高校计算机实验室管理系统的设计思路及方法

胡传志，李跃华

(南通大学 计算机科学与技术学院，江苏 南通 226000)

高校计算机实验室管理系统的设计思路及方法

胡传志，李跃华

(南通大学 计算机科学与技术学院，江苏 南通 226000)

利用现有的软件和技术，结合自己的实际工作经验，在参考和学习大量文献资料的基础上，对基于校园网环境下的计算机机房管理系统进行深入研究，分析高校计算机机房管理体系的结构，提出高校计算机机房管理系统的设计方案及实现过程。该系统具有广泛的推广与实用价值。

机房；管理系统；客户/服务器模式；Winsock

高校计算机机房管理系统对于进一步提高高校计算机机房的现代化管理水平，充分利用教学仪器和设备资源，提高管理的效率和质量，降低管理人员的人工管理强度，节约人力资源等具有重要的现实意义。

一、系统相关技术

软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式和这些模式的约束组成。软件体系结构不但指定了系统的组织结构和拓扑结构，而且显示了系统需求和构成系统的各元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。

(一)C/S模式

C/S模式属于一个“逻辑”概念，在逻辑上将整个系统划分成前端客户进程和后台服务器进程两部分。前端的客户应用程序主要用于与用户进行交互及显示界面等；而负责进行数据处理，将处理后的结果返回给用户的任务则由后台的服务器进程来完成。整个过程中，服务器所进行的工作对客户应用程序来说是完全不可见的、透明的。

随着应用的大型化，传统二层C/S结构存在的局限性越来越不能满足分布式应用的要求，因此逐渐向三层C/S结构靠拢并过渡。三层C/S结构将应用功能分成表示层、中间层和数据层三个部分，如图1所示。

图1 三层C/S结构图

(二)B/S模式

B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)模式是一种新型的系统平台模式，以Web技术为基础，将原来C/S模式中的服务器部分分为数据库服务器和Web服务器，从而变成三层结构。在此结构下，用户操作完全通过浏览器实现，主要事务逻辑在服务器端。三层B/S结构如图2所示。

图2 三层B/S结构图

B/S模式的优点主要体现在以下方面：一是操作简单。B/S模式的客户端只要安装一个如IE之类的、可以提供友好界面的、通用的浏览器，即可实现操作。二是可伸缩性强。在允许的条件下可以不受原有网络资源的影响而尽可能多地增加服务器和浏览器的特性。三是易开发、安装和维护。 B/S结构只需对服务器端的应用平台进行开发和集成，减少了开发、安装和维护费用。

二、编译过程

Socket中的函数调用Socket()，是一个类似于打开文件的函数，它可以进行建立连接、传输数据等操作，最终返回一个整型的Socket描述符。也就是说，Socket也是一种文件描述符，其数据传输是一种特殊的I/O。其接口示意图如图3所示。

创建TCP通信的过程如下：

服务器端：

(1)创建服务器套接字(socket)；

(2)服务器套接字进行信息绑定(bind)，并开始监听连接(listen)；

(3)接受来自用户端的连接请求(accept)；

(4)开始数据传输(send/receive)；

(5)关闭套接字(closesocket)。

客户端：

(1)创建用户套接字(socket)；

(2)与远程服务器进行连接(connect)，如被接受，则创建接收进程；

(3)开始数据传输(send/receive)；

(4)关闭套接字(closesocket)。

面向连接的Winsock编程模型如图4所示。

在Windows操作系统中，Winsock开发使用的编程语言有Visaul C++、Visual Basic、Delphi、Java等。其中，以VC++使用最为普遍，它与Winsock的结合也最为紧密，并且VC++对原来的Winsock库函数进行了一系列的封装，继而产生了CAsynSocket、Csocket、CsocketFile等类，它们封装了有关Socket的各种功能，使整个编程变得更加简单可行。

(一)SQL Server 2000数据库

SQL Server 2000采用客户/服务器计算机模型，即中央服务器用来存储数据库，该台服务器可以被多台客户机访问，数据库应用的处理过程分布在客户机和服务器上。SQL Server 2000的新特性主要体现在以下方面。

1.关系数据库方面的特性

XML语言的支持；新数据类型BIGINT、SQL_VARIANT、TABLER的支持；用户自定义函数的创建；分布式查询器功能的提高；联合数据库服务器，多个SQL Server 2000支持在同一台计算机上同时运行多个关系数据库实例。

2.其他新特性

日志装载：允许事务日志从源数据库中持续备份，并同时装载到位于另一个服务器的目标数据库；查询分析器的功能增强。

(二)现实环境分析

高校计算机机房管理系统是建立在目前学校的硬件、软件、网络及管理机制之上的，为此，其设计要考虑这些环境的变化情况，以提高系统的适应性。校园网大多实现了网通、教育网双出口，企业级核心路由器通过万兆链路连接核心交换层，交换层通过千兆光纤链路连接汇聚层(楼层交换机)，达到了“万兆核心，千兆交换，百兆桌面”的目标，具体如图5所示。

机房机器使用频繁，出于安全考虑，几乎所有学校计算机机房内的计算机都设置了硬盘保护：有的机房用硬件(如同方还原卡、小哨兵还原卡等)实现硬盘保护，有的机房用软件(如还原精灵、冰点还原等)实现硬盘保护。保护时，可以根据需要设置计算机系统的C盘、D盘等盘中的数据恢复方式。为了避免ARP病毒，采用MAC地址绑定，有效保证系统程序不被破坏。机房管理系统的客户端程序不仅需要在硬盘保护模式下能正常运行，还需要安装方便，兼容多种操作系统，且不能影响其他软件的正常使用。

(三)系统建模

在系统分析的过程中，广泛采用的技术是用一系列系统模型来描述。这些模型是用图形、公式或文字来表述问题和整个系统的，较自然语言的描述更易于理解。对模型的描述还是系统分析与设计之间的重要桥梁。系统必须被建模成一系列组件和组件间的关系。这些以图形、公式或文字形式进行的描述在系统体系结构模型中可以给读者一个系统组织的总体概念。系统分析过程是指认识、理解当前的现实环境，获得当前系统的物理模型；从物理模型抽象出逻辑模型；对逻辑模型进行分析和优化，建立目标系统的逻辑模型；将目标系统的逻辑模型具体化，建立目标系统的物理模型。

三、性能需求

系统在进行操作时，不能给操作人员造成很卡或死机的感觉，要能及时响应用户的各种操作。系统的数据库要能处理100万条以上的记录，且业务处理时间平均限制在3秒以内。系统必须高效、稳定、可靠地运行，能保证在一周内不间断地运行，且不易出现故障，如出现故障则可及时修复。

系统可支持注册用户万人以上，同时在线用户最高可达1800人以上，并发用户500人以上。对于收费部分数据的计算，必须保证其准确性，不能出现误差，避免不必要的矛盾和冲突。系统中的所有数据，要有一个科学规范的统计报表来进行核对检查。系统中数据的保存要有效、完善、安全，确保系统性能稳定、高效。

系统结构的设计决定系统的实现策略。下面从软件体系结构及数据库两个角度出发来对系统结构进行描述。

整体上，我们将系统设计为五个模块：服务器端系统模块、网上预约系统模块、财务端系统模块、管理员端系统模块和学生客户端系统模块，其中后三个模块都属于客户端系统模块。机房管理系统模块功能结构如图6所示。

服务器端主要实现所有的监控和管理功能，又可分为多个功能模块。操作人员和客户端发请求到数据库，数据库调用SQL语言来完成各种操作，一般都是由服务器端代理实现，系统运行效率较高。

四、系统测试

(一)白盒测试

白盒测试是检查程序的内部设计，测试产品的内部结构和处理过程。这种方法把测试对象看成是一个透明的盒子，测试员了解程序的内容结构和处理过程，以检查处理过程为目的，对程序中尽可能多的逻辑路径进行测试，在所有的点检验内部控制结构和数据结构是否与预期相同，又被称为结构测试或逻辑测试。白盒测试一般以程序的内部逻辑结构为基础来设计测试用例，检查程序中的逻辑通路是否都按预定的要求正确工作，其具体方法主要是逻辑覆盖。由于覆盖的详尽程度不同，逻辑覆盖由弱到强又分为语句、判定、条件、判定/条件、条件组合和路径覆盖等。

(二)黑盒测试

黑盒测试主要是检查软件的功能需求。这种测试把测试对象看成是一个不透明的黑色盒子，依据程序的需求规格说明书进行，无须考虑程序的内部逻辑结构和内部特性，又被称为功能测试或数据驱动测试。黑盒测试一般是在测试的后期使用，测试用例设计方法主要包括等价类划分、边界值分析、错误推测法、因果图等。

因为没有哪一种测试方法是最好的，发现错误的能力最强，且每种方法一般都适合于发现某种特定类的错误，所以在实际测试中，一般联合使用各种测试方法，形成综合策略，先用黑盒法设计基本的测试用例，再用白盒法补充必要的测试用例。

五、总结和展望

本文以实现机房的规范化、自动化、科学化管理，减轻管理人员的劳动强度，提高工作效率为目标，在分析计算机机房管理系统需求的基础上，以网络通信技术和数据库访问技术为手段，提出了采用分布式网络结构三层C/S模式设计，实现网络机房管理及计算机设备的管理和控制，通过B/S模式，设计机房网上预约上机的远程调度和信息查询，架构机房管理系统的模型。系统使用基于TCP/IP协议及网络底层控制技术、Winsock编程技术、数据库系统SQL Server 2000和ODBC等来实现系统功能，确保系统的稳定性、安全性，实现了从高校实验实训教学管理角度出发，进行实验实训教学提前预约、计算机设备管理、机房管理的整体化管理，提高了设备的利用率，有效节约了人力、物力资源。

[1]王亮.基于ThinkPHP的RSS阅读系统的设计与实现[D].武汉：华中科技大学,2012.

[2]蒋明.基于WEB的机械设备远程状态监测系统研究[D].昆明：昆明理工大学， 2009.

[3]任雪莲.软件体系结构在软件开发过程中的实践研究[J].才智, 2009,(1).

[4]林浩亮.软件体系结构在高校教务管理系统开发中的应用[J].科技信息(学术研究), 2008,(15).

[责任编辑：罗 香]

DesignIdeasandMethodsofUniversityComputerLabManagementSystem

HU Chuan-zhi, LI Yue-hua

(SchoolofComputerScienceandTechnology,NantongUniversity,Nantong226000,Jiangsu,China)

By means of using the existing software and technology, combining with actual work experience and referring a lot of literatures, the author discusses the computer labs management system based on campus network, analyses the structure of college computer labs management system and proposes the design and implementation of the system, which has the widely promoted and practical value.

labs; management system; client/server mode; Winsock

2014-05-04

南通市应用研究项目“基于物联网技术的危重症临床辅助智慧监护系统研究”(BK2012068)

胡传志(1977—),男，南通大学计算机科学与技术学院实验师； 李跃华(1977—),男，南通大学计算机科学与技术学院副教授。

G647

：A

：1672-2604(2014)05-0057-04