基于分布式数据库的选课管理系统设计研究

邵瑞 焦绪江 尤彩宝 常玉红

摘 要：大数据带来了先进的相关技术，将其合理的利用可以为高校的发展带来利处。利用分布式数据库技术，结合相关特性，在此基础上进行优化设计高校选课管理系统，可以为高校选课管理系统的数据安全、数据灾备恢复、访问峰值优化、系统稳定、效率提高等方面推波助澜。另一方面，目前手机等移动设备早已普遍，对于选课系统进行PC端与移动端的双端界面设计，也是大势所趋。

关键词：分布式数据库;访问峰值优化;选课系统设计;双端界面转换

基金项目：山东英才学院大学生专项课题（项目编号：19YCXSZZ40）。

1 引言

选课管理系统对于高校来讲是必不可少的一部分，对于选课管理系统的设计以及优化从未停止，且对于选课管理系统的优化以及升级是高校跟随时代进步的一处展现。目前，高校所用选课管理系统，使用单一的PC端界面，对于移动端的界面切换具有渴求度。同时，我们发现，高校选课系统选课运作时间较为集中，高峰期运作时易出现高峰期峰值堵塞现象，影响学生选课以及选课效率，选课管理系统的稳定性优化具有需求以及价值。其次，目前的高校选课系统多采用传统的SQL数据库，系统的后期扩展性和延伸性较差，单台服务器出现问题时会导致整个系统崩溃，在系统需求变化时需要繁琐的数据迁移，由此，对于可变数据模型、系统安全的需求日益展现。基于此，设计基于分布式数据库的高校选课管理系统，解决丞待解决的待优化问题，不失为一种良策。

2 系统设计

1）功能设计。选课管理系统主要解决三个角色之间因选课而产生的关系，即：教务管理、教师、学生。由此，选课管理系统具备解决这三者针对选课所产生的需求的功能以及功能权限分配。具体包括以下。教务管理具有登录与退出选课系统、审理教师开课请求、管理课程信息、管理教师信息、管理学生信息、管理教室分配、导入导出课程信息功能。教师具有登录与退出系统、教师个人信息查看、开课请求、课程查询、导出课程信息功能。学生具有登录与退出系统、查看学生个人信息、查看所有开设课程信息、选择课程与退选功能。

2）系统登录及使用流程设计。选课管理系统的使用从账号登录开始，到退出系统为结束。中间根据使用者身份不同，具有不同的操作界面以及操作权限。

3）界面设计。对于高校管理系统而言，移动端的设计与实现是大势所趋的，这是目前移动互联网高速发展所带来的。通过权衡表明，我们不需要增加额外的APP来提供使用，只需要在原有的PC端基础之上增加一个手机端的页面切换功能即可。

在考虑手机页面兼容性的基础上，根据各校需要，在选课主界面仅显示课程的主要信息，在校生可通过点击课程来进入该课程的选课界面。在选课界面，提供退选、选课、返回等功能。原先通过课程代码来区分网课和非网课，建议直接提供网课和非网课的不同界面，为学生提供更优良的选课体验，提高高校选课管理系统的实用性。

4）数据库设计。（1）数据库择选。分布式数据库多种多样，甚至将传统的关系型数据库进行分布式也是可行之策。本研究采用分布式数据库中的hbase数据库。（2）分布式数据库逻辑表设计。Hbase分布式数据库是列族数据库，在定义数據库表时，需要率先定义列族，而列族内的列是可以无限扩展的。并且，hbase数据库区别于以往的关系型数据库，hbase中的空值是不占用数据库空间的，即支持稀疏数据。同时，hbase表按照rowkey进行字典排序。

高校选课管理系统的数据库表将针对hbase表的特性进行设计。以课程编号作为rowkey，便于合理化排序和region拆分;列族分别为CourseInformation、StudentInformation;CourseInformation列族中的列分别为相关课程信息的课程名称、任课教师、开课学院等课程信息，StudentInformation中的列名为学生学号，当学生选择此课程时，列值为学生姓名，否则为空。

3 集群架设

1）分布式数据库架设。Hbase是Hadoop生态系统的分布式数据库，架构Hbase前需要具备Hadoop。Hbase的架设是有多种的，单机版、伪分布式、分布式。对于高校来讲，较轻量级的分布式架构是足够使用的。对于Hbase集群来讲，通常的节点数是不可以小于10个的，否则集群的运转很难得到保证。在高校的集群架设中，一个Hmaster、一个Zookeeper是可以支持运转需求的，对于高校本身来讲，在考虑效率的基础上也要考虑资金、维护的节省。在此基础上，根据各校在人员等的差别上，当集群需要扩展时，只需要往集群中增加节点即可满足需求。

2）Region服务器策略。根据高校实际，是由不同的二级学院所构成一个整体。Hbase的集群特性并不是单台服务器，而是由多个节点组成，多台的Region服务器，他们在网络上构成一个逻辑上的整体。据此提出分院系进行服务器存储的方法。这不仅可以提升院系自身的系统数据管理，还可以为自身学院的数据读写减少网络上的距离，可以就近读取，在一定程度上优化自身效率。

4 结论

通过研究发现，合理利用分布式数据库改进选课管理系统对于高校的系统使用具有很大的合理性和实用性。可以在高峰值堵塞问题的优化和解决、系统安全性和扩展性的提高、高校系统灾备恢复、方便各方使用上发挥作用。并且，对于双端设计，也迎合了移动通信时代的发展，且更符合高校目前的在校生及教师使用状况。但也介于技术原因，未涉及对MYSQL等传统关系型数据库进行分布式架构的实际研究，但其也是可行的一方面，若能对NEWSQL的发展做出在高校管理系统上的应用，也将会在此论文论点的基础上做出改进和有效使用。对于高校选课管理系统的优化和使用是一直在迎接时代潮流和不停歇的。

参考文献

[1]王爱国，许桂秋.NoSQL数据库原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2019.

[2]常晋义，邹永林，周蓓.管理信息系统（第五版）[M].北京：中国电力出版社，2017.