基于微服務架構(gòu)的終端服務平臺設(shè)計

郄小明 張建君

摘要：從移動終端特定場景下本地信息處理高效性、多樣性、安全性方面需求出發(fā)，在借鑒微服務架構(gòu)設(shè)計思想基礎(chǔ)上，設(shè)計了面向終端本地應用的服務平臺。本文從終端服務平臺功能定位上展開論述，設(shè)計了終端服務平臺的架構(gòu)，重點從OS平臺、服務運行環(huán)境和基礎(chǔ)微服務3個方面進行闡述。該服務平臺通過服務網(wǎng)關(guān)為應用提供統(tǒng)一的服務訪問接口，支持服務擴展，為終端應用開發(fā)提供支撐，提高了應用的開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：微服務;服務平臺;終端;信息處理

中圖分類號：TP311 ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1007-9416（2020）06-0000-00

隨著智能終端及移動技術(shù)的快速發(fā)展，終端本地信息處理尤其針對特定場景的需求不斷增強[1]。為增強智能終端在特定場景下本地信息處理的高效性和多樣性，提高終端應用的開發(fā)效率，設(shè)計基于微服務架構(gòu)的輕量化、可擴展的服務平臺，提供服務運行環(huán)境及基礎(chǔ)微服務。同時制定服務開發(fā)標準及交互接口規(guī)范，便于開發(fā)部署其他擴展服務。服務平臺為終端應用開發(fā)提供統(tǒng)一的服務訪問接口。

1 微服務架構(gòu)

微服務架構(gòu)作為一種全新的架構(gòu)模式，通過微服務將一個功能復雜的單體應用分解成一組小的服務，不同服務直接可以相互協(xié)調(diào)、互相配合，共同完成一個復雜功能。微服務架構(gòu)中單個服務都采用進程的方式獨立運行，針對具體業(yè)務構(gòu)建相應微服務，不同微服務間交互開銷都是輕量級的。各微服務間均可以單獨部署，通過服務網(wǎng)關(guān)對外提供統(tǒng)一的服務接口[2]。

2 終端服務平臺定位

終端服務平臺是一個基礎(chǔ)的、用于衍生終端各應用的支撐平臺，是連接信息基礎(chǔ)設(shè)施與上層應用的橋梁。在改進和完善底層支撐與應用服務等方面，發(fā)揮“體系基座”和“服務中樞”的作用。

服務平臺是在操作系統(tǒng)和應用軟件之間構(gòu)建的中間層，主要用來屏蔽不同終端設(shè)備、通信鏈路的差異，提供共性微服務和擴展微服務，便于上層應用的開發(fā)。

服務平臺遵循“高內(nèi)聚、松耦合”的設(shè)計思想，通過基礎(chǔ)服務和微服務技術(shù)體制適應功能擴展和按需裁剪與重組。基于微服務的開發(fā)集成與無縫升級技術(shù)，將功能復雜、體積龐大的功能集合按照標準拆分為多個體積小巧、功能簡單的獨立功能模塊，實現(xiàn)軟件和功能的解耦。針對具體業(yè)務問題，遵循制定的微服務開發(fā)標準和接口規(guī)范，可快速開發(fā)相應服務模塊，并完成相應部署。

3 服務平臺架構(gòu)設(shè)計

圖1 服務平臺架構(gòu)設(shè)計圖

基于微服務的平臺框架，按照層次化設(shè)計思想，如圖1所示，系統(tǒng)自上向下劃分為應用層、平臺層、系統(tǒng)層和硬件層。應用層“以用戶為中心”，重點實現(xiàn)人機交互功能，完成各類應用界面設(shè)計和集成，可根據(jù)需要動態(tài)加載。平臺層是各類服務功能實現(xiàn)的主體，采用服務化設(shè)計，完成各類服務的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存取等功能。根據(jù)內(nèi)容的獨立性劃分不同的微服務，完成各自獨立的功能，微服務支持獨立部署，實現(xiàn)其自身功能。系統(tǒng)層為終端平臺運行的操作系統(tǒng)。硬件層包含終端運行的硬件及特定場景下接入的外圍設(shè)備。

平臺層按照層次劃分，可分為OS平臺、服務運行環(huán)境、基礎(chǔ)微服務和專用微服務四部分。

3.1 OS平臺

OS平臺是功能統(tǒng)一的軟件基礎(chǔ)平臺，屏蔽操作系統(tǒng)差異，采用跨平臺的軟件構(gòu)建技術(shù)。OS平臺作為運行在操作系統(tǒng)上的平臺軟件，提供支持多種操作系統(tǒng)的統(tǒng)一抽象接口，為微服務提供獨立于特定操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，降低操作系統(tǒng)差異對微服務開發(fā)和維護的影響，便于軟件研發(fā)人員專注在服務的總體設(shè)計和實現(xiàn)上。

OS平臺利用組件技術(shù)提供任務管理、定時器管理、消息隊列、內(nèi)存管理、日志管理、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理、文件、字符串操作、信號量和互斥等基礎(chǔ)功能，為服務開發(fā)提供統(tǒng)一穩(wěn)定的環(huán)境，上層服務可直接使用平臺抽象接口，開發(fā)跨平臺的微服務[3]。

3.2 服務運行環(huán)境

服務運行環(huán)境作為服務平臺的基礎(chǔ)，提供各微服務的統(tǒng)一管理，保障微服務間的互相協(xié)作，是服務平臺實現(xiàn)的技術(shù)支撐[4]，主要包括以下幾部分。（1）注冊中心，采用集中注冊管理機制，接收微服務傳遞來的注冊信息，在本地哈希列表進行存儲[5];通過服務刷新機制與各微服務進行周期性的交互，以便定時查看各微服務運行狀態(tài);在微服務狀態(tài)異常的情況下，可重啟微服務。（2）服務網(wǎng)關(guān)，應用需通過服務網(wǎng)關(guān)進行服務平臺的訪問，是服務平臺的統(tǒng)一入口，各微服務提供的能力接口均通過服務網(wǎng)關(guān)對外提供。網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)對請求的預處理、攔截，具備協(xié)議轉(zhuǎn)換、異常處理等功能;它使應用與服務之間的耦合解除，完成前后臺分離，增強了系統(tǒng)的安全性。（3）服務容錯，構(gòu)建故障隔離、斷路器等容錯與修復機制，避免單個服務不可用時，故障蔓延，并造成整個平臺不可用的風險[6]。（4）安全認證，用于調(diào)用服務應用的身份驗證、授權(quán)和訪問控制。管理和控制上層應用對服務平臺的訪問過程，防止被非授權(quán)應用訪問。安全認證截獲應用的服務請求，從中提取應用信息、認證信息等，通過調(diào)用內(nèi)部的安全和策略機制對服務請求認證授權(quán)，只允許合法應用且滿足策略規(guī)則的請求通過，阻止非法和越權(quán)的服務請求。

3.3 基礎(chǔ)微服務

基礎(chǔ)微服務為上層應用軟件提供部分核心、共性基礎(chǔ)功能，支撐專業(yè)應用擴展[7]。主要包括統(tǒng)一認證、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)存儲、權(quán)限管理等微服務。

（1）統(tǒng)一認證，針對終端服務平臺的特定應用場景，對使用終端的用戶進行身份認證，防止未經(jīng)許可的用戶使用終端。（2）設(shè)備管理，終端服務平臺的需求，終端需連接多種外圍設(shè)備，同時支持動態(tài)擴展。設(shè)備管理微服務完成外圍設(shè)備的動態(tài)接入及狀態(tài)維護，為應用提供設(shè)備列表、狀態(tài)管理、操作管理等功能。（3）數(shù)據(jù)加密，保障終端運行及通信時的數(shù)據(jù)安全，設(shè)計通用數(shù)據(jù)加密解密服務，對外提供加密和解密接口，為需要在網(wǎng)絡中傳輸及本地存儲的數(shù)據(jù)提供加密解密支撐。（4）數(shù)據(jù)存儲，該服務提供輕量化的數(shù)據(jù)存儲能力[8]，包括輕量化文件存儲和Sqlite數(shù)據(jù)存儲，對外提供增刪改查等靈活操作的服務接口。服務和應用開發(fā)者可通過調(diào)用相應接口完成本地數(shù)據(jù)存儲。（5）權(quán)限管理，特定應用場景下，終端用戶是各級網(wǎng)絡的管理者，也是各種應用命令的執(zhí)行者，各級用戶有不同的任務與網(wǎng)絡需求。為了更有效地進行網(wǎng)絡組織運用、防止下級用戶的越級操作或誤操作，對用戶的用戶等級、拓撲查看權(quán)限等使用權(quán)限進行統(tǒng)一管理。

3.4 專用微服務

在遵循服務平臺制定的開發(fā)標準和接口規(guī)范基礎(chǔ)上，利用OS平臺和基礎(chǔ)微服務提供接口，開發(fā)者可根據(jù)需求開發(fā)各種專用微服務，為終端提供高效、多樣的服務。

4結(jié)語

目前主流的微服務架構(gòu)大多應用在服務器后臺，通過網(wǎng)絡為前臺應用提供服務。本文設(shè)計了采用微服務架構(gòu)的終端服務平臺，該平臺為終端提供多種基礎(chǔ)微服務，支持終端本地多樣信息的處理和安全支撐，同時具備服務擴展的能力。平臺對外通過服務網(wǎng)關(guān)提供統(tǒng)一的服務調(diào)用，方便應用調(diào)用各種服務接口，屏蔽了應用與內(nèi)部服務間的關(guān)聯(lián)。該服務平臺在終端領(lǐng)域有較好的實用價值和應用前景。

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收稿日期：2020-04-25

作者簡介：郄小明（1987—），男，河北石家莊人，碩士，工程師，研究方向：通信系統(tǒng)、終端技術(shù)。

通訊作者：張建君（1983—），男，河北邢臺人，碩士，高級工程師，研究方向：通信網(wǎng)絡與統(tǒng)一通信技術(shù)。