基于微服務(wù)模型的設(shè)備檔案系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

陳海山

（北京九橡科技有限公司，北京100000）

1 設(shè)備檔案系統(tǒng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)的設(shè)備檔案系統(tǒng)，是通過SAP來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檔案管理的初步效果，并使用功能位置編碼對(duì)SAP里的檔案信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理。但隨著數(shù)據(jù)量的逐步上升及應(yīng)用場(chǎng)景需求復(fù)雜化，此類系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無法滿足客戶的應(yīng)用需求，主要需求痛點(diǎn)集中在以下幾方面：

1.1 設(shè)備檔案數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)冗余，性能較差

設(shè)備數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)繁多，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀取較慢，需優(yōu)化現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)讀寫便捷性、索引性能和關(guān)聯(lián)性。

1.2 存在信息孤島

設(shè)備檔案信息散落在不同系統(tǒng)中，無法實(shí)現(xiàn)一站式設(shè)備檔案數(shù)據(jù)訪問。在SAP系統(tǒng)中，設(shè)備檔案記錄了設(shè)備的出廠信息、位置、使用情況等信息，但未與其他信息系統(tǒng)中的設(shè)備定期檢查等信息關(guān)聯(lián)。

1.3 使用功能位置編碼不規(guī)范

在現(xiàn)有的應(yīng)用場(chǎng)景下，一般會(huì)使用KKS編碼規(guī)范或者功能位置編碼等規(guī)則來保證數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)的一致性。但是在沒有系統(tǒng)支持的情況下僅記錄設(shè)備的功能位置編碼，只是對(duì)設(shè)備信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系做簡(jiǎn)單的記錄，不能對(duì)設(shè)備檔案信息維護(hù)、管理查詢、決策查詢等提供強(qiáng)有力的支持。在各風(fēng)場(chǎng)信息不同步的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)未遵循編碼規(guī)則的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致編碼規(guī)則的混亂，不能滿足用戶多元化的檔案管理需求。

1.4 不能滿足用戶多元化的檔案管理需求

隨著業(yè)務(wù)的長(zhǎng)足發(fā)展，傳統(tǒng)的檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢?cè)絹碓诫y以滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。

設(shè)備檔案信息的使用及查詢不應(yīng)僅是一線人員的“設(shè)備字典”和企業(yè)管理層的“設(shè)備臺(tái)賬”?？梢酝ㄟ^關(guān)鍵信息統(tǒng)計(jì)分析的方式，為企業(yè)不同崗位提供有力的檔案信息的服務(wù)。

2 基于元數(shù)據(jù)和微服務(wù)模式的設(shè)備檔案管理系統(tǒng)

2.1 元數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)（主數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)，是對(duì)數(shù)據(jù)、信息資源的描述性信息。主數(shù)據(jù)（也稱“基準(zhǔn)數(shù)據(jù)”）是指系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間的共享數(shù)據(jù)。與記錄業(yè)務(wù)活動(dòng)（如運(yùn)維、日志等數(shù)據(jù)）等波動(dòng)較大的數(shù)據(jù)相比，主數(shù)據(jù)變化緩慢。在本系統(tǒng)中，主數(shù)據(jù)是設(shè)備的數(shù)據(jù)集合。

2.2 微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)

微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)是一種將業(yè)務(wù)功能封裝成微服務(wù)方式，然后再通過將微服務(wù)組合成應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)技術(shù)。微服務(wù)的核心思想是通過業(yè)務(wù)領(lǐng)域設(shè)計(jì)來將業(yè)務(wù)應(yīng)用的環(huán)節(jié)封裝為獨(dú)立的微服務(wù)，每一個(gè)微服務(wù)都可以獨(dú)立地進(jìn)行應(yīng)用、管理和部署。使用微服務(wù)架構(gòu)的開發(fā)技術(shù)，各業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)邏輯可以獨(dú)立擴(kuò)展。

在本系統(tǒng)中，最主要是要將設(shè)備管理和檔案管理進(jìn)行服務(wù)化拆分，因?yàn)樵O(shè)備管理側(cè)重于設(shè)備數(shù)量的管理，而檔案管理則側(cè)重于設(shè)備的各種檔案內(nèi)容。兩者之間有關(guān)聯(lián)又有不同，因此采用微服務(wù)方式設(shè)計(jì)比較適合該系統(tǒng)的實(shí)際需求。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 元數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)

元數(shù)據(jù)體系包括以下結(jié)構(gòu)：

元數(shù)據(jù)：用于描述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種數(shù)據(jù)模型，組織管理動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

元數(shù)據(jù)引擎：為元數(shù)據(jù)模型構(gòu)建、采集與檢索提供統(tǒng)一接口服務(wù)能力，從業(yè)務(wù)層分離出來，便于對(duì)核心引擎能力演進(jìn)擴(kuò)展。

元數(shù)據(jù)模型構(gòu)建：定義元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。

元數(shù)據(jù)采集：基于已建立的元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

元數(shù)據(jù)檢索：對(duì)采集的數(shù)據(jù)建立索引規(guī)則，為元數(shù)據(jù)提供全文檢索能力。

系統(tǒng)將基于元數(shù)據(jù)管理工具形成對(duì)設(shè)備和檔案的數(shù)據(jù)建模，并基于此模型記錄設(shè)備檔案。在與其他系統(tǒng)交互時(shí)，將設(shè)備檔案以主數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。其中設(shè)備是指某個(gè)功能位置或者某個(gè)具體的設(shè)備，而設(shè)備檔案則是某個(gè)設(shè)備的相關(guān)檔案信息，例如定檢記錄、巡檢記錄、備件記錄、運(yùn)行日志等相關(guān)信息。

以元數(shù)據(jù)管理工具為核心的設(shè)備檔案管理系統(tǒng)，可以通過元數(shù)據(jù)的無限擴(kuò)展屬性來滿足用戶復(fù)雜多變的設(shè)備檔案存儲(chǔ)需求，同時(shí)為數(shù)據(jù)的錄入、修改和刪除提供可配置的工作流管理。所有數(shù)據(jù)操作均保留歷史版本信息記錄。

（1）橫向擴(kuò)展：同級(jí)別屬性可以無限擴(kuò)展數(shù)量。例如：項(xiàng)目初期元數(shù)據(jù)中只記錄設(shè)備的齒輪箱信息，在使用過程中發(fā)現(xiàn)需要關(guān)注高速軸、中速軸等其他屬性，那直接為該設(shè)備添加新屬性。

（2）縱向擴(kuò)展：某個(gè)屬性可無限深化管理粒度。例如：一個(gè)設(shè)備A的某一個(gè)屬性，可以是另一個(gè)設(shè)備B（子設(shè)備），而B設(shè)備可以將設(shè)備C設(shè)為子設(shè)備，可按照管理粒度無限拆分或組合。

檔案信息結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 微服務(wù)設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備檔案的使用場(chǎng)景及使用需求分析，微服務(wù)的設(shè)計(jì)可分為：用戶認(rèn)證的服務(wù)、元數(shù)據(jù)的服務(wù)、工作流的服務(wù)、設(shè)備檔案管理的服務(wù)、設(shè)備管理的服務(wù)、統(tǒng)計(jì)的服務(wù)、外部數(shù)據(jù)同步服務(wù)以及消息服務(wù)。

每一個(gè)微服務(wù)都是獨(dú)立的業(yè)務(wù)支撐，通過統(tǒng)一的接口注冊(cè)到服務(wù)中心，由服務(wù)中心管理各個(gè)服務(wù)的狀態(tài)和性能。

其中設(shè)備的管理由設(shè)備管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具備單獨(dú)增刪、查改等功能。新增加或變更的設(shè)備，需要通過審核后，才會(huì)同步到設(shè)備檔案子系統(tǒng)中，由設(shè)備檔案子系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)處理。

圖1 檔案信息結(jié)構(gòu)圖

圖2 整體架構(gòu)圖

3.3 系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)會(huì)接入其他應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，包括不限于巡檢系統(tǒng)、定檢系統(tǒng)、備件系統(tǒng)等，保證檔案數(shù)據(jù)既可以查詢客戶錄入的設(shè)備出廠固化信息及使用信息，還可以查詢從第三方系統(tǒng)同步過來的設(shè)備檢修維護(hù)等信息。

同時(shí)提供各系統(tǒng)與設(shè)備檔案系統(tǒng)的接口集成規(guī)范，在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)可以保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性和時(shí)效性。所有系統(tǒng)通信均記錄日志，用以追溯同步歷史記錄，確保系統(tǒng)通信的可追溯性。

3.4 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用前后端分離架構(gòu)模式，以NodeJS+Vue作為前端主技術(shù)棧，使用html5構(gòu)建（iOS/Android）手機(jī)端應(yīng)用。接口服務(wù)層采用微服務(wù)架構(gòu)，基于業(yè)界流行的SpringCloud作為微服務(wù)基礎(chǔ)開發(fā)框架。將整個(gè)技術(shù)架構(gòu)分為展現(xiàn)層、微服務(wù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和基礎(chǔ)能力服務(wù)層，整體架構(gòu)如圖2所示。

展現(xiàn)層：基于html5構(gòu)建前端手機(jī)應(yīng)用，以NodeJS+Vue構(gòu)建PC管理端應(yīng)用。

微服務(wù)層：基于SpringCloud框架，以微服務(wù)形式提供服務(wù)。

數(shù)據(jù)服務(wù)層：根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景選擇不同的數(shù)據(jù)服務(wù)組織存儲(chǔ)和管理平臺(tái)數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)能力服務(wù)層：為分布式接口服務(wù)提供基礎(chǔ)能力服務(wù)，例如：日志平臺(tái)統(tǒng)一收集日志進(jìn)行監(jiān)控分析。

3.5 功能模塊組成

根據(jù)用戶的日常工作流程和工作方式，對(duì)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為設(shè)備管理子系統(tǒng)、設(shè)備檔案管理子系統(tǒng)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)，具體功能描述如下：

3.5.1 設(shè)備管理子系統(tǒng)

3.5.1.1 元數(shù)據(jù)管理

創(chuàng)建元數(shù)據(jù)：創(chuàng)建設(shè)備檔案及其他相關(guān)檔案信息元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)屬性包含可填寫的屬性、文件屬性、第三方同步信息等。

修改、刪除元數(shù)據(jù)：對(duì)已有元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性定義進(jìn)行修改，包括元數(shù)據(jù)屬性的增加、刪除和修改。元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性的刪除操作不會(huì)物理執(zhí)行，而是做刪除標(biāo)記，基于該元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性創(chuàng)建的設(shè)備檔案不會(huì)被刪除，而是做失效（隱藏）標(biāo)記。

3.5.1.2 設(shè)備管理

創(chuàng)建設(shè)備：基于元數(shù)據(jù)創(chuàng)建的設(shè)備數(shù)據(jù)模型，提供可配置的審批流，實(shí)現(xiàn)基層填報(bào)設(shè)備數(shù)據(jù)，上級(jí)管理機(jī)構(gòu)審核。

修改、刪除設(shè)備：對(duì)已經(jīng)創(chuàng)建的設(shè)備檔案，除關(guān)鍵唯一字段外（如功能位置編碼等），其他字段允許按照元數(shù)據(jù)定義自由修改。

查看設(shè)備信息：可查看設(shè)備的詳細(xì)信息，包括設(shè)備的創(chuàng)建時(shí)間、創(chuàng)建人、設(shè)備屬性、設(shè)備狀態(tài)以及操作記錄等。該設(shè)備信息僅包括設(shè)備本身基礎(chǔ)信息。

3.5.2 設(shè)備檔案管理子系統(tǒng)

3.5.2.1 設(shè)備檔案管理

創(chuàng)建檔案：通過審批后的設(shè)備，將自動(dòng)創(chuàng)建檔案，同時(shí)根據(jù)功能位置編碼或設(shè)備編碼等唯一值，同步該設(shè)備的各類檔案信息，例如臺(tái)賬、巡檢、備件等。

修改、刪除檔案：對(duì)檔案信息進(jìn)行修改，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則確定是否反向同步給原系統(tǒng)。所有設(shè)備檔案刪除操作均不做物理刪除，僅做刪除標(biāo)記和隱藏，刪除歷史可查。

檔案詳情：查看已經(jīng)創(chuàng)建設(shè)備的檔案信息，檔案信息不但包括了設(shè)備的基礎(chǔ)屬性，也包括了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)維記錄等方方面面的信息，包括不限于日志記錄、定檢信息、巡檢信息、備件信息等。

3.5.2.2 外部系統(tǒng)接入管理

數(shù)據(jù)查詢：管理并維護(hù)各外部系統(tǒng)與檔案管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢接口，基于設(shè)備功能位置碼實(shí)現(xiàn)從本系統(tǒng)訪問設(shè)備對(duì)應(yīng)的檔案記錄。本模式下設(shè)備的檔案數(shù)據(jù)均為外部系統(tǒng)中實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在查看檔案時(shí)將實(shí)時(shí)查看外部目標(biāo)系統(tǒng)中的對(duì)應(yīng)檔案信息。

數(shù)據(jù)同步管理：管理并維護(hù)各外部系統(tǒng)與檔案管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步接口，外部信息將設(shè)備對(duì)應(yīng)的檔案信息上報(bào)到設(shè)備管理子系統(tǒng)中。本模式下設(shè)備的檔案數(shù)據(jù)均在本系統(tǒng)中存儲(chǔ)，在查看檔案時(shí)只從本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢。

3.5.3 設(shè)備統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)

3.5.3.1 檔案查詢

快速查詢：提供基于多關(guān)鍵字（關(guān)鍵字間為“與”的關(guān)系）的廣泛的模糊查詢。用戶可通過輸入任意關(guān)鍵字，檢索設(shè)備信息。關(guān)鍵字允許包含一些簡(jiǎn)單的檢索邏輯表達(dá)式，如：

（1）“風(fēng)機(jī)+高功率”，表示滿足兩個(gè)關(guān)鍵字的設(shè)備數(shù)據(jù)；

（2）“風(fēng)機(jī)”“高功率”，表示滿足任何一個(gè)關(guān)鍵字的設(shè)備數(shù)據(jù)。

高級(jí)查詢：在高級(jí)查詢界面通過選擇具體某一個(gè)元數(shù)據(jù)模型，允許用戶選擇該元數(shù)據(jù)模型中的多個(gè)屬性作為查詢條件，多查詢條件間允許自定義邏輯運(yùn)算為“與”或“或”，查詢結(jié)果以設(shè)備檔案為單位進(jìn)行列表展示。關(guān)鍵字以及高級(jí)查詢中指定的檢索字段，在系統(tǒng)設(shè)置的索引元數(shù)據(jù)字段中匹配檢索。

3.5.3.2 設(shè)備臺(tái)賬統(tǒng)計(jì)

設(shè)備臺(tái)賬由設(shè)備種類、品牌、規(guī)格、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、用途、功能、編號(hào)、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時(shí)間、設(shè)備價(jià)格等元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可根據(jù)各業(yè)務(wù)部門所需進(jìn)行組合統(tǒng)計(jì)，臺(tái)賬類型支持按組織、類型、狀態(tài)分類統(tǒng)計(jì)。

3.5.3.3 檔案綜合統(tǒng)計(jì)

支持設(shè)備完好率、故障率、待修率等綜合指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，便于形成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，根據(jù)備件使用統(tǒng)計(jì)，分析備件的使用率，便于備件的庫存維護(hù)。

3.5.4 通用功能

3.5.4.1 用戶認(rèn)證

通過用戶名、密碼登錄系統(tǒng)，登錄后，按照用戶角色和機(jī)構(gòu)顯示權(quán)限范圍內(nèi)的子系統(tǒng)和所屬機(jī)構(gòu)的設(shè)備和檔案信息等。

3.5.4.2 組織機(jī)構(gòu)管理

提供基于元數(shù)據(jù)定義的組織架構(gòu)管理界面，組織架構(gòu)包括集團(tuán)現(xiàn)有管理架構(gòu)（集團(tuán)/部門、大區(qū)/部門、場(chǎng)站等）。

3.5.4.3 工作流管理

提供工作流管理工具，可查詢登陸人所經(jīng)手（發(fā)起、審批、通知等）的所有流程及流程相關(guān)信息。

3.5.4.4 員工管理

提供基于元數(shù)據(jù)定義的員工管理界面，提供員工與組織架構(gòu)的隸屬管理系統(tǒng)元數(shù)據(jù)模型間關(guān)系定義。

4 結(jié)語

綜上所述，本文提出了微服務(wù)架構(gòu)下的設(shè)備檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)采用微服務(wù)方式進(jìn)行構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)和設(shè)備檔案數(shù)據(jù)有效解耦，可使系統(tǒng)達(dá)到整體結(jié)構(gòu)輕松耦合、高效率運(yùn)行的目的，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備和檔案靈活管理、各業(yè)務(wù)模塊靈活擴(kuò)展的應(yīng)用效果。