基于微服务架构的分布式电子档案库房系统设计与性能优化分析

前言：随着档案内容、类型等的不断增多，传统档案实体库房已经逐步难以适应档案馆的智慧化升级、运行需求[1]。基于此，贯彻落实《“十四五”全国档案事业发展规划》根本要求，推进档案实体库房与电子档案库房融合，运用数字孪生等新技术，建立档案馆、档案实体库房、电子档案库房的实景三维“一张图”，再以三维建模技术建立库房内各管理对象的热点，进行热点、档案信息资源、库房管理信息连接，构成具有信息管理功能的库房 3D 实景模型，发挥电子档案库房系统在加强文档管控、推动智能转型等方面的作用[2]。本次研究的创新之处在于：把握微服务架构理论与技术选型要点，按照固定规范推进分布式电子档案库房系统设计，大幅提升设计效果。

1 微服务架构理论与技术选型

1.1 微服务核心设计原则

微服务架构是一种云原生架构方法，将功能分解到各离散服务中，保证各个微服务独立运行，体现高度自治性[3]。分析微服务核心设计原则：去中心化原则，即要求每个微服务皆有其对应的数据库或者数据存储，避免共享数据，保证服务独立性。灵活性原则，分布式电子档案库房系统中各项微服务依托于清晰接口通信，相互协作、配合，这种解耦式、分散化设计，有效提升电子档案库房系统弹性、可拓展性，能快速适应电子档案库系统需求变化。用户为中心原则，微服务核心设计应围绕用户需求、习惯展开，具备较好的人机交互性，提高档案馆智慧服务水平[4]。

1.2 技术选型

微服务架构技术选型，需考虑以下要点：服务框架与通信技术，结合电子档案库房系统应用场景选择 RPC（高性能）或者 REST（灵活性），关注服务框架生态成熟度，如 Dubbo 提供高性能 RPC，Spring Cloud 主要提供技术支持，对比分析主流方案，如表 1 所示，结合电子档案库房系统实际灵活选择技术类型。其他技术选型，还包括：负载均衡，选择 LoadBalancer，提供随机、轮询等负载均衡算法；API 网关接口，选择 Gateway；任务调度，选择 xxl-job，进行任务实时调度、执行，支持任务删除、修改、添加等操作；链路追踪，选择 Zipkin，搜集、展示、检索微服务架构中的各类请求链路信息，并能识别系统性能问题、追踪故障信息；服务监控，选择 Grafana，实现系统功能模块监控、数据可视化。

表 1 微服务架构技术选型主流方案表

2 基于微服务架构的分布式电子档案库房系统设计

2.1 系统总体架构

基于微服务架构的分布式电子档案库房系统总体架构，如图 1 所示，采取“水平拓展+垂直解耦”部署方式，利用 API 网关实现微服务跨层级协同，监控空调、温度、湿度、电源、消防、安防等方面数据，依据网络链路传输到电子档案数据库，与各类系统联合发挥作用，完善库房系统功能。

图 1 基于微服务架构的分布式电子档案库房系统总体架构图

2.2 核心微服务模块设计

（1）档案实体库房环境管理模块：档案实体库房是分布式电子档案库房系统的物理载体，遵循 TIA-942 Tier Ⅲ标准完善系统功能，包括：动力环境监控系统，布置 PDU、UPS、温湿度等物联网传感器，通过 Modbus RTU 协议采集实体库房各类数据[6]。网络安全虚拟环境，布置入侵检测装置、硬件防火墙等，构建物理隔离区，覆盖整个库房区域，提升 DDos 攻击识别率。软硬件基础支撑平台，引入自动化运维工具 Ansible，构建智能运维平台，实现多节点并发配置。

（2）网络安全管理模块：结合 NIST SP 800-207 根本要求，构建网络安全框架，由以下几个部分组成：数据存取访问控制系统，构建 ABAC 模型，评估用户属性、动作属性、环境属性、资源属性，赋予其对应的访问权限。动力环境监控系统，配置空气质量监测微型站、温湿度变送器&空调控制器、智能电力监控仪、智能设备接入装置等，通过 API 网关接口实现一体化管理，监控各类动力装置工作参数变化。软硬件设施配置管理系统，配置智能密集架（语音控制架体、RFID 射频技术、人员安全保护、一键智能盘点、智能照片定位）、智纳档案柜（智能机器人、视觉识别技术、二维码）等智能装置，直接对接管理系统，实现高度自治。网络安全设施管理系统，结合网络安全设施特征、分布式架构特点，构建立体化、多层级的防护体系，具体包括：配置网页防篡改、日志审计、漏洞扫描等设施，进行攻击行为主动识别、追溯、防御；自动生成 E2E 大模型安全方案，利用 AI 算法识别、阻断 DDos、勒索软件等网络攻击行为；数据安全机制，通过分布式加密存储技术、异地容灾备份、多副本存储等技术发挥作用。

（3）电子档案数据库模块：可细化为以下模块：数据采集模块，支持电子文件、音视频、文书等多源异构数据标准化采集，利用 API 接口适配，实现与业务系统、政务平台、管理系统等的对接，支持数据批量导入。存储管理模块，基于数据分片机制，完成跨节点存储；支持离线冷存储、近线光磁库、在线磁盘阵列等存储方式。元数据管理，构建统一元数据标准，覆盖操作日志、业务关联、文件属性等维度，实现数据标签智能生成、字段动态拓展。

（4）数据处理与应用服务平台：设计双总线架构，即事件总线、数据总线，进行电子档案业务解耦，提供以下功能：数据存储访问控制、数据流式处理、业务规则加载等，直接对接其他功能模块，提升处理效能。

（5）核心业务系统管理模块：具体组成部分为：电子库房运行监控系统，集成数字孪生技术，提供可视化监控、智能预警、应急联动等功能。电子档案长期保存系统，引入 OAIS（开放档案信息系统），提供电子档案格式迁移服务、元数据固化服务、数字指纹服务等。

结束语

综上，文章就基于微服务架构的分布式电子档案库房系统设计与性能优化展开了深入探讨，以上提出的系统设计方式、性能优化策略是基于理论分析、实践探究的基础上提出的，因此具备较高可行性，有效发挥了微服务结构优势，丰富了电子档案库房系统功能，提升了电子档案管理效能。在下一阶段发展进程中，仍需持续探索库房系统智能化发展路径，提高其智慧水平，拓展其应用空间。

参考文献：

[1]高扬，贺兴，艾芊.基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略[J].电网技术，2021(7):2483-2491.

[2]童晓伟.践行初心使命推进企业档案工作[J].中国档案，2021(7):68-69.