息化應(yīng)用打通，新建設(shè)系統(tǒng)無需采集教育機構(gòu)、教師、學(xué)生等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可通過接口等方式從教育身份中臺中直接獲取。

④準(zhǔn)確的身份識別，推動各類教育資源共享。教育身份中臺能夠推動各類教育系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一的身份認證，并通過接口的方式為第三方應(yīng)用提供服務(wù)。支撐高校大學(xué)生跨校選課、初（高）中綜合素質(zhì)評價系統(tǒng)、學(xué)分互認等各類信息系統(tǒng)；打通線下需要身份認證場合，推動圖書館、體育館等場所通過身份中臺的身份識別，將各類教育資源面向社會有序開放，合理利用各類資源。

⑤沉淀用戶數(shù)據(jù)，繪制個人畫像。教育身份中臺的建立，匯聚了教師、學(xué)生等有價值的、多維度的、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資源，可為用戶形成個人畫像，提供多維度的個人分析服務(wù)，如學(xué)情分析、學(xué)分互認情況分析、綜合素質(zhì)評價寫實記錄分析等。

●關(guān)鍵技術(shù)

1.微服務(wù)技術(shù)

微服務(wù)的核心就是將傳統(tǒng)的一站式應(yīng)用，根據(jù)業(yè)務(wù)拆分成一個一個的服務(wù)，徹底地去耦合，每一個微服務(wù)提供單個業(yè)務(wù)功能的服務(wù)，一個服務(wù)做一件事情。將統(tǒng)一用戶中心、統(tǒng)一認證中心、開放平臺子模塊使用微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)建設(shè)，使三者相互可獨立部署，各自服務(wù)、專注于各自的模塊功能，加強系統(tǒng)容錯性。同時，在后續(xù)系統(tǒng)建設(shè)中能夠更加方便地進行業(yè)務(wù)拓展，在拓展的同時不會影響到現(xiàn)有的模塊功能。

2.Redis緩存技術(shù)

教育身份中臺需容納全省的學(xué)生、教師、公眾等教育系統(tǒng)相關(guān)用戶數(shù)據(jù)，用戶體量大，數(shù)據(jù)繁雜，因此在數(shù)據(jù)存儲方面采用Redis緩存技術(shù)，以解決存儲速度問題，同時還能夠使多用戶在同時訪問時更快地接收最新更新的數(shù)據(jù)。

3.Nginx負載均衡

目前，江西省有各級各類學(xué)校2.38萬所，在校生1123.27萬人，教職工82.59萬人，教育身份中臺用戶量龐大，各應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)頻繁，且隨著互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，業(yè)務(wù)流量越來越大并且業(yè)務(wù)邏輯也會跟著越來越復(fù)雜。因此采用Nginx負載均衡方式添加多臺機器建設(shè)應(yīng)用集群，使用負載均衡器進行請求分發(fā)，以解決高并發(fā)壓力，同時提供故障轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性。

本文采用的是B/S架構(gòu)，總體系統(tǒng)架構(gòu)從上往下由負載層、網(wǎng)關(guān)層、注冊中心、系統(tǒng)應(yīng)用層、中間件服務(wù)層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心構(gòu)成。整體架構(gòu)思想為：以分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫為底層數(shù)據(jù)支撐，緩存、ES全文搜索引擎、消息隊列等中間件服務(wù)擴展系統(tǒng)吞吐能力，搭建統(tǒng)一服務(wù)注冊中心，垂直切分獨立業(yè)務(wù)集群，并由網(wǎng)關(guān)層統(tǒng)一調(diào)度及服務(wù)治理，為中臺應(yīng)用提供穩(wěn)定、高性能的服務(wù)。具體技術(shù)路線如下頁圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

●總體設(shè)計與實現(xiàn)

教育身份中臺采用了“1+2+2”的建設(shè)模式，即1個開放平臺，2個中心—身份認證中心和中臺數(shù)據(jù)中心，2個后臺—運營治理后臺和管理后臺，為教育應(yīng)用提供統(tǒng)一身份認證、集中用戶管理、身份數(shù)據(jù)治理等相關(guān)服務(wù)。教育身份中臺總體架構(gòu)如下頁圖2所示。

圖2 總體功能架構(gòu)

1.開放平臺

開放平臺是教育身份中臺跟第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互的平臺，是第三方應(yīng)用接入身份中臺的唯一方式，第三方應(yīng)用包括App、Web、小程序等。第三方應(yīng)用入駐流程如下：

①第三方開發(fā)者先通過開放平臺創(chuàng)建公司賬戶信息，提交相關(guān)材料審核，審核通過后，第三方開發(fā)者方可登錄使用開放平臺功能；

②創(chuàng)建應(yīng)用，分配AppID以及AppSecret；

③開發(fā)應(yīng)用，提供API文檔、SDK以及demo指導(dǎo)第三方系統(tǒng)快速開發(fā)應(yīng)用；

④審核應(yīng)用，審核通過后第三方可以發(fā)布應(yīng)用給第三方用戶使用；

⑤OpenAPI（身份中臺開放的API，是第三方應(yīng)用系統(tǒng)跟教育身份中臺交互的方式）通過標(biāo)準(zhǔn)的OAuth2.0的授權(quán)機制，第三方通過創(chuàng)建應(yīng)用時獲取的AppId以及AppSecret來獲取應(yīng)用的令牌，并以此調(diào)用身份中臺相關(guān)的API。

教育身份中臺提供對組織機構(gòu)、學(xué)生數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)讀寫API，第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)的讀寫權(quán)限以及寫權(quán)重申請通過后，第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)才能正確地讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。具體工作流程如圖3所示。

圖3 第三方應(yīng)用入駐申請流程

2.中臺數(shù)據(jù)中心

中臺數(shù)據(jù)中心為全省教師、學(xué)生、公眾提供統(tǒng)一的教育系統(tǒng)相關(guān)的個人信息管理服務(wù)，用戶身份的增加、刪除、修改等操作均通過中臺數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)，保證了教師、學(xué)生、公眾等用戶身份的唯一性，同時，用戶身份數(shù)據(jù)與微信、支付寶、釘釘、學(xué)習(xí)號關(guān)聯(lián)綁定，用戶身份的變更需要通過手機號或郵箱等其他方式并結(jié)合身份證進行雙重實名認證，保證用戶信息的安全性。中臺數(shù)據(jù)中心個人信息使用流程如圖4所示。

圖4 中臺數(shù)據(jù)中心個人信息使用流程

3.身份認證中心

身份認證中心是教育身份中臺的核心業(yè)務(wù)之一，主要提供登錄核驗和業(yè)務(wù)身份核驗。身份認證中心以終身學(xué)習(xí)賬號為關(guān)聯(lián)，統(tǒng)一各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的登錄入口，所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)登錄均通過身份中臺進行核驗，并且教師、學(xué)生身份信息的増、刪、改等操作均通過身份中臺的中臺數(shù)據(jù)中心進行統(tǒng)一管理，保證了學(xué)生、教師身份的唯一性，確保了各業(yè)務(wù)系統(tǒng)身份登錄的準(zhǔn)確性。同時，身份認證中心匯聚了各類業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的教師、學(xué)生身份信息，為各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)場景的身份核驗提供服務(wù)，能夠準(zhǔn)確識別各教師、學(xué)生的身份屬性，避免了用戶在存在多重身份時，身份認證難等問題。

4.運營治理后臺

運營治理后臺通過匯聚各類用戶身份數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶組織、用戶身份、用戶屬性等不同維度統(tǒng)計分析各類用戶身份數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)繪制用戶畫像，為各類業(yè)務(wù)提供個性化的一對一服務(wù)。

5.管理后臺

管理后臺實現(xiàn)對所有第三方應(yīng)用提交的資質(zhì)認證及應(yīng)用入駐的審批，并對所有用戶數(shù)據(jù)的操作生成日志，包括用戶數(shù)據(jù)的接口調(diào)用、新增、修改、刪除、用戶登錄等。同時，建設(shè)服務(wù)器運行監(jiān)控平臺，實時監(jiān)控教育身份中臺服務(wù)器的運行情況，全方位保證教育身份中臺的正常運行與數(shù)據(jù)安全。

●應(yīng)用實例

目前，教育身份中臺已與江西省初高中綜合素質(zhì)評價系統(tǒng)、學(xué)分互認系統(tǒng)、職業(yè)開放信息化服務(wù)平臺等線上應(yīng)用打通，實現(xiàn)了學(xué)生、教師、公眾等用戶的線上身份核驗，依托終身學(xué)習(xí)賬號實現(xiàn)一號登錄，全網(wǎng)通行。

●結(jié)語

教育身份中臺通過微服務(wù)模塊化的方式，為教育系統(tǒng)內(nèi)各類新建應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的用戶管理、組織管理等功能，使新業(yè)務(wù)系統(tǒng)的用戶及組織數(shù)據(jù)初始化方式由人工操作變?yōu)橥ㄟ^接口的方式直接同步共享，提升了教育信息化系統(tǒng)建設(shè)效率，節(jié)省了各類系統(tǒng)建設(shè)成本，促進了各類教育資源互聯(lián)互通及共享，同時，教育身份中臺依托終身學(xué)習(xí)賬號實現(xiàn)各平臺及系統(tǒng)間賬號關(guān)聯(lián)，為各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的身份核驗。下一步，筆者所在單位將在教育身份中臺的基礎(chǔ)上，探索更多通用的模塊化服務(wù)，封裝接口，為各類應(yīng)用提供更多模塊化的數(shù)據(jù)服務(wù)，進一步提升全省教育管理信息化水平。