高性能高校教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐 宇

(廣西經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000)

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，教育信息化的概念被逐漸的提起，它是針對教育教學(xué)過程中對信息的獲取、傳遞和應(yīng)用而言的[1]。教務(wù)管理信息化是教育信息化的子概念，教務(wù)管理信息化是指在教務(wù)管理過程中廣泛運(yùn)用以計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化信息技術(shù),大幅提高工作效率，節(jié)省大量的人力和物力[2]。

2 現(xiàn)有高校教務(wù)管理系統(tǒng)存在的問題

目前基本上國內(nèi)所有的高校都開發(fā)或者購買了自己的教務(wù)管理系統(tǒng)，但大部分高校的教務(wù)管理系統(tǒng)還存在各種問題，包括系統(tǒng)構(gòu)架不合理、管理不規(guī)范、應(yīng)用效率低等，國內(nèi)的教育信息化之路還有很長的路要走。

（1）現(xiàn)有的教務(wù)管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模式主要有三種。一種是單機(jī)模式下的，開發(fā)好的管理系統(tǒng)只能裝在某一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，該管理系統(tǒng)不能通過管理系統(tǒng)和其它的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信或業(yè)務(wù)往來，只能簡單用來成績管理，打印成績等；另一種是純C/S模式，這種模式下不利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展、系統(tǒng)升級與維護(hù)比較困難、可復(fù)用性不高、二次開發(fā)周期長等弊端；最后一種是將C/S模式與B/S模式混合使用，在需要大量數(shù)據(jù)處理的管理部門端使用C/S模式，教師及學(xué)生用戶端使用B/S模式。

（2）隨著學(xué)分制的推廣，學(xué)生在線選課、在線評教等成了教務(wù)管理系統(tǒng)必備的功能。但是隨著各個(gè)高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，很多高校出現(xiàn)了多個(gè)校區(qū)，學(xué)生的人數(shù)也不斷增多，每當(dāng)大規(guī)模學(xué)生同時(shí)在線選課或者在線評教的時(shí)候，教務(wù)管理系統(tǒng)往往出現(xiàn)服務(wù)器響應(yīng)遲緩，甚至出現(xiàn)服務(wù)器崩潰的情況，在這種情況下，高校往往采取延長系統(tǒng)的登陸時(shí)間或者是按班級分時(shí)段來登陸系統(tǒng)以減輕系統(tǒng)服務(wù)器的訪問壓力，這給正常的教學(xué)進(jìn)度安排帶來了很大的影響。

3 高性能教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于以上現(xiàn)有的高校教務(wù)管理系統(tǒng)存在的種種問題，本文將通過以下幾種技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款具有高可靠性、高可用性的高性能高校教務(wù)管理系統(tǒng)，使教務(wù)管理信息化、智能化。

3.1 三層B/S模式設(shè)計(jì)

我們知道二層的C/S模式的難于擴(kuò)展與維護(hù)使其已經(jīng)無法滿足高校教務(wù)管理系統(tǒng)大規(guī)模信息交換的要求。B/S模式（Browser/Server,即瀏覽器/服務(wù)器模式），是近幾年興起的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，WEB瀏覽器是客戶端主要應(yīng)用軟件。B/S模式開發(fā)的系統(tǒng)具有維護(hù)和升級方式簡單、成本低，選擇更多等優(yōu)點(diǎn)。如果采用三層B/S模式開發(fā)的教務(wù)管理系統(tǒng)，教務(wù)管理人員、學(xué)生等就可以在任何地方通過一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)裝有瀏覽器的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作或訪問教務(wù)管理系統(tǒng)，而無需安裝任何其它軟件。隨著3G移動(dòng)通信和智能手機(jī)的飛速發(fā)展，將來甚至通過一臺(tái)手機(jī)就可以操作或訪問三層B/S模式開發(fā)的教務(wù)管理系統(tǒng)。

3.2 WEB服務(wù)器集群

每當(dāng)學(xué)生集中選課時(shí)，客戶機(jī)和密集性任務(wù)的急劇增加，單一的WEB服務(wù)器只能夠支持2000～3000個(gè)并發(fā)訪問，這樣的能力還是無法應(yīng)對大規(guī)模的集中訪問，很可能造成網(wǎng)絡(luò)訪問的瓶頸。為了解決這一問題，一是可以采用升級更加強(qiáng)大處理能力的WEB服務(wù)器，但是這種方法在經(jīng)濟(jì)上十分昂貴，實(shí)力一般的高校無法滿足經(jīng)濟(jì)上的支持，而且純粹升級一臺(tái)服務(wù)器并不能充分保障系統(tǒng)的可靠性，一旦這臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)也將無法使用。另一種解決辦法是利用多臺(tái)WEB服務(wù)器組合在一起，組成WEB服務(wù)器集群系統(tǒng)。只需要采用2～3臺(tái)一般性能的WEB服務(wù)器集群在一起，當(dāng)集群中的某個(gè)WEB服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，其它服務(wù)器一樣可以提供系統(tǒng)訪問服務(wù)，因此WEB服務(wù)器集群系統(tǒng)還可以提高系統(tǒng)整體的可靠性。

在傳統(tǒng)的利用WEB服務(wù)器集群分擔(dān)大規(guī)模并發(fā)訪問時(shí)，最簡單有效的辦法是將集群中不同的WEB服務(wù)器運(yùn)用在不同的方面。例如在教務(wù)管理系統(tǒng)中，我們可以將其中的一臺(tái)WEB服務(wù)器只運(yùn)用于新聞公告、學(xué)生信息查詢等，而其它的 WEB服務(wù)器我們運(yùn)用于學(xué)生選課或者網(wǎng)上考試報(bào)名等，這樣可以大大提高系統(tǒng)的訪問效率。

3.3 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡

WEB服務(wù)器集群可以有效應(yīng)對一般規(guī)模的并發(fā)訪問，但面對超大規(guī)模的高并發(fā)訪問還存在一些問題，WEB服務(wù)器集群只是實(shí)現(xiàn)高性能教務(wù)管理系統(tǒng)的第一步。當(dāng)學(xué)生同時(shí)并發(fā)訪問教務(wù)管理系統(tǒng)集中選課時(shí)，多臺(tái)WEB服務(wù)器集群可以有效分擔(dān)由于并發(fā)帶來的訪問壓力，但是當(dāng)遇到突發(fā)某一時(shí)刻的訪問量超過了單臺(tái)WEB服務(wù)器的處理能力時(shí)，這將造成集群中的某一臺(tái)WEB服務(wù)器出現(xiàn)故障以致宕機(jī)時(shí)，故障服務(wù)器原有訪問量會(huì)轉(zhuǎn)移到集群中其它的服務(wù)器上，那么集群中其它的服務(wù)器就會(huì)因?yàn)槌^了自身的訪問量而出現(xiàn)接二連三的宕機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)也隨之陷入癱瘓無法工作中。因此，在 WEB服務(wù)器集群的基礎(chǔ)上，還需要通過服務(wù)器負(fù)載均衡來提高系統(tǒng)的可靠性。

目前比較常用的負(fù)載均衡技術(shù)有：

（1）基于DNS的負(fù)載均衡。通過DNS服務(wù)中的隨機(jī)名字解析來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，在DNS服務(wù)器中，給集群系統(tǒng)中的WEB服務(wù)器配備不同的IP地址，同樣是訪問同一系統(tǒng)，不同的客戶端會(huì)得到不同的IP地址，也就訪問不同IP地址上的WEB服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。

（2）反向代理負(fù)載均衡。利用代理服務(wù)器將不同客戶端上的訪問請求以反向代理的方式動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給集群系統(tǒng)內(nèi)部其中之一的WEB服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。反向代理負(fù)載均衡可以將優(yōu)化的負(fù)載均衡策略和代理服務(wù)器的高速緩存技術(shù)結(jié)合在一起，提升靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度，提供優(yōu)異的性能。

（3）基于NAT的負(fù)載均衡技術(shù)。利用地址轉(zhuǎn)換協(xié)議，將系統(tǒng)外部的IP地址映射到系統(tǒng)內(nèi)部的多個(gè)IP地址，當(dāng)系統(tǒng)外部網(wǎng)絡(luò)中客戶端的計(jì)算機(jī)訪問 IP地址轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)擁有的某一外部IP地址時(shí)，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)能將其訪問轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)映射的系統(tǒng)內(nèi)部IP地址上。因此如果內(nèi)部網(wǎng)關(guān)能將每一個(gè)系統(tǒng)外部的訪問連接動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換為不同的系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器IP地址，此后系統(tǒng)外部網(wǎng)絡(luò)中客戶端的計(jì)算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的IP地址上服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。

4 結(jié)束語

本文以教育管理信息化建設(shè)為背景，通過現(xiàn)有高校教務(wù)管理系統(tǒng)使用工程中出現(xiàn)的主要問題進(jìn)行客觀分析，并針對出現(xiàn)的主要問題利用現(xiàn)有成熟的三層B/S模式、WEB服務(wù)器集群技術(shù)以及負(fù)載均衡技術(shù)對現(xiàn)有系統(tǒng)的升級改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)一款具有高可靠性、高可用性的高性能高校教務(wù)管理系統(tǒng)，使高校教務(wù)管理信息化、智能化。

[1] 張燕,華才鍵.基于 WEB的高校教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國西部科技,2010,(27):31-32.

[2] 遲敏.教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)碩士論文,2010.