高校教務(wù)管理中公選課服務(wù)器性能優(yōu)化研究

嚴(yán)衛(wèi)

摘要：為了解決高校教務(wù)管理中公選課選課階段時(shí)服務(wù)器高負(fù)載造成的“峰值堵塞”問題，該文主要研究了在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件、服務(wù)器的情況下，通過選課規(guī)則優(yōu)化、服務(wù)器優(yōu)化等技術(shù)來(lái)提高服務(wù)器性能，使公選課選課時(shí)能承受集中選課壓力，對(duì)本校公選課選課系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器；負(fù)載均衡；虛擬化技術(shù)；優(yōu)化；公選課

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0154-02

教務(wù)管理是高校管理的核心，其信息化是否優(yōu)秀直接關(guān)系到高校的辦學(xué)質(zhì)量和管理水平。我校于2010年開始要求學(xué)生在正方教務(wù)系統(tǒng)里進(jìn)行公選課的選課操作，教務(wù)管理的效率有了顯著地提高。但隨著辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生數(shù)量從原來(lái)的幾千人增加到1.8萬(wàn)多人，與此同時(shí)，開設(shè)的公選課也增加到100多門，平均參加公選課選課的學(xué)生達(dá)7000多人次，正方教務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量每年急劇增長(zhǎng)。同大多數(shù)國(guó)內(nèi)高校一樣，在公選課選課高峰期，系統(tǒng)一度出現(xiàn)無(wú)響應(yīng)甚至死機(jī)等問題，系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性得不到保證。我認(rèn)為目前如何運(yùn)用優(yōu)化策略，因地制宜地制定現(xiàn)有公選課選課系統(tǒng)的保障方案，以適應(yīng)極端條件下的公選課選課問題，已刻不容緩。

1 公選課選課規(guī)則的優(yōu)化

選課規(guī)則是指采取何種規(guī)則組織學(xué)生選課以及確定選課結(jié)果。目前我校采用的是搶課法，即先選先得，學(xué)生進(jìn)入教務(wù)系統(tǒng)登陸后，直接根據(jù)提供的可選課程進(jìn)行選擇以確定選課狀態(tài)?，F(xiàn)有的公選課選課流程如圖所示：

經(jīng)分析現(xiàn)有的網(wǎng)上公選課選課規(guī)則會(huì)有以下兩個(gè)問題：

（1）整個(gè)公選課選課流程并不復(fù)雜，但從流程上來(lái)看，學(xué)生進(jìn)入教務(wù)系統(tǒng)登陸后，大部分時(shí)間花在選課過程中，學(xué)生操作時(shí)間越長(zhǎng)系統(tǒng)并發(fā)操作就越多，導(dǎo)致服務(wù)器負(fù)載也隨之增大。

（2）由于學(xué)校采用的是“先選先得”的選課原則，眾多學(xué)生會(huì)在教務(wù)處規(guī)定的第一時(shí)間進(jìn)行爭(zhēng)奪有限的公選課資源，服務(wù)器負(fù)載壓力短時(shí)間內(nèi)驟增。所以每年都會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器崩潰現(xiàn)象還影響了教務(wù)系統(tǒng)其他功能的正常運(yùn)行。

選課規(guī)則對(duì)公選課選課系統(tǒng)的性能影響很大，因此，對(duì)于課程量多，選課人數(shù)多的情況不宜再使用搶課法。結(jié)合我校實(shí)際情況，可以考慮實(shí)行分階段法，主要解決讓學(xué)生分散選課時(shí)間，以降低服務(wù)器壓力。

第一階段：這一階段屬于選志愿階段，學(xué)生只要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成選志愿而無(wú)需第一時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)，這樣服務(wù)器負(fù)載壓力大大地降低了。對(duì)于選課人數(shù)超過課程容量的課程，系統(tǒng)會(huì)記錄并在第二階段選課時(shí)提醒學(xué)生進(jìn)行備選課的選擇。

第二階段：學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)確認(rèn)自己的公選課。系統(tǒng)提示學(xué)生需要備選課選擇，然后學(xué)生進(jìn)入備選課系統(tǒng)里隨機(jī)分配并確認(rèn)備選課程。

第三階段：有特殊情況的學(xué)生如交換生、出國(guó)的學(xué)生由教務(wù)處同意后，單獨(dú)進(jìn)系統(tǒng)安排退補(bǔ)選課程。

2 服務(wù)器優(yōu)化的技術(shù)研究

目前我校兩個(gè)校區(qū)分別以Cisco7010為核心交換機(jī)，通過租用光纖，采用萬(wàn)兆相連。全校有線網(wǎng)絡(luò)終端已達(dá)28000多個(gè)，有18000多臺(tái)計(jì)算機(jī)接入校園網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用IEEE802.11n規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)，覆蓋了除學(xué)生宿舍樓外的所有區(qū)域，在東湖校區(qū)布設(shè)了190個(gè)無(wú)線AP，在東南校區(qū)布設(shè)了150個(gè)無(wú)線AP。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通過一個(gè)集中的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)所有的AP進(jìn)行配置和管理。根據(jù)現(xiàn)有的校園網(wǎng)建設(shè)情況可以考慮以下優(yōu)化方案：

2.1服務(wù)器集群技術(shù)

服務(wù)器集群是指被看做單一系統(tǒng)管理并提供較高可用性、較便捷的可管理性和較大可擴(kuò)展性的一組獨(dú)立服務(wù)器。這個(gè)集群使得次要服務(wù)器能夠提供處理時(shí)間，然后它作為一個(gè)智能實(shí)體，平衡流量以提高性能。如果集群中的任何服務(wù)器癱瘓，處理活動(dòng)繼續(xù)透明地進(jìn)行。[1]

服務(wù)器集群技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）搭建了服務(wù)器集群系統(tǒng)后，當(dāng)其中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)硬件故障，那么正在運(yùn)行的服務(wù)器應(yīng)用程序可以切換到其他服務(wù)器上確保系統(tǒng)可以繼續(xù)工作。

（2）集群技術(shù)還可以解決軟件故障。因?yàn)榉?wù)器集群技術(shù)的監(jiān)控是基于應(yīng)用的，在高頻率的選課過程中若其中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)軟件故障，其他服務(wù)器就可以接管該應(yīng)用而繼續(xù)工作。

（3）我校新建了很多校公共機(jī)房和計(jì)算機(jī)中心實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)實(shí)際情況需要，服務(wù)器集群中各服務(wù)器可以通過實(shí)驗(yàn)室中的服務(wù)器來(lái)搭建，進(jìn)一步降低了硬件成本。

2.2負(fù)載均衡技術(shù)

負(fù)載均衡技術(shù)是指利用負(fù)載均衡設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的訪問流量分擔(dān)到多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，以增加網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的吞吐量、提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理能力、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的靈活性和可用性。負(fù)載均衡技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)單、快捷、有效的方法，來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的處理能力，使其能夠承受訪問量和數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，并且能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)用戶提供持續(xù)、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。[2]

雖然目前可通過安裝LVS、Nginx、HAProxy等軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，但是它的擴(kuò)展性不好，而且當(dāng)客戶端請(qǐng)求大的時(shí)候，軟件負(fù)載均衡自身也會(huì)消耗掉系統(tǒng)的性能。而硬件負(fù)載均衡是安裝在服務(wù)器和外網(wǎng)之間，不受操作系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的影響，加上靈活的負(fù)載均衡策略和流量管理，整體性能可大大提升。結(jié)合我校實(shí)際情況，服務(wù)器集群和負(fù)載均衡技術(shù)適用于公選課選課期間服務(wù)器高負(fù)載時(shí)能承受集中選課壓力為學(xué)生們的選課提供了一個(gè)安全、可靠、穩(wěn)定的服務(wù)平臺(tái)。如圖所示。

3 服務(wù)器的性能調(diào)整與優(yōu)化

3.1增加內(nèi)存和緩存的大小

在現(xiàn)有的服務(wù)器配置上增加內(nèi)存和緩存的大小可以提升Web服務(wù)器的性能。但缺點(diǎn)也很明顯會(huì)增加硬件開銷。

3.2使用服務(wù)器優(yōu)化軟件調(diào)整服務(wù)器性能

使用服務(wù)器優(yōu)化軟件分別對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)存、最大線程（并發(fā)）數(shù)量、調(diào)優(yōu)TCP 連接緩存數(shù)、調(diào)優(yōu)執(zhí)行隊(duì)列線程作相應(yīng)地調(diào)整設(shè)置。盡可能刪除進(jìn)程里多余的應(yīng)用和服務(wù)，這樣服務(wù)器CPU就有更多的時(shí)間用于處理頻繁的HTTP請(qǐng)求。

3.3使用虛擬化技術(shù)

在公選課選課準(zhǔn)備階段時(shí)，通常會(huì)增加服務(wù)器來(lái)應(yīng)對(duì)高負(fù)載造成的“峰值堵塞”問題，這樣不僅費(fèi)時(shí)而且費(fèi)力，對(duì)硬件資源也是一種浪費(fèi)且無(wú)法有效統(tǒng)一管理。于是，虛擬化技術(shù)運(yùn)營(yíng)而生。虛擬化技術(shù)是一種調(diào)配計(jì)算資源的方法，它將應(yīng)用系統(tǒng)的不同層面——硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等分隔開來(lái)，從而打破數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用中的物理設(shè)備之間的劃分，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)動(dòng)態(tài)化，并達(dá)到集中管理和動(dòng)態(tài)使用物理資源及虛擬資源，以提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的彈性和靈活性，降低成本、改進(jìn)服務(wù)、減少管理風(fēng)險(xiǎn)等目的。[3]從而提高了服務(wù)保障水平。

4 總結(jié)

本文針對(duì)公選課選課時(shí)服務(wù)器高負(fù)載問題進(jìn)行了客觀分析和總結(jié)，然后結(jié)合本校的實(shí)際情況提出了公選課服務(wù)器的性能優(yōu)化方案，對(duì)本校共選課選課系統(tǒng)的正常運(yùn)行有重要的意義。以后在以下幾方面需要進(jìn)一步研究：

（1）公選課選課系統(tǒng)的性能優(yōu)化是一個(gè)長(zhǎng)期的、系統(tǒng)的、復(fù)雜工作，本文僅對(duì)其中一些環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化研究，應(yīng)通過實(shí)際測(cè)試分析，來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其他方面的優(yōu)化研究，從而完成對(duì)系統(tǒng)的合理優(yōu)化。

（2）服務(wù)器緩存技術(shù)對(duì)服務(wù)器性能起一定的優(yōu)化作用，由于時(shí)間緊促，還沒安排大批量學(xué)生做全面的壓力測(cè)試，在后續(xù)工作中有待改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]（美）納哈瑞，（美）克魯茲.Web商務(wù)安全設(shè)計(jì)與開發(fā)寶典 涵蓋電子商務(wù)與移動(dòng)商務(wù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]孟顯勇.電子商務(wù)安全管理與支付[M].清華大學(xué)出版社，2014.

[3]張水平，張鳳琴，等.云計(jì)算原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京交通大學(xué)出版社；清華大學(xué)出版社，2014：43.