基于分布式數(shù)據(jù)庫的選課管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

邵瑞 焦緒江 尤彩寶 常玉紅

摘 要：大數(shù)據(jù)帶來了先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)，將其合理的利用可以為高校的發(fā)展帶來利處。利用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，結(jié)合相關(guān)特性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)高校選課管理系統(tǒng)，可以為高校選課管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)災(zāi)備恢復(fù)、訪問峰值優(yōu)化、系統(tǒng)穩(wěn)定、效率提高等方面推波助瀾。另一方面，目前手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備早已普遍，對(duì)于選課系統(tǒng)進(jìn)行PC端與移動(dòng)端的雙端界面設(shè)計(jì)，也是大勢(shì)所趨。

關(guān)鍵詞：分布式數(shù)據(jù)庫;訪問峰值優(yōu)化;選課系統(tǒng)設(shè)計(jì);雙端界面轉(zhuǎn)換

基金項(xiàng)目：山東英才學(xué)院大學(xué)生專項(xiàng)課題（項(xiàng)目編號(hào)：19YCXSZZ40）。

1 引言

選課管理系統(tǒng)對(duì)于高校來講是必不可少的一部分，對(duì)于選課管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化從未停止，且對(duì)于選課管理系統(tǒng)的優(yōu)化以及升級(jí)是高校跟隨時(shí)代進(jìn)步的一處展現(xiàn)。目前，高校所用選課管理系統(tǒng)，使用單一的PC端界面，對(duì)于移動(dòng)端的界面切換具有渴求度。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，高校選課系統(tǒng)選課運(yùn)作時(shí)間較為集中，高峰期運(yùn)作時(shí)易出現(xiàn)高峰期峰值堵塞現(xiàn)象，影響學(xué)生選課以及選課效率，選課管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性優(yōu)化具有需求以及價(jià)值。其次，目前的高校選課系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)的后期擴(kuò)展性和延伸性較差，單臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)問題時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，在系統(tǒng)需求變化時(shí)需要繁瑣的數(shù)據(jù)遷移，由此，對(duì)于可變數(shù)據(jù)模型、系統(tǒng)安全的需求日益展現(xiàn)?；诖耍O(shè)計(jì)基于分布式數(shù)據(jù)庫的高校選課管理系統(tǒng)，解決丞待解決的待優(yōu)化問題，不失為一種良策。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）功能設(shè)計(jì)。選課管理系統(tǒng)主要解決三個(gè)角色之間因選課而產(chǎn)生的關(guān)系，即：教務(wù)管理、教師、學(xué)生。由此，選課管理系統(tǒng)具備解決這三者針對(duì)選課所產(chǎn)生的需求的功能以及功能權(quán)限分配。具體包括以下。教務(wù)管理具有登錄與退出選課系統(tǒng)、審理教師開課請(qǐng)求、管理課程信息、管理教師信息、管理學(xué)生信息、管理教室分配、導(dǎo)入導(dǎo)出課程信息功能。教師具有登錄與退出系統(tǒng)、教師個(gè)人信息查看、開課請(qǐng)求、課程查詢、導(dǎo)出課程信息功能。學(xué)生具有登錄與退出系統(tǒng)、查看學(xué)生個(gè)人信息、查看所有開設(shè)課程信息、選擇課程與退選功能。

2）系統(tǒng)登錄及使用流程設(shè)計(jì)。選課管理系統(tǒng)的使用從賬號(hào)登錄開始，到退出系統(tǒng)為結(jié)束。中間根據(jù)使用者身份不同，具有不同的操作界面以及操作權(quán)限。

3）界面設(shè)計(jì)。對(duì)于高校管理系統(tǒng)而言，移動(dòng)端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是大勢(shì)所趨的，這是目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展所帶來的。通過權(quán)衡表明，我們不需要增加額外的APP來提供使用，只需要在原有的PC端基礎(chǔ)之上增加一個(gè)手機(jī)端的頁面切換功能即可。

在考慮手機(jī)頁面兼容性的基礎(chǔ)上，根據(jù)各校需要，在選課主界面僅顯示課程的主要信息，在校生可通過點(diǎn)擊課程來進(jìn)入該課程的選課界面。在選課界面，提供退選、選課、返回等功能。原先通過課程代碼來區(qū)分網(wǎng)課和非網(wǎng)課，建議直接提供網(wǎng)課和非網(wǎng)課的不同界面，為學(xué)生提供更優(yōu)良的選課體驗(yàn)，提高高校選課管理系統(tǒng)的實(shí)用性。

4）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。（1）數(shù)據(jù)庫擇選。分布式數(shù)據(jù)庫多種多樣，甚至將傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分布式也是可行之策。本研究采用分布式數(shù)據(jù)庫中的hbase數(shù)據(jù)庫。（2）分布式數(shù)據(jù)庫邏輯表設(shè)計(jì)。Hbase分布式數(shù)據(jù)庫是列族數(shù)據(jù)庫，在定義數(shù)據(jù)庫表時(shí)，需要率先定義列族，而列族內(nèi)的列是可以無限擴(kuò)展的。并且，hbase數(shù)據(jù)庫區(qū)別于以往的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，hbase中的空值是不占用數(shù)據(jù)庫空間的，即支持稀疏數(shù)據(jù)。同時(shí)，hbase表按照rowkey進(jìn)行字典排序。

高校選課管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表將針對(duì)hbase表的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。以課程編號(hào)作為rowkey，便于合理化排序和region拆分;列族分別為CourseInformation、StudentInformation;CourseInformation列族中的列分別為相關(guān)課程信息的課程名稱、任課教師、開課學(xué)院等課程信息，StudentInformation中的列名為學(xué)生學(xué)號(hào)，當(dāng)學(xué)生選擇此課程時(shí)，列值為學(xué)生姓名，否則為空。

3 集群架設(shè)

1）分布式數(shù)據(jù)庫架設(shè)。Hbase是Hadoop生態(tài)系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫，架構(gòu)Hbase前需要具備Hadoop。Hbase的架設(shè)是有多種的，單機(jī)版、偽分布式、分布式。對(duì)于高校來講，較輕量級(jí)的分布式架構(gòu)是足夠使用的。對(duì)于Hbase集群來講，通常的節(jié)點(diǎn)數(shù)是不可以小于10個(gè)的，否則集群的運(yùn)轉(zhuǎn)很難得到保證。在高校的集群架設(shè)中，一個(gè)Hmaster、一個(gè)Zookeeper是可以支持運(yùn)轉(zhuǎn)需求的，對(duì)于高校本身來講，在考慮效率的基礎(chǔ)上也要考慮資金、維護(hù)的節(jié)省。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)各校在人員等的差別上，當(dāng)集群需要擴(kuò)展時(shí)，只需要往集群中增加節(jié)點(diǎn)即可滿足需求。

2）Region服務(wù)器策略。根據(jù)高校實(shí)際，是由不同的二級(jí)學(xué)院所構(gòu)成一個(gè)整體。Hbase的集群特性并不是單臺(tái)服務(wù)器，而是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，多臺(tái)的Region服務(wù)器，他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成一個(gè)邏輯上的整體。據(jù)此提出分院系進(jìn)行服務(wù)器存儲(chǔ)的方法。這不僅可以提升院系自身的系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理，還可以為自身學(xué)院的數(shù)據(jù)讀寫減少網(wǎng)絡(luò)上的距離，可以就近讀取，在一定程度上優(yōu)化自身效率。

4 結(jié)論

通過研究發(fā)現(xiàn)，合理利用分布式數(shù)據(jù)庫改進(jìn)選課管理系統(tǒng)對(duì)于高校的系統(tǒng)使用具有很大的合理性和實(shí)用性?？梢栽诟叻逯刀氯麊栴}的優(yōu)化和解決、系統(tǒng)安全性和擴(kuò)展性的提高、高校系統(tǒng)災(zāi)備恢復(fù)、方便各方使用上發(fā)揮作用。并且，對(duì)于雙端設(shè)計(jì)，也迎合了移動(dòng)通信時(shí)代的發(fā)展，且更符合高校目前的在校生及教師使用狀況。但也介于技術(shù)原因，未涉及對(duì)MYSQL等傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分布式架構(gòu)的實(shí)際研究，但其也是可行的一方面，若能對(duì)NEWSQL的發(fā)展做出在高校管理系統(tǒng)上的應(yīng)用，也將會(huì)在此論文論點(diǎn)的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)和有效使用。對(duì)于高校選課管理系統(tǒng)的優(yōu)化和使用是一直在迎接時(shí)代潮流和不停歇的。

參考文獻(xiàn)

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