基于B/S架構(gòu)的專業(yè)學(xué)位評估管理平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

魏榮華　崔凌云　王建文　李朋

關(guān)鍵詞：專業(yè)學(xué)位評估；管理平臺；B/S架構(gòu)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0062-03

隨著我國高等教育的快速發(fā)展，專業(yè)學(xué)位教育正在成為高等教育的重要組成部分[1]。專業(yè)學(xué)位強(qiáng)調(diào)應(yīng)用和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，能夠?yàn)樯鐣黝I(lǐng)域提供應(yīng)用型、復(fù)合型人才。為了保證專業(yè)學(xué)位教育的質(zhì)量，建立專業(yè)學(xué)位評估體系勢在必行。文章從B/S架構(gòu)概念出發(fā)，分析專業(yè)學(xué)位評估管理的需求，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、軟件架構(gòu)、功能模塊和數(shù)據(jù)庫，并闡述關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，以期為我國專業(yè)學(xué)位評估體系的健全提供支持。

1 B/S 架構(gòu)的概念與優(yōu)勢

B/S架構(gòu)是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的重要模式，全稱為瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)（Browser/Server? Architecture） 。它由客戶端和服務(wù)器端組成，客戶端只需要安裝瀏覽器，與具備豐富功能的服務(wù)器進(jìn)行交互，服務(wù)器端承擔(dān)主要的數(shù)據(jù)處理與計(jì)算任務(wù)。B/S架構(gòu)優(yōu)于C/S架構(gòu)，主要體現(xiàn)在跨平臺性強(qiáng)、易于擴(kuò)展升級、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等方面（見表1） 。在專業(yè)學(xué)位評估管理領(lǐng)域，針對多用戶并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)交互的需求，B/S架構(gòu)可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)環(huán)境下的分布式計(jì)算模式，使評估系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和并發(fā)量。系統(tǒng)支持每個(gè)考評節(jié)點(diǎn)安裝使用，總體系統(tǒng)穩(wěn)定性也較強(qiáng)。采用B/S架構(gòu)，系統(tǒng)可通過添加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速橫向擴(kuò)展，大幅降低深度擴(kuò)展的成本費(fèi)用，滿足未來業(yè)務(wù)增長需求[2-3]。

2 專業(yè)學(xué)位評估管理平臺需求分析

專業(yè)學(xué)位評估管理平臺的需求分析，要基于我國專業(yè)學(xué)位教育發(fā)展態(tài)勢和專業(yè)學(xué)位評估體制建設(shè)目標(biāo)出發(fā)。目前我國專業(yè)學(xué)位教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，2020年專業(yè)學(xué)位碩士招生人數(shù)達(dá)到普通高校學(xué)碩的2.4倍，評估管理面臨學(xué)科門類眾多、考評節(jié)點(diǎn)分散、評估數(shù)據(jù)集中匯總與分析困難等難題。因此，專業(yè)學(xué)位評估管理平臺應(yīng)能夠直觀反映不同學(xué)科領(lǐng)域的評估運(yùn)行全景，應(yīng)用定量計(jì)量分析工具與方法，能對歷年評估數(shù)據(jù)集進(jìn)行多維關(guān)聯(lián)分析。同時(shí)考評過程中的質(zhì)量控制也是重要環(huán)節(jié)，平臺需提供考評任務(wù)調(diào)度與考評員管理功能，控制遠(yuǎn)程考評節(jié)點(diǎn)的考評工作質(zhì)量。為保證評估公平公正，管理平臺應(yīng)該建立嚴(yán)密的權(quán)限控制系統(tǒng)，對用戶賬戶進(jìn)行詳細(xì)的授權(quán)管理，并對重要操作行為進(jìn)行日志審計(jì)[4]。除滿足日?？荚u管理需求，該平臺也要面向?qū)I(yè)學(xué)位教育決策部門開放，提供各類統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，如專業(yè)結(jié)構(gòu)分布、學(xué)位授予情況等。

3 基于B/S 架構(gòu)的專業(yè)學(xué)位評估管理平臺設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到專業(yè)學(xué)位評估管理平臺面向國家層面的使用需求，設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考量系統(tǒng)的高可用性和高并發(fā)性。本設(shè)計(jì)采用多層負(fù)載均衡集群來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)的高可用，通過大量Cache服務(wù)器來提升系統(tǒng)處理高并發(fā)請求的能力。具體而言，管理平臺部署4個(gè)應(yīng)用服務(wù)器集群，每個(gè)集群包含多臺物理服務(wù)器，并啟用主備模式實(shí)現(xiàn)冗余備份，同時(shí)連接共享存儲。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器也設(shè)置為主從架構(gòu)，主庫處理寫操作，從庫負(fù)責(zé)讀操作。用戶請求通過負(fù)載均衡設(shè)備分發(fā)至應(yīng)用服務(wù)器集群，增強(qiáng)系統(tǒng)整體處理能力。平臺內(nèi)網(wǎng)與公網(wǎng)環(huán)境通過防火墻隔離，公網(wǎng)用戶通過SSL VPN設(shè)備安全接入。考評數(shù)據(jù)上傳和部分查詢報(bào)告等外部系統(tǒng)對接，通過DMZ區(qū)實(shí)現(xiàn)訪問控制。此外，所有服務(wù)器均部署防病毒軟件、WAF設(shè)備防御Web攻擊，對內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行監(jiān)控，并啟用DDoS攻擊防護(hù)等安全機(jī)制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。通過多級負(fù)載均衡和高可用集群設(shè)計(jì)，可有效抵御大量考評節(jié)點(diǎn)并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)處理的壓力，保證專業(yè)學(xué)位評估管理平臺穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于前期對功能及非功能需求的分析，采用“面向服務(wù)（SOA） 架構(gòu)+模塊化設(shè)計(jì)”的思路開展軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)[5]。系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)功能拆分為用戶管理、任務(wù)管理、過程管理、數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)管理五大業(yè)務(wù)模塊，通過定義統(tǒng)一的服務(wù)交互接口實(shí)現(xiàn)模塊間松耦合。各業(yè)務(wù)模塊之間基于RESTful API 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互與調(diào)用，格式為標(biāo)準(zhǔn)的JSON或XML。例如過程管理模塊需要調(diào)用用戶管理的接口獲取考評員信息，兩個(gè)模塊通過預(yù)定義的獲取用戶詳細(xì)信息接口進(jìn)行交互。

系統(tǒng)內(nèi)核采用Spring框架，實(shí)現(xiàn)依賴注入和AOP 面向切面編程，作為各功能模塊之間的黏合劑。界面采用Vue框架，通過組件化和單向數(shù)據(jù)流編程模型實(shí)現(xiàn)界面和業(yè)務(wù)邏輯的分離。兩者交互通過RESTful API進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)庫訪問層統(tǒng)一封裝為數(shù)據(jù)服務(wù)，基于MyBatis框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫交互，通過注解可快速改變表結(jié)構(gòu)而無需修改SQL。通過引入Redis和ES 中臺系統(tǒng)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)并發(fā)處理能力和檢索性能?？傮w而言，該軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)充分利用了主流框架的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了界面展示、業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)訪問的高內(nèi)聚低耦合，也為后續(xù)擴(kuò)展與維護(hù)提供了良好支撐。

3.3 功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)前期用戶需求，專業(yè)學(xué)位評估管理平臺主要分為用戶管理、任務(wù)管理、過程管理、數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)管理五大功能模塊。用戶管理實(shí)現(xiàn)用戶賬號、角色的統(tǒng)一認(rèn)證管理。任務(wù)管理負(fù)責(zé)學(xué)歷學(xué)位考評的全流程任務(wù)調(diào)度，包含項(xiàng)目申報(bào)、考評委派、結(jié)果匯總等功能。過程管理以工作流引擎為核心，對考評流程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模型化協(xié)調(diào)管理。數(shù)據(jù)管理提供了考評原始數(shù)據(jù)的錄入解析、質(zhì)量監(jiān)控和多維分析功能。系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)對平臺系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、日志審計(jì)、安全防護(hù)等操作維護(hù)功能。

各功能模塊相互配合才能提供完整的業(yè)務(wù)支撐與管理能力，如用戶管理與過程管理之間通過服務(wù)接口對接實(shí)現(xiàn)考評員與考評任務(wù)的自動(dòng)分配，同時(shí)，過程管理中的考評監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也會提供輸入數(shù)據(jù)管理中的質(zhì)量分析。任務(wù)管理與數(shù)據(jù)管理要實(shí)時(shí)交換考評項(xiàng)目、考評進(jìn)度等信息。所有管理操作、系統(tǒng)事件以及數(shù)據(jù)更改均需記錄至審計(jì)日志數(shù)據(jù)庫中，為系統(tǒng)運(yùn)行狀況跟蹤與安全事件溯源提供基礎(chǔ)保障。因此，通過對核心業(yè)務(wù)功能的模塊化拆分，既保證內(nèi)部邏輯高內(nèi)聚，也通過服務(wù)化接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)間低耦合關(guān)聯(lián)，為平臺后期的升級與維護(hù)提供了有力支撐。

3.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

專業(yè)學(xué)位評估管理平臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)遵循關(guān)系數(shù)據(jù)庫范式理論，構(gòu)建了包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、管理數(shù)據(jù)層和審計(jì)數(shù)據(jù)層的三層設(shè)計(jì)模型?；A(chǔ)數(shù)據(jù)層以學(xué)科分類和專業(yè)信息為核心業(yè)務(wù)實(shí)體，構(gòu)建實(shí)體關(guān)系模型；管理數(shù)據(jù)層記錄從項(xiàng)目受理階段至結(jié)題歸檔各過程管理數(shù)據(jù)；審計(jì)數(shù)據(jù)層存儲平臺操作日志與用戶訪問日志。具體而言，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層采用第三范式模型，消除數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)規(guī)范學(xué)科類別、專業(yè)目錄信息數(shù)學(xué)模型。管理數(shù)據(jù)層與業(yè)務(wù)過程高耦合，以考評記錄為中心實(shí)體構(gòu)建星形模型，存儲考評全生命周期數(shù)據(jù)。審計(jì)日志直接采用簡單扁平化結(jié)構(gòu)，包括用戶操作內(nèi)容、數(shù)據(jù)變更明細(xì)等。各層邏輯上相關(guān)，物理上分開存儲，所有數(shù)據(jù)表均設(shè)計(jì)操作日期戳，便于數(shù)據(jù)歸檔管理。通過多層次數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)，平臺可以有效降低數(shù)據(jù)維護(hù)成本，提高數(shù)據(jù)檢索效率。明確的三層職責(zé)劃分也為后續(xù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)和決策分析提供了良好基礎(chǔ)，所構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型可直觀反映業(yè)務(wù)運(yùn)作邏輯，也保證了數(shù)據(jù)安全與一致性。

4 管理平臺實(shí)現(xiàn)路徑分析

4.1 實(shí)現(xiàn)環(huán)境

考慮到跨區(qū)域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對平臺實(shí)施帶來的難題，本設(shè)計(jì)采用PaaS云平臺資源進(jìn)行管理平臺搭建，在云數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一部署應(yīng)用系統(tǒng)。該模式可以規(guī)避不同地區(qū)教育管理部門或高校間網(wǎng)絡(luò)訪問速率差異、路由策略不一致所造成的影響，使得平臺對全國范圍內(nèi)的各考評節(jié)點(diǎn)具有相同的服務(wù)響應(yīng)質(zhì)量。具體的實(shí)現(xiàn)環(huán)境包括：云服務(wù)器8核16G配置，應(yīng)用服務(wù)器選型JDK 1.8+Tomcat 8.5組合，數(shù)據(jù)庫選用MySQL 5.7主從架構(gòu)，使用阿里云RDS實(shí)例進(jìn)行托管管理。平臺軟件框架以SpringBoot為核心，采用分布式微服務(wù)開發(fā)模式；用戶界面則通過Vue實(shí)現(xiàn)快速迭代開發(fā)。此外，還部署了Redis和ES集群作為平臺中間件，通過緩存和搜索引擎的優(yōu)化提升系統(tǒng)服務(wù)能力。

4.2 關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)

專業(yè)學(xué)位評估管理平臺的核心在于對考評全流程的規(guī)范化管理，因此過程管理模塊的優(yōu)化是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。該模塊基于流程引擎開發(fā)，主要功能包括流程模型設(shè)計(jì)器，可實(shí)現(xiàn)平臺管理員通過拖曳方式高效定義考評工作流模板，解析生成標(biāo)準(zhǔn)BPMN 2.0文件，存儲至流程模型數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行版本維護(hù)以備流程優(yōu)化；流程運(yùn)作機(jī)制可以讀取模型文件，解析為內(nèi)部流程實(shí)例，加載相應(yīng)任務(wù)節(jié)點(diǎn)，并可在線監(jiān)控全局流程運(yùn)行狀態(tài)。工作項(xiàng)處理通過與用戶及信息系統(tǒng)對接，完成任務(wù)指派及數(shù)據(jù)交互。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，流程設(shè)計(jì)器前端采用開源框架bpmn-js集成開發(fā)，后端選擇Activiti作為流程引擎，管理流程實(shí)例并驅(qū)動(dòng)實(shí)例前進(jìn)。集成SpringBoot通過服務(wù)接口將流程實(shí)例、任務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)持久化至MySQL 中，并定時(shí)掃描任務(wù)簽收情況，可自動(dòng)推進(jìn)流程。流程跟蹤功能通過讀取歷史流程數(shù)據(jù)并重建前端流程線路圖的方式實(shí)現(xiàn)。該模塊在保證流程編排正確性的同時(shí)，優(yōu)化了業(yè)務(wù)處理效率，可精確控制考評時(shí)間節(jié)點(diǎn)，標(biāo)定數(shù)據(jù)交付進(jìn)度，有效監(jiān)督各參與方任務(wù)完成情況。

5 平臺測試與驗(yàn)證

5.1 測試用例

考慮到專業(yè)學(xué)位評估管理平臺的復(fù)雜業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)交互場景，針對不同模塊設(shè)計(jì)了詳盡的測試用例，通過白盒測試、黑盒測試和灰盒測試進(jìn)行全面驗(yàn)證，確保系統(tǒng)質(zhì)量。具體而言，用戶和權(quán)限管理模塊的測試重點(diǎn)在接口響應(yīng)時(shí)間和并發(fā)支撐上，采用JMe? ter壓力測試工具構(gòu)建不同并發(fā)量場景進(jìn)行測試驗(yàn)證；任務(wù)管理和流程管理模塊聚焦典型業(yè)務(wù)流功能，設(shè)計(jì)多種情況組合進(jìn)行測試；數(shù)據(jù)管理模塊測試則側(cè)重接口完整性和分析模型校驗(yàn)。

在測試用例設(shè)計(jì)時(shí)，除了關(guān)注主成功路徑執(zhí)行外，還針對異常場景增加了大量用例。如用戶權(quán)限變更后對任務(wù)處理影響、考評節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)格式不符合要求的錯(cuò)誤處理、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境故障后的平臺自恢復(fù)能力等，這些極端情況的測試有助于檢查系統(tǒng)彈性與容錯(cuò)能力。在連續(xù)多輪測試反饋優(yōu)化后，管理平臺全部功能模塊得以順利通過預(yù)設(shè)測試用例，驗(yàn)證報(bào)告呈現(xiàn)測試元素覆蓋率大于95%的優(yōu)良結(jié)果。

5.2 測試結(jié)果

通過持續(xù)4個(gè)月的平臺測試，各類功能點(diǎn)驗(yàn)證結(jié)果良好。從質(zhì)量屬性分析，平臺接口響應(yīng)時(shí)間小于300ms，并發(fā)支撐量大于等于10 000；重要操作失敗率低于1%，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。流程編排正確性檢查100% 匹配預(yù)設(shè)置流程；模塊間數(shù)據(jù)交互結(jié)果無異常。測試涵蓋典型業(yè)務(wù)場景，驗(yàn)證各參與方任務(wù)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。測試數(shù)字見表2所示。

通過持續(xù)、穩(wěn)定且高質(zhì)量的支持專業(yè)學(xué)位評估管理應(yīng)用場景，系統(tǒng)驗(yàn)證結(jié)果完全達(dá)標(biāo)。這標(biāo)志著基于B/S架構(gòu)的專業(yè)學(xué)位評估管理平臺在技術(shù)實(shí)現(xiàn)和質(zhì)量控制上均已成熟，可投入實(shí)際運(yùn)行使用。

6 結(jié)束語

本文對基于B/S架構(gòu)的專業(yè)學(xué)位評估管理平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。從總體構(gòu)思到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，從軟件框架到功能模塊，再到數(shù)據(jù)庫模型和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)，全面系統(tǒng)地進(jìn)行了平臺解決方案設(shè)計(jì)，并在測試驗(yàn)證環(huán)節(jié)取得優(yōu)異成果?？梢钥闯?，該方案能夠有效解決專業(yè)學(xué)位考評管理過程中的多項(xiàng)難題，提升工作效率。本設(shè)計(jì)的理念和技術(shù)路線對后續(xù)實(shí)際建設(shè)具有重要借鑒作用，將推動(dòng)我國專業(yè)學(xué)位評估體系建設(shè)。

【通聯(lián)編輯：張薇】