基于微服务架构的检验检测业务系统的研究与设计

赵云志，杨宇林，李楠

【摘要】 本文提出了基于微服务架构的检验检测业务系统的总设计方案，并对建设内容、系统架构、系统功能及安全设计进行了阐述，以微服务的形式实现复杂的业务需求，从而提升系统的灵活性、扩展性，进而快速响应机构整合和业务发展的需要。

【关键词】 微服务;检验检测;系统

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.018

Research and Design of Inspection and Detection Business System Based on Microservice Architecture

ZHAO Yun-zhi，YANG Yu-lin，LI Nan

（Liaoning Inspection，Examination&Certification Center，Shenyang 110036，China）

Abstract：
This paper puts forward the design scheme of inspection and detection business system based on micro service architecture，expounds the construction content，system architecture，system function and security design，and realizes complex business requirements in the form of micro service，so as to improve the flexibility and scalability of the system and quickly respond to the needs of institutional integration and business development.

Key words：
microservices;inspection and detection;system

随着社会经济水平不断发展，生活质量不断提高，人们对产品质量风险意识逐渐增强，从而带动了检验检测行业的不断发展和壮大。检验检测行业需要用信息化手段解决目前业务领域数字化转型中遇到的流程控制难、管理成本高、人员工作强度大、质量管控风险高等问题。而检验检测业务信息化工作的正常开展，除检验检测行业自身的特点外，核心业务系统的稳定运行及能否快速地适应业务发展起着至关重要的作用。单体应用曾是主流研发模式，然而，随着检验检测行业机构的不断整合，业务的不断变化，客户需求的不断增长，传统的单体架构在业务需求功能实现上呈现出一些弊端。例如，随着业务复杂度的提升，各业务功能之间耦合度高，各服务调用关系复杂，扩展性差，系统难以维护，效率低下造成业务频繁中断。而原有的系统设计架构已不能完全满足业务发展的需要，微服务架构技术的兴起解决了传统单体架构无法解决的一些问题，使得各服务模块具备高内聚、低耦合的特点，整个架构灵活轻便，便于扩展，各个微服务应用可以单独开发、部署及维护，快速适应业务的发展。

1 微服务技术

1.1 微服务架构

微服务架构是一种软件架构模式，可在云中部署应用和服务的新技术。它围绕业务领域将一个大型复杂的应用或服务拆分成多个微服务，并与业务功能相匹配。每个微服务围绕具体业务进行构建，可以将业务系统完全组件化开发及部署。服务之间边界清晰、接口明确，服务间采用轻量级的通信机制互相沟通。各服务可根据实际业务需要独立扩展，有熔断机制，当故障发生时会被隔离在单个服务中，不会在进程内扩散，保证了系统其他功能的正常使用，增加了系统的可用性及可靠性。微服务架构如图1所示。

1.2 Spring Cloud

Spring Cloud基于Spring Boot技术实现的云部署开发框架，是一系列框架的有序集合，关注全局的服务治理。它利用Spring Boot的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，提供了一套易于部署和维护的框架和组件，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等。基于这些框架和组件，开发人员可快速构建安全的、可扩展的、协调的应用程序。

2 系统架构设计

2.1 系统需求分析

建设一套完全满足ISO/IEC 17025、17020及JJF 1069、1033等標准准则要求的检验检测业务系统。系统实现实验室与有检测需求的政府、企业、公众之间有效互通，构建检验检测信息资源共享平台。在系统平台中，一方面为企业提供丰富的信息查询以及“零距离”互动交流，实现实验室与企业间的信息共享与交互，更好地为广大检测需求方提供检测服务。另一方面使检验检测数据符合数据完整性、可追溯性、有效性、安全性要求，实现各机构实验室的全业务流程与实验室资源的动态关联和检验检测数据闭环追溯。构建实验室质量控制“防火墙”，通过在检验检测过程中贯穿实验室资源的质量控制，采用物联网、数据自动采集等技术，减少人工参与，实现质量监督、管理评审等质量管理，全面管控各机构实验室质量要素，提高各机构实验室的质量管理水平。

2.2 系统技术架构

系统总体功能设计架构是基于“云平台”和微服务的设计理念，严格按照模块化、构件化、分层构建的思想加以设计和实现。系统总体技术架构如图2所示。

系统采用分层设计的思想进行架构，总体架构主要由“五个层次”组成，包括用户访问层、业务应用层、应用支撑层、信息资源层和基础设施层。

用户访问层，访问系统的用户群，通过门户系统向业务应用层发出请求，业务应用层响应用户层的业务数据请求，并把处理结果反馈给用户;业务应用层，是系统的业务逻辑处理层，也是系统的核心，构建在的应用支撑层之上，此业务应用层可以专注业务逻辑的设计，并通过综合集成管理系统实现对各子系统的交互整合;应用支撑层，是连接基础设施和应用系统的桥梁，其作用是实现资源的有效共享和应用系统的互联互通，为应用系统的功能实现提供技术支持及运行环境;信息资源层，该层通过数据总线为上层应用提供数据及资源服务;基础设施层，主要是为各类信息完成采集、传输、加工处理、存储和展示提供运行所需要的基础环境。

3 系统功能设计

应用系统从三个维度进行建设，分别是业务系统服务前台、集中调度与管控系统、业务系统服务后台。系统功能如图3所示。

系统业务服务前台需要满足公众服务需求，为企业、个人、机构等提供办事指南及服务，包括服务外网门户系统、微信公众号系统、服务大厅系统及内网门户系统等，实现在线委托、报告管理、缴费管理、进度查询及申投诉等功能。

集中调度与管控系统需要满足统一调度、集中管理的业务需求，建立统一的数据标准，提供集中管理与监控功能，能够满足客户资源的集中管理与再开发，实现移动业务办公，形成数据中心，并建立大数据分析驾驶舱。通过优化调度算法实现智能管控财务调度、物流调度、业务调度等。各检测业务子系统与集中调度管控系统实时开展业务数据相关的交互共享，及时将业务数据共享到数据中心，为数据分析、统计、决策提供支撑。采用微服务、微应用等技术，支持前后端分离，便于部署维护和弹性扩展。

业务系统服务后台，涉及计量、质检、特种设备、食品、药品、农产品、医疗器械等多领域实验室检测业务。利用容器化技术，将各领域检测业务独立运行在容器中，做到错误隔离，避免单点故障导致系统整体的故障，提高系统的稳定性。采用物联网、自动识别等技术，实现开展服务过程中数据的自动采集、智能识别、智能处理，检测设备智能化管理，设备状态的自动化监控，检验检测自动化流转，样品管理，人员管理，标准管理等，严格按照ISO/IEC 17025、17020及JJF 1069、1033等标准和规范的要求实现实验室质量管控，提高检验检测效率的同时降低服务成本。

4 系统安全设计

系统软件严格遵循国家网络安全等级保护制度，采用多种安全机制来保证系统应用的安全性。软件设计方面，通过角色授权管理建立安全员、审计员、管理员分权制度，采用数据加密、强化密码管理、身份验证、审核跟踪、系统日志及访问控制等技术保障系统安全。网络安全方面，为保证数据在网络传输过程中的安全，防止出现数据丢失、泄密事故发生，系统将在数据传输过程中通过加密、解密算法实现数据密码传输。并结合网络层安全隔离系统、防火墙、VPN网络控制等一系列措施保证数据传输的安全。数据安全方面，采用安全可靠的數据库，制定安全有效的备份策略，防止数据丢失。

5 结语

“互联网+检验检测”是未来检验检测机构发展的核心动力，“人、机、料、法、环、测”的多维度发展，需要检验检测业务系统做支撑，而系统的建设是一个不断探索、改进、创新的过程。基于云平台的微服务架构优势明显、易于部署、扩展性强、方便维护管理，尤其适用于综合性检测机构的运行特点，能够适应业务灵活多变的需求。

【参考文献】

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【作者简介】

赵云志，男，1978年出生，高级工程师，硕士，研究方向为信息化与标准化。

杨宇林，男，1972年出生，高级工程师，学士，研究方向为检验检测。

李楠，男，1984年出生，工程师，硕士，研究方向为信息化。

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