远程开放式高职计算机实训场地管理平台构建

　　1、 意义及开发目标

　　建立一个优秀的计算机实训场地管理平台， 提高实训课程、 设备的管理效率， 使师生获得一个开放性的实训场地，从而全面提高实训课程教学质量。 系统的功用主要体现在以下几个方面：

　　（1） 提高课堂教学效率 。 系统提供一个高效的课堂教学管理环境： 具备学生课堂考勤管理、 广播教学、 作业布置及回收等功能。

　　（2） 提供与校园网 、 Internet 结合的开放式远程教学环境。 在 Internet 环境下可以实现课程信息、 教师信息、 学生信息查询、 考试成绩汇总、 登记、 查询及打印等功能。 使教师和学生能通过网络手段提高教学工作的效率和质量， 加强教学信息的管理。

　　（3） 提高教学管理的效率。 系统采用远程预约排课模块，教师可随时随地上网预约排课， 减少中间环节， 提高教学管理效率。

　　（4） 提高设备管理的效率 。 系统有实验室设备基本信息管理模块， 在短时间内即可获得设备现有状况信息并汇总输出， 提高了教学设备管理的效率。

　　（5） 培养学生自主学习计算机课程的能力 。 通过信息管理系统， 学生可以使用自己的学号和密码登录， 上网自主学习、 实训， 并对学习过程进行统筹管理， 包括制定学习目标、收集学习资料、 协调学习进程、 改进学习策略等。

　　2 .NET 描述及体系结构

　　2.1 描述

　　构建管理系统主要使 用.NET 技 术 ， 而 Internet 则 作为以.NET 技术构建新应用系统的基础， 开发人员将 Internet 延伸到新开发的应用系统中， 经过整合和调试， 从而实现系统与Internet 的链接。．NET 系统是用来实现 XML、 SOA 、 Web Services 的技术平台， 开发人员在此技术平台上根据实际应用需求， 创建新的应用系统。 .NET 平台主要包括 3 个部分： ASP.NET、 框架类和公共语言运行时 （CLR）。 .NET 的开发平台包含 有Framwork、 .NET 框架以及开发工具。.NET 系统构建在 Internet 技术标准之上， 为用户提供了应用环境和管理服务。 .NET 系统包含 5 个组成部分：． NET 服务器； ．NET 开放平台；．NET 基础； ．NET 用户服务；.NET 终端设备。 常用的两个核心编程软件为：

　　（1） ASP.NET———由.NET 框架提供的编程类库组成 ， 构建上采用模块化与组件化的技术， 是 MS.net Framework 中的一套用于生成 Web 应用程序和 XML、 Web Services 的技术 。ASP.NET 页面是在服务器端执行的 ， 并生成发送到桌面或移动浏览器的标记 （如 HTML、 WML、 XML 等）， 因此开发人员只需进行简单的业务逻辑编程。

　　（ 2） ADO.NET———ADO.NET (ActiveX Data Objects) 是Net Framework SDK 中用以操作数据库的类库的总称 ， 其中的数据集 （DateSet 对象模型） 是内存中的数据库数据的副本， 是使用 ADO.NET 的任何解决方案的关键。 一个数据集包括多个数据表， 每个数据表都对应一个表格或视图。 数据首先从数据库传递到中间层对象， 然后再将其继续传递给用户界面用以显示， 因此， ADO.NET 具有良好的跨平台性和交互性。

　　2.2 软件体系结构

　　目前绝大多数基于 Web 的 MIS 系统所采用的均是 B/S 结构。 基于 B/S 模式的体系结构的应用系统， 通常使用分层结构， 其.NET 组件设计为三层架构： 用户操作层、 业务逻辑层和数据库层， 如图 1 所示。

　　用户操作层———亦为 Web 前端层， 是为使用 ASP.NET 的用户提供控件集合的界面。

　　业务逻辑层———包括.NET 语言设计的业务组件以及数据处理部分， 是系统开发最为细致与复杂的部分， 也是最重要的部分， 为了使所开发的具体系统逻辑结构更为清晰可靠，并且便于今后根据实际需求进一步进行开发， 开发者可以将业务逻辑层的实际需求按功能再进一步划分， 可以再细分为两个子层或更多子层。

　　数据库层———根据 ADO.NET 实现对每个数据库的具体操作。以上的三层结构中的每一层组件都可根据用户需求分解为更小的组件部分。

　　3、 结构分析及设计

　　3.1 系统结构

　　根据前文所述的系统开发目标， 本管理系统设置了 7 项功能模块， 分别是： 系统管理、 设备管理、 实训实验管理、预约与排课、 学生管理、 机房管理、 课余开放管理。系统结构及其对应的功能。

　　3.2 系统优化

　　实训场地管理系统投入使用后， 访问量会呈现爆发性增长。 为了保证用户能高效安全地访问系统资源， 程序设计时必须注意一些技巧性的细节， 才能提升系统的性能。 通过禁用视图状态、 用 HTML 元素代替 Web 控件等手段达到对 Web性能优化的目的； 通过对存储过程、 索引、 查询语句等的优化达到对数据库性能优化的目的。

　　3.2.1 优化 Web 网站

　　Web 网站的优化主要包含 3 个部分 ： 应用程序优化 、 系统结构优化、 网络优化。

　　（1） 优化应用程序

　　在 ASP.NET 程序的编写中， 将经常用到的数据进行缓存在 Application 或者 Session 里， 合理使用 Session 对象， 把函数调用的次数减少、 把代码的范围缩小等方法， 都是优化应用程序的有效方法。 此外， 分页的数据访问、 利用 ASP.NET 缓存 API、 使用 Gzip 压缩页面， 禁用服务器视图状态， 也是优化应用程序的常用方法。

　　（2） 优化系统结构

　　Web 服务器提供的所有基于 URL 访问的资源 ， 包括动态内容、 静态网页、 图片、 样式表、 脚本、 视频等等。 这些资源在文件大小、 文件数量、 内容更新频率、 预计并发用户数、是否需要脚本解释器等方面有着很大的差异， 对不同特性资源采用能充分发挥其潜力的优化策略， 能极大地提高 Web 站点的性能。 例如： 将图片部署在独立的服务器上并为其分配独立的新域名， 对静态网页使用 epoll 模型可以在大并发数情况下吞吐率保持稳定。

　　（3） 优化网络

　　通过使用应用服务器的集群， 以及数据库的集群， 能够把网络访问的流量从一台服务器分流到多台服务器上， 实现负载均衡， 能大大的提高网站的性能。 对专业的网站来说，尽可能的把服务器的带宽提升， 使用 CDN 来减少中间路由环节， 也是网络优化的策略。

　　3.2.2 优化数据库性能

　　Web 服务器软件在数据库方面做的优化主要是减少访问数据库的次数， 具体做法就是使用各种缓存方法。 也可以从数据库本身入手提高其查询性能。 另外也可以通过主从复制、读写分离、 使用反向代理、 写操作分离等方式来扩展数据库规模， 提升数据库服务能力。

　　（1） 优化数据库的连接和关闭操作

　　访问数据库资源需要创建连接、 打开连接和关闭连接几个操作。 这些过程需要多次与数据库交换信息以通过身份验证， 比较耗费服务器资源。 ASP.NET 中提供了连接池 (Con-nection Pool) 改善打开和关闭数据库对性能的影响。 系统将用户的数据库连接放在连接池中， 需要时取出， 关闭时收回连接， 等待下一次的连接请求。 连接池的大小是有限的， 如果在连接池达到最大限度后仍要求创建连接， 必然大大影响性能。 因此， 在建立数据库连接后只有在真正需要操作时才打开连接， 使用完毕后马上关闭， 从而尽量减少数据库连接打开的时间， 避免出现超出连接限制的情况。

　　（2） 优化存储过程

　　存储过程是预编译、 高度优化、 位于数据库的， 通过精减变量， 排除重复的语句可优化数据存储过程。 另外， 优化

SQL 语句 ， 把效率低的语句找出 ， 减少使用查询全部 、 嵌套等 SQL 语句， 将重复语句尽量用动态语句实现， 少用 SQL 直接计算， 尽量使用函数计算这些方法， 都是优化数据库的方法和技巧。

　　（3） 优化索引

　　索引的作用就类似于书的目录， 书的目录会按照章节的顺序排列， 会指向某一张的位置。 这样如果在一本数百页的书里面查找某个章节位置的时候， 可以只扫描书的目录， 扫描的范围缩小了， 查询的效率自然就提高了。 另外在 SQLServer 内存够用的情况下索引会被放到内存中， 在内存中查找自然又会提高效率； 优化索引对提升数据库的性能就比较明显了。

　　在设计索引的时候， 应挑选重复值较少的字段作为索引字段； 检索建有复合索引的字段时， 按照复合建立索引字段的顺序进行。 例如， 如果对一个 10 万条记录的数据表以日期和流水号为序建立复合索引， 由于在该表中日期的重复值接近整个表的记录数， 用流水号进行查询所用的时间接近 3 秒； 而如果以流水号为索引字段建立索引进行相同的查询， 所用时间不到 1 秒。 因此在大型数据库设计中，只有进行合理的索引字段选择， 才能有效提高整个数据库的操作效率。

　　4、 构建过程

　　4.1 物理系统的构建

　　本管理系统是在校园网的基础上建设的子系统， 网络设备使用校园网服务器。 管理系统接入万兆校园网中， 能保证实现数据的共享， 保持数据的即时性， 当数据发生变化时，能把数据及时显示在网络上， 管理员可随时在任何一台实验室管理机终端更新查阅资料， 及时查看有关信息。 该系统运行在校园网中， 借助三层交换技术可对不同实验室进行统一管理。 各机房的网络结构均为星型拓扑结构， 保障了网络的可靠， 系统包含文件服务器 1 台、 Web 服务器 1 台、 收费工作站若干台、 学生上机卡， 具有网管功能的超级工作站， 软件采用了自主开发的条形码计费管理系统。

　　4.2 软件系统的构建及调试

　　根据 3.1 及 3.2 的分析， 应用.NET 技术， 按照软件工程的工作方式， 设计好流程图， 完成好每一模块的程序设计工作，做好程序的整合工作。 在应用硬件系统全部完成之后， 是本管理系统的安装， 之后是系统的试运行。 开发人员要及时了解实际运行情况， 针对在这个过程中可能遇到的问题， 对程序进行再设计和进一步完善。 在系统正式运行之前， 需要对管理人员和使用者进行培训， 尽可能地让所有人员都能够熟悉系统的操作， 正确使用系统。

　　5、 结语

　　概述了基于校园网络的远程实验室信息管理系统的开发与运行， 本系统的独到之处在于设计了多种应用模块适应教学及各方面的使用需要， 同时使用多种手段优化 Web 性能及数据库性能， 使系统运行流畅， 反应迅速； 系统的开发为计算机机房管理员及师生在工作和学习方面提供了便利。 当然， 系统也不仅可以让管理者更便捷地管理机房设备、 实训课程等， 如果将本系统做相应的修改， 移植到其他的事务管理系统中去， 推广应用， 将会进一步推动校园信息化的建设步伐。

　　参考文献：
　　[1] 朱建军. 基于 JSP 高校实验室仪器设备管理系统设计与实现 [M] . 吉林化工学院学报， 2007-3.
　　[2] 廖玉霞， 等. 基于 B/S 模式的高职实训管理系统设计与实现 [M] . 信息与电脑 (理论版)， 2012-3.
　　[3] 祁长兴， 等. 面向计算机专业学生的软件实训系统 [M] .计算机系统应用， 2011．