计算机实验室管理系统的设计与实现

2022-09-23罗亚萍

电子制作 2022年16期

罗亚萍

（白水县技工学校，陕西渭南，715600）

目前计算机技术已经在各行业领域广泛应用，各类应用软件更是给人们的生活、工作、学习带来极大便利。为了满足中专技校学生数量不断增加，学校不选购入新机器开展教学工作，计算机实验室传统管理模式已经无法满足管理工作所需，需要耗费大量的时间、人力等。再加上机房上机信息所需人工汇总录入，导致机房的具体运营情况与历史记录无法统一调度管理[1]。这些都迫切需要开发一个适用于中专技校计算机实验室管理工作的系统，能够集中管理大量计算机设备，方便学校安排上机课程，提高机房的使用率。因此本文提出应用JSP、MySQL、Hibernate等技术，设计中专技校计算机实验室管理系统，方便学校机房管理工作人员，统一高效的对机房实施有效管理。

1 系统设计需求

需求分析作为软件工程中的关键环节之一，对于设计中专技校计算机实验室管理系统的设计需求，从功能层面，随着中专技校计算机实验室的高频率应用，给传统机房管理工作带来极大挑战，本次系统设计旨在能够设计开发一个可以简单操作、高效管理的管理系统。根据本次系统设计功能需求，需要实现用户管理模块、机房管理模块、课程管理模块[2]。从性能层面，一方面，设计此系统主要以中专技校的在校师生为目标用户，对系统反应时间有较高要求，在实际使用中不会感到明显延迟，0.5s以内更新页面，2s以内跳转页面。另一方面，本次设计该实验室管理系统，需要容许师生共同高峰，达到并发容量性能需求，对于同一时间师生800人共同此系统，要保证每秒支持300次并发访问，从而避免师生共同访问高峰期造成宕机情况。

2 系统设计

系统设计对于软件开发至关重要，是否可以深入分析会严重影响系统实现，所以系统开发前的设计环节至关重要。

2.1 功能设计

本次设计系统各功能见图1，结合系统设计需求分析，系统功能设计包括实验课程管理、系统帮助、用户管理、机房管理等，此外也有用户登录以及系统设置等功能。需要注意的是设计本系统时，面对管理员、教师、学生这三类不同角色，赋予不同角色的权限也各不相同[4]。

图1 系统功能设计图

2.2 性能设计

本次系统设计性能着重考虑以下四方面：

(1)利用多核提高性能，一般情况下一个进程仅可利用一个核心CPU，对大量请求处理过程中，如果单核心设计往往无法满足高吞吐量，所以需要充分利用计算机多核心优势，充分利用多进程提高系统性能。

(2)为了对系统使用中用户发送HTTP请求，成功解决端口冲突问题，本次系统设计需要反向代理依据网站，向网站相应端口自动发送具体请求，选择反向代理。

(3)一般情况下服务器数据库采用手动打开方式，然后连接服务器。可是在产品环境内无法由手动完成全部工作，所以就应用Bash脚本用于服务器的启动校本，从而完成服务器开启关闭[6]。

(4)对于后端服务器来讲，保证服务器的运行稳定性至关重要，并不能遇到服务器就要停止还要考虑支持故障恢复。假若生产环境中进行某操作造成bug情况，就会停止服务器的正常运行，所以需要建立系统故障恢复机制，充分保障服务器的可靠稳定运行。

3 系统实现

3.1 系统架构

本次系统客户端设计选择基于J2EE框架，使用JSP配合HTML+CSS编写界面，运用JS编写交互。服务器端选用JavaBean技术，为每个业务层使用Tomcat服务编写服务器完成对应CRUD接口编写，能够将MySQL用于非结构化数据存储，Hibernate作为服务器和数据库交互性驱动[3]。图2为本系统设计整体架构图。

图2 系统架构图

3.2 功能模块实现

3.2.1 登陆功能

登录界面作为用户操作系统的首个界面，系统登录界面需要面对管理员、教师、学生这三类用户，因此需设计四个登录相关界面。系统执行界面时用户需要选择具体类型，经处理用户输入的用户名与密码，即可跳转相应页面。此功能可以面对系统不同登录对象与相应页面，如学生可以在输入用户名之后，点击登录跳转至学生表内查询相应的学生名字和密码，给出输入正确与否的提示信息。

3.2.2 用户管理功能

用户管理主要负责用户的基本信息管理、上机信息管理、充值信息管理这三部分。

基本信息管理，师生可以操作系统查看个人基本信息，如姓名、学号、班级、账户余额、注册时间等，以及修改密码。管理员可以对系统全部信息进行查看、修改、删减等操作。

上机信息管理，包含在线信息及历史信息，只要学生登录系统就可以记录相应的上机信息，有学号、电脑编号、开始结束时间、花费、时长等。

充值信息管理，负责对师生每次使用系统充值信息的详细记录，将这些信息存储于数据库表内，在此数据库表创建类，可以完成数据对象存取访问式操作，这作为实现其他重要功能的基础。

3.2.3 机房管理功能

在用户操作系统使用机房后，可以调用程序函数，获取计算机机房的具体应用详情，最终在页面显示。以计算机机房的电脑使用情况为例，可以展示的相关页面是全部机房具体应用详情，部分机房的电脑应用详情。在用户点击机房应用情况后，可以调用功能函数获得机房的使用情况，在页面显示查询sql语句，可以获得机房、电脑的使用情况。在页面中显示机房信息列表，用户可以点击此列表成功“进入”链接，之后接口调用getIn函数并返回success。

3.2.4 课程管理功能

师生可以查看院系课表，管理员具备操作系统的超级用户权限，可以随时访问全部课表。师生在应用此系统时，可以查看院系课程，相应的管理员具备查看全部课程的权限，由admin_courselook.jsp为管理员展示课程列表，由stu_courselook.jap为学生展示课程列表，由tea_courselook.jap为教师展示课程列表。管理员具备对课程的删除、新增、编辑等功能，完成课程编辑，对数据库表内的相关数据实时更新，并对之前所得课程记录也实时更新。对于学校排课，此系统还专门设计了教师安排院系课程的功能，在显示课表list界面，教师可以点击“排课”这一链接，即可跳转至tea_arrangeCourese.jsp页面，此处下拉列表内填写相应时间后，可以在此时间段的空闲机房列表内出现。如果填写机房会出现相应的排课情况。用户选择一个机房输入课程编号后，确定可以将教师的编号、课程编号、实验室编号，开始和结束时间，均写入数据库内，即可完成排课操作。

3.2.5 系统设置

设置部分定义基本选项包括两功能：修改密码用户可以对自己的密码自行修改，经后台用户可以脚本自动录入，通知用户对自己的密码尽快修改。用户经此按钮正确回到主界面之后，可以重新键入登录信息切换用户。在其他方面设计，需要保证系统界面友好，用户界面应当拥有良好交互设计，方便用户的系统操作。还要确保快速相应，对用户输入及请求可以迅速处理，由于所需较长处理时间，这就要求在处理过程中及时告知用户正在处理，而非界面无响应。数据库作为储存用户信息的地方，本数据库存储数据作为系统设计中抽象数据，例如用户列表、机房列表。

3.3 数据库实现

本次系统设计使用Hibernate保存相关数据，DAO操作数据库并根据数据库表一一创建相应文件。在com.stuman.doman包内存储映射文件，以此为例映射文件有相应的类名与数据库表，在学生表id列内映射类id属性。所涉及数据库表应当具备对应持久化类，确保数据库表的各字段持久化。本次系统设计应用MySQL设计管理系统多张数据库表，以数据库设计范式为依据分别设计管理员列表、教师列表、实验室列表、上机列表、电脑列表、课程表、课表等[5]。以管理员列表为例，此表主要负责对管理员系统操作用户的具体信息加以记录，包含管理员的id、密码、姓名、注册时间等属性（见表1）。

表1 管理员表

4 系统测试

4.1 测试设计

该系统通过应用JSF+Hibernate框架的机房管理系统工程，src目录用于存放源文件，全部java类均在此目录中定义，WebRoot目录作为发布时此网站的根目录，用于放置JSP页面，WEB-INF目录用于存放系统配置文件。本次系统的测试环境为Windows10，Eclipse运行环境，Tomcat为辅助软件，硬件CPU2.4GHz，4G运行内存。在开发机房管理系统后，需要对系统测试详细设计，保证系统各功能符合预期。

4.2 测试结果

以系统用户界面测试为例，主要测试内容为检查每个链接是否可以正常跳转，完成对系统60个界面的跳转测试，确保全部界面均可正常访问，表2为本次系统的页面链接检查情况。

表2 系统用户界面检查样例

表2系统测试结果发现，用户在登录此系统时，必填项均有相应的提示信息，在信息不完整情况下给出无法登陆的提示信息。对于用户功能正常测试，经检查“提交”按钮，“添加”按钮等功能是否正确。在重复添加主键时，查看系统是否会提示错误，对添加记录包含外键字段，还应当检查外键是否存在错误情况。

根据本次系统测试实际情况，计算机实验室管理系统，能够极大程度方便师生更高效的利用教学资源，也进一步方便管理员对教学资源的管理，与传统实验室管理相较，设计此系统很大程度简化了繁琐的设计过程，更在一定程度上方便了师生之间的教与学，提高了教学资源应用率，这样学生的日常学习也就更加容易。再加上此系统所耗费资金成本不高，有实际利用价值在校园学习教育中可以应用。通过设计中应用JSP技术，在Hibernate框架下建立MySQL数据库，设计该数据库可以方便支持Web数据库产品，且作为免费数据库技术也就更方便本次系统的设计开发。最后本系统采用JSP设计实现，不同的系统用户仅需经Web浏览器，便可以在不同登录界面输入正确账号密码，即可成功进入相应应用界面。系统界面友好简洁易操作，此系统能够满足绝大多数操作要求，所以此系统在实际技巧计算机实验室应用可行。