基于微服务架构的终端服务平台设计

郄小明 张建君

摘要：从移动终端特定场景下本地信息处理高效性、多样性、安全性方面需求出发，在借鉴微服务架构设计思想基础上，设计了面向终端本地应用的服务平台。本文从终端服务平台功能定位上展开论述，设计了终端服务平台的架构，重点从OS平台、服务运行环境和基础微服务3个方面进行阐述。该服务平台通过服务网关为应用提供统一的服务访问接口，支持服务扩展，为终端应用开发提供支撑，提高了应用的开发效率。

关键词：微服务;服务平台;终端;信息处理

中图分类号：TP311  文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2020）06-0000-00

随着智能终端及移动技术的快速发展，终端本地信息处理尤其针对特定场景的需求不断增强[1]。为增强智能终端在特定场景下本地信息处理的高效性和多样性，提高终端应用的开发效率，设计基于微服务架构的轻量化、可扩展的服务平台，提供服务运行环境及基础微服务。同时制定服务开发标准及交互接口规范，便于开发部署其他扩展服务。服务平台为终端应用开发提供统一的服务访问接口。

1 微服务架构

微服务架构作为一种全新的架构模式，通过微服务将一个功能复杂的单体应用分解成一组小的服务，不同服务直接可以相互协调、互相配合，共同完成一个复杂功能。微服务架构中单个服务都采用进程的方式独立运行，针对具体业务构建相应微服务，不同微服务间交互开销都是轻量级的。各微服务间均可以单独部署，通过服务网关对外提供统一的服务接口[2]。

2 终端服务平台定位

终端服务平台是一个基础的、用于衍生终端各应用的支撑平台，是连接信息基础设施与上层应用的桥梁。在改进和完善底层支撑与应用服务等方面，发挥“体系基座”和“服务中枢”的作用。

服务平台是在操作系统和应用软件之间构建的中间层，主要用来屏蔽不同终端设备、通信链路的差异，提供共性微服务和扩展微服务，便于上层应用的开发。

服务平台遵循“高内聚、松耦合”的设计思想，通过基础服务和微服务技术体制适应功能扩展和按需裁剪与重组。基于微服务的开发集成与无缝升级技术，将功能复杂、体积庞大的功能集合按照标准拆分为多个体积小巧、功能简单的独立功能模块，实现软件和功能的解耦。针对具体业务问题，遵循制定的微服务开发标准和接口规范，可快速开发相应服务模块，并完成相应部署。

3 服务平台架构设计

图1 服务平台架构设计图

基于微服务的平台框架，按照层次化设计思想，如图1所示，系统自上向下划分为应用层、平台层、系统层和硬件层。应用层“以用户为中心”，重点实现人机交互功能，完成各类应用界面设计和集成，可根据需要动态加载。平台层是各类服务功能实现的主体，采用服务化设计，完成各类服务的数据采集、数据处理、数据存取等功能。根据内容的独立性划分不同的微服务，完成各自独立的功能，微服务支持独立部署，实现其自身功能。系统层为终端平台运行的操作系统。硬件层包含终端运行的硬件及特定场景下接入的外围设备。

平台层按照层次划分，可分为OS平台、服务运行环境、基础微服务和专用微服务四部分。

3.1 OS平台

OS平台是功能统一的软件基础平台，屏蔽操作系统差异，采用跨平台的软件构建技术。OS平台作为运行在操作系统上的平台软件，提供支持多种操作系统的统一抽象接口，为微服务提供独立于特定操作系统的开发环境，降低操作系统差异对微服务开发和维护的影响，便于软件研发人员专注在服务的总体设计和实现上。

OS平台利用组件技术提供任务管理、定时器管理、消息队列、内存管理、日志管理、数据缓冲区管理、文件、字符串操作、信号量和互斥等基础功能，为服务开发提供统一稳定的环境，上层服务可直接使用平台抽象接口，开发跨平台的微服务[3]。

3.2 服务运行环境

服务运行环境作为服务平台的基础，提供各微服务的统一管理，保障微服务间的互相协作，是服务平台实现的技术支撑[4]，主要包括以下几部分。（1）注册中心，采用集中注册管理机制，接收微服务传递来的注册信息，在本地哈希列表进行存储[5];通过服务刷新机制与各微服务进行周期性的交互，以便定时查看各微服务运行状态;在微服务状态异常的情况下，可重启微服务。（2）服务网关，应用需通过服务网关进行服务平台的访问，是服务平台的统一入口，各微服务提供的能力接口均通过服务网关对外提供。网关实现对请求的预处理、拦截，具备协议转换、异常处理等功能;它使应用与服务之间的耦合解除，完成前后台分离，增强了系统的安全性。（3）服务容错，构建故障隔离、断路器等容错与修复机制，避免单个服务不可用时，故障蔓延，并造成整个平台不可用的风险[6]。（4）安全认证，用于调用服务应用的身份验证、授权和访问控制。管理和控制上层应用对服务平台的访问过程，防止被非授权应用访问。安全认证截获应用的服务请求，从中提取应用信息、认证信息等，通过调用内部的安全和策略机制对服务请求认证授权，只允许合法应用且满足策略规则的请求通过，阻止非法和越权的服务请求。

3.3 基础微服务

基础微服务为上层应用软件提供部分核心、共性基础功能，支撑专业应用扩展[7]。主要包括统一认证、设备管理、数据加密、数据存储、权限管理等微服务。

（1）统一认证，针对终端服务平台的特定应用场景，对使用终端的用户进行身份认证，防止未经许可的用户使用终端。（2）设备管理，终端服务平台的需求，终端需连接多种外围设备，同时支持动态扩展。设备管理微服务完成外围设备的动态接入及状态维护，为应用提供设备列表、状态管理、操作管理等功能。（3）数据加密，保障终端运行及通信时的数据安全，设计通用数据加密解密服务，对外提供加密和解密接口，为需要在网络中传输及本地存储的数据提供加密解密支撑。（4）数据存储，该服务提供轻量化的数据存储能力[8]，包括轻量化文件存储和Sqlite数据存储，对外提供增删改查等灵活操作的服务接口。服务和应用开发者可通过调用相应接口完成本地數据存储。（5）权限管理，特定应用场景下，终端用户是各级网络的管理者，也是各种应用命令的执行者，各级用户有不同的任务与网络需求。为了更有效地进行网络组织运用、防止下级用户的越级操作或误操作，对用户的用户等级、拓扑查看权限等使用权限进行统一管理。

3.4 专用微服务

在遵循服务平台制定的开发标准和接口规范基础上，利用OS平台和基础微服务提供接口，开发者可根据需求开发各种专用微服务，为终端提供高效、多样的服务。

4结语

目前主流的微服务架构大多应用在服务器后台，通过网络为前台应用提供服务。本文设计了采用微服务架构的终端服务平台，该平台为终端提供多种基础微服务，支持终端本地多样信息的处理和安全支撑，同时具备服务扩展的能力。平台对外通过服务网关提供统一的服务调用，方便应用调用各种服务接口，屏蔽了应用与内部服务间的关联。该服务平台在终端领域有较好的实用价值和应用前景。

参考文献

[1]张向祺.基于微服务的企业移动办公平台规划设计[J].信息技术与标准化，2016（3）：71-74.

[2]曹宏宇，胡恒.基于微服务架构的智能终端软件架构探讨[J].科技创新与应用，2019（20）：17-19.

[3]罗有平，汲锡林.统一通信客户端软件架构研究[J].无线电工程，2018，48（4）：253-256.

[4]付朋辉，吕锋，王艳.基于微服务架构的平台设计与应用[J].金融电子化，2017（6）：72-73.

[5]耿登田，高瞻.基于SOA的通信网络服务技术研究[J].数字技术与应用，2015（4）：30-32.

[6]晋荣，王瑞，程洪闪.基于微服务架构的综合运维系统设计[J].计算机与网络，2019（13）：56-58.

[7]余和剑.基于微服务架构的信息资源服务平台构建研究[J].科技管理研究，2019（13）：212-126.

[8]杨俊伟，纪鑫，胡强新.基于微服务架构的电力云服务平台[J].电力信息与通信技术，2017，15（1）：8-11.

收稿日期：2020-04-25

作者简介：郄小明（1987—），男，河北石家庄人，硕士，工程师，研究方向：通信系统、终端技术。

通讯作者：张建君（1983—），男，河北邢台人，硕士，高级工程师，研究方向：通信网络与统一通信技术。