在線考試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

伍紅華 谷金平 李治鑫

摘要：該文描述了在線考試系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及該系統(tǒng)所包含的一些關(guān)鍵技術(shù)。特別對(duì)在設(shè)計(jì)中如何優(yōu)化軟件，提高服務(wù)器性能方面進(jìn)行了具體的闡述。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的系統(tǒng)在學(xué)院多次舉行的近3萬(wàn)人次的無(wú)紙化考試中性能良好。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；緩存；在線考試；ASP.NET

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）24-5684-03

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代考試系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了革命性的變化。國(guó)外一些著名的考試項(xiàng)目均采用了網(wǎng)絡(luò)在線考試的形式，例如雅思考試、托福考試以及一些專業(yè)技能的認(rèn)證考試等，而國(guó)內(nèi)也有很多高校和企業(yè)研制或者定制了自己的考試系統(tǒng)，例如，北京大學(xué)的ACM公開(kāi)訓(xùn)練系統(tǒng)，全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試系統(tǒng)等。當(dāng)然，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)不成熟，很多系統(tǒng)都采用了C/S結(jié)構(gòu)，例如，全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試系統(tǒng)等。為了省去客戶端安裝的麻煩，筆者根據(jù)高校標(biāo)準(zhǔn)化考試的要求，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)軟硬件條件，采用VS2010和MS SQL2008等開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)了一套基于B/S模式的在線考試系統(tǒng)。在論文中闡明了在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)考試系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化探討。該系統(tǒng)在考試中發(fā)揮了重要作用，為學(xué)校的無(wú)紙化考試提供了有力的支持。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析與需求，在線考試系統(tǒng)包括前臺(tái)系統(tǒng)（即學(xué)生考試系統(tǒng)）和后臺(tái)管理系統(tǒng)兩個(gè)部分。如圖1所示。

圖1 在線考試系統(tǒng)的功能模塊關(guān)系圖

前臺(tái)系統(tǒng)部分，考生可以登錄進(jìn)入熟悉考試規(guī)則頁(yè)面，然后進(jìn)入正式考試頁(yè)面；后臺(tái)管理系統(tǒng)部分，只有管理員權(quán)限才能進(jìn)行操作，管理員可以進(jìn)行題庫(kù)管理、題型管理、試卷管理、學(xué)生管理、時(shí)間控制、考試實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)備份等操作。詳細(xì)功能描述如下：

1.1 學(xué)生端在線考試

1）登錄進(jìn)入。學(xué)生憑有效身份登錄進(jìn)入考試系統(tǒng)，并鎖定考生座位號(hào)。

2）進(jìn)行考試。考生在線答題，選出答案，考試系統(tǒng)進(jìn)行有效記錄。

3）自動(dòng)收發(fā)試卷。考生在有效時(shí)間內(nèi)答題，答題時(shí)間結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)給出提示，并強(qiáng)制提交用戶的試卷。

1.2 題型管理

1）瀏覽題型信息。確認(rèn)系統(tǒng)題庫(kù)中是否有該題型以及本次考試是否需要該題型。

2）修改相關(guān)題型信息。確定題型后，修改試卷的提醒內(nèi)容。

1.3 題庫(kù)管理

1）瀏覽題庫(kù)信息。確認(rèn)本次考試系統(tǒng)題庫(kù)中是否存在題目?jī)?nèi)容。

2）增加新題目到題庫(kù)中。向題庫(kù)增加需要的題目?jī)?nèi)容。

3）修改相關(guān)題目信息。對(duì)題庫(kù)中題目?jī)?nèi)容有誤的題目信息進(jìn)行校正。

4）根據(jù)相應(yīng)的題型瀏覽題庫(kù)信息。查看相應(yīng)題型的具體題目?jī)?nèi)容。

1.4 學(xué)生管理

1）瀏覽學(xué)生信息。搜索查看特定學(xué)生的信息，或者查看所有考生的信息。

2）添加新學(xué)生。臨時(shí)添加學(xué)生進(jìn)入考試。

3）修改相關(guān)學(xué)生信息。修改考生的考試狀態(tài)，解除座位鎖定，進(jìn)行換機(jī)操作。

1.5 命題管理

1）出卷命題。命題人進(jìn)入后臺(tái)管理系統(tǒng)，可以選擇相應(yīng)的題型和題目數(shù)量，生成對(duì)應(yīng)的試卷；

2）分類(lèi)隨機(jī)組卷?？忌诰€考試時(shí)的試卷是系統(tǒng)隨機(jī)分配的，每個(gè)考生的試卷都是不同的。

1.6 考試管理

1）統(tǒng)計(jì)考生參考信息?？荚囘M(jìn)行中隨時(shí)可以統(tǒng)計(jì)本場(chǎng)考試的參考人數(shù)和缺考人數(shù)。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)控。后臺(tái)管理員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控考試的提交人數(shù)和為提交人數(shù)。

1.7 試卷管理

1）生成個(gè)人詳細(xì)答題試卷?？荚嚱Y(jié)束后，管理員可進(jìn)行相關(guān)操作，生成每位考生的答題詳細(xì)報(bào)告，并做歸檔。

2）整體試卷分析報(bào)告。科目考試結(jié)束后，系統(tǒng)可以按照一定的統(tǒng)計(jì)分析規(guī)則生成整個(gè)考試的分析報(bào)告。

1.8 數(shù)據(jù)備份

1）數(shù)據(jù)庫(kù)備份。管理員進(jìn)入后臺(tái)管理系統(tǒng)，可以對(duì)本場(chǎng)考試的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份并下載到本地。

2）文件備份?？颇靠荚嚱Y(jié)束后，管理員可以對(duì)本場(chǎng)考試的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行備份并下載到本地。

2 在線考試軟件的優(yōu)化及關(guān)鍵技術(shù)

在有限的硬件條件下，為了能有更好的性能，這就需要對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化處理。

1）提前生成考試數(shù)據(jù)，采用空間換時(shí)間的策略。為了滿足對(duì)考試的實(shí)時(shí)性要求，在考試時(shí)應(yīng)該盡量減少對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)請(qǐng)求。很多考試軟件采用實(shí)時(shí)生成考試數(shù)據(jù)的方法，容易形成并發(fā)操作，對(duì)服務(wù)器的壓力必然增大，因此將所有能提前到考試前生成的數(shù)據(jù)均提前到考試前生成，如考生數(shù)據(jù)的提前導(dǎo)入，試題的提前抽取，試卷的生成，考生密碼的生成等。

2）采用.net的緩存策略。試題庫(kù)雖然是隨機(jī)抽取的，但是對(duì)全部考生來(lái)說(shuō)，總有一些考生的試卷中的試題會(huì)是相同的。當(dāng)采用緩存策略時(shí)，就可以將考生訪問(wèn)過(guò)的試題緩存起來(lái)，當(dāng)下一個(gè)考生要到數(shù)據(jù)庫(kù)中訪問(wèn)同一道試題時(shí)，就可以直接命中緩存中的試題，而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的連接與查詢，也就是一次訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，多次使用。這樣可以極大地提高軟件對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)性能，明顯地加快數(shù)據(jù)的處理。

3）采用Ajax技術(shù)減少訪問(wèn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)量和避免頻繁的刷新屏幕。由于考生要頻繁地操作屏幕，如果不采用Ajax技術(shù)，必然會(huì)因?yàn)榭忌l繁地翻題而導(dǎo)致屏幕不斷地刷新，每一次的刷新都會(huì)是整個(gè)屏幕的數(shù)據(jù)與服務(wù)器進(jìn)行交換。大量的數(shù)據(jù)交換，必然會(huì)增加服務(wù)器的壓力，導(dǎo)致拓機(jī)等后果。分析可知，考生在做題過(guò)程中，整個(gè)屏幕需要改變的只是每道題的更新，因此采用Ajax技術(shù)，可以只進(jìn)行局部刷新。一方面減少與服務(wù)器的數(shù)據(jù)量的交換，另一方面局部刷新，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

4）服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，采用存儲(chǔ)過(guò)程。用存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)存取數(shù)據(jù)，雖然會(huì)加大開(kāi)發(fā)難度。但好處也是挺多的。首先是可以充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，通過(guò)預(yù)編譯的方法加快對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，達(dá)到快速對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與存儲(chǔ)，從而提高軟件對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)性能。另一方面也可以達(dá)到與前臺(tái)頁(yè)面的低耦合，提高軟件的適應(yīng)變化能力。

5）采用臨時(shí)存儲(chǔ)考生答案，避免頻繁對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)操作。如果考生每做一道題，就在數(shù)據(jù)服務(wù)器中保存，必定會(huì)加重服務(wù)器的讀寫(xiě)壓力。本軟件采用臨時(shí)將考生的答案存儲(chǔ)在客戶端，然后間隔一定的時(shí)間后一次寫(xiě)入。這樣就避免了頻繁地與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，達(dá)到減輕服務(wù)器壓力的效果，從而提高性能。

3 軟件測(cè)試

利用LoadRunner測(cè)試軟件，對(duì)在線考試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方案模型如圖3所示。

利用軟件控制器虛擬出大量的用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)測(cè)試，檢驗(yàn)軟件和硬件的支撐能力。當(dāng)按照預(yù)定的用戶數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，所觀察到的硬件設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)的性能。

1）當(dāng)虛擬并發(fā)用戶達(dá)到400時(shí)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量以及事件響應(yīng)時(shí)間均正常。如圖4所示。

2）當(dāng)虛擬用戶達(dá)到1000時(shí)，硬件系統(tǒng)狀況運(yùn)行正常。如圖5所示。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)是一個(gè)基于ASP.NET的瀏覽器/服務(wù)器模式的系統(tǒng)，具有廣泛的實(shí)用性，功能符合實(shí)際考試步驟，成功地實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化考試，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)需專業(yè)培訓(xùn)，利用瀏覽器即可進(jìn)行操作。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，在線考試系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越受到人們的青睞，也必將成為教學(xué)管理部門(mén)的好幫手。

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