高性能高校教务管理系统的设计与实现

唐 宇

(广西经贸职业技术学院，广西 南宁 530000)

1 引言

随着计算机技术的高速发展，教育信息化的概念被逐渐的提起，它是针对教育教学过程中对信息的获取、传递和应用而言的[1]。教务管理信息化是教育信息化的子概念，教务管理信息化是指在教务管理过程中广泛运用以计算机技术和多媒体技术为基础的现代化信息技术,大幅提高工作效率，节省大量的人力和物力[2]。

2 现有高校教务管理系统存在的问题

目前基本上国内所有的高校都开发或者购买了自己的教务管理系统，但大部分高校的教务管理系统还存在各种问题，包括系统构架不合理、管理不规范、应用效率低等，国内的教育信息化之路还有很长的路要走。

（1）现有的教务管理系统的体系结构模式主要有三种。一种是单机模式下的，开发好的管理系统只能装在某一台计算机上，该管理系统不能通过管理系统和其它的计算机进行通信或业务往来，只能简单用来成绩管理，打印成绩等；另一种是纯C/S模式，这种模式下不利于系统功能的扩展、系统升级与维护比较困难、可复用性不高、二次开发周期长等弊端；最后一种是将C/S模式与B/S模式混合使用，在需要大量数据处理的管理部门端使用C/S模式，教师及学生用户端使用B/S模式。

（2）随着学分制的推广，学生在线选课、在线评教等成了教务管理系统必备的功能。但是随着各个高校招生规模的不断扩大，很多高校出现了多个校区，学生的人数也不断增多，每当大规模学生同时在线选课或者在线评教的时候，教务管理系统往往出现服务器响应迟缓，甚至出现服务器崩溃的情况，在这种情况下，高校往往采取延长系统的登陆时间或者是按班级分时段来登陆系统以减轻系统服务器的访问压力，这给正常的教学进度安排带来了很大的影响。

3 高性能教务管理系统的设计与实现

基于以上现有的高校教务管理系统存在的种种问题，本文将通过以下几种技术，设计实现一款具有高可靠性、高可用性的高性能高校教务管理系统，使教务管理信息化、智能化。

3.1 三层B/S模式设计

我们知道二层的C/S模式的难于扩展与维护使其已经无法满足高校教务管理系统大规模信息交换的要求。B/S模式（Browser/Server,即浏览器/服务器模式），是近几年兴起的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端主要应用软件。B/S模式开发的系统具有维护和升级方式简单、成本低，选择更多等优点。如果采用三层B/S模式开发的教务管理系统，教务管理人员、学生等就可以在任何地方通过一台联网装有浏览器的计算机上进行操作或访问教务管理系统，而无需安装任何其它软件。随着3G移动通信和智能手机的飞速发展，将来甚至通过一台手机就可以操作或访问三层B/S模式开发的教务管理系统。

3.2 WEB服务器集群

每当学生集中选课时，客户机和密集性任务的急剧增加，单一的WEB服务器只能够支持2000～3000个并发访问，这样的能力还是无法应对大规模的集中访问，很可能造成网络访问的瓶颈。为了解决这一问题，一是可以采用升级更加强大处理能力的WEB服务器，但是这种方法在经济上十分昂贵，实力一般的高校无法满足经济上的支持，而且纯粹升级一台服务器并不能充分保障系统的可靠性，一旦这台服务器出现故障，整个系统也将无法使用。另一种解决办法是利用多台WEB服务器组合在一起，组成WEB服务器集群系统。只需要采用2～3台一般性能的WEB服务器集群在一起，当集群中的某个WEB服务器发生故障时，其它服务器一样可以提供系统访问服务，因此WEB服务器集群系统还可以提高系统整体的可靠性。

在传统的利用WEB服务器集群分担大规模并发访问时，最简单有效的办法是将集群中不同的WEB服务器运用在不同的方面。例如在教务管理系统中，我们可以将其中的一台WEB服务器只运用于新闻公告、学生信息查询等，而其它的 WEB服务器我们运用于学生选课或者网上考试报名等，这样可以大大提高系统的访问效率。

3.3 网络负载均衡

WEB服务器集群可以有效应对一般规模的并发访问，但面对超大规模的高并发访问还存在一些问题，WEB服务器集群只是实现高性能教务管理系统的第一步。当学生同时并发访问教务管理系统集中选课时，多台WEB服务器集群可以有效分担由于并发带来的访问压力，但是当遇到突发某一时刻的访问量超过了单台WEB服务器的处理能力时，这将造成集群中的某一台WEB服务器出现故障以致宕机时，故障服务器原有访问量会转移到集群中其它的服务器上，那么集群中其它的服务器就会因为超过了自身的访问量而出现接二连三的宕机，整个系统也随之陷入瘫痪无法工作中。因此，在 WEB服务器集群的基础上，还需要通过服务器负载均衡来提高系统的可靠性。

目前比较常用的负载均衡技术有：

（1）基于DNS的负载均衡。通过DNS服务中的随机名字解析来实现负载均衡，在DNS服务器中，给集群系统中的WEB服务器配备不同的IP地址，同样是访问同一系统，不同的客户端会得到不同的IP地址，也就访问不同IP地址上的WEB服务器，从而达到负载均衡的目的。

（2）反向代理负载均衡。利用代理服务器将不同客户端上的访问请求以反向代理的方式动态地转发给集群系统内部其中之一的WEB服务器，从而达到负载均衡的目的。反向代理负载均衡可以将优化的负载均衡策略和代理服务器的高速缓存技术结合在一起，提升静态网页的访问速度，提供优异的性能。

（3）基于NAT的负载均衡技术。利用地址转换协议，将系统外部的IP地址映射到系统内部的多个IP地址，当系统外部网络中客户端的计算机访问 IP地址转换到系统内部网关拥有的某一外部IP地址时，内部网关能将其访问转发到一个映射的系统内部IP地址上。因此如果内部网关能将每一个系统外部的访问连接动态地转换为不同的系统内部服务器IP地址，此后系统外部网络中客户端的计算机就各自与自己转换得到的IP地址上服务器进行通信，从而达到负载均衡的目的。

4 结束语

本文以教育管理信息化建设为背景，通过现有高校教务管理系统使用工程中出现的主要问题进行客观分析，并针对出现的主要问题利用现有成熟的三层B/S模式、WEB服务器集群技术以及负载均衡技术对现有系统的升级改进，实现一款具有高可靠性、高可用性的高性能高校教务管理系统，使高校教务管理信息化、智能化。

[1] 张燕,华才键.基于 WEB的高校教务管理系统的设计与实现[J].中国西部科技,2010,(27):31-32.

[2] 迟敏.教务管理系统的设计与实现[D].吉林大学硕士论文,2010.