【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)的各種操作和維護(hù)均是在服務(wù)器 (Server)端進(jìn)行，而用戶在客戶端根據(jù)授權(quán)范圍來使用服務(wù)器 (Server)以及其上的各種數(shù)據(jù)，這樣為系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)安全保證。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的恢復(fù)及可靠性管理也帶來方便。 但是我們也可以清楚地看到其固有的局限性： 首先，在這里沒有“個(gè)入數(shù)據(jù)”的概念。所有 的數(shù)據(jù)都是集中在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，客戶端只能根據(jù)需要從這個(gè)中心數(shù)據(jù)倉庫中存取數(shù)據(jù)，只能在總前提下完成自 8 己的功能要求。但是，我們也知道，對(duì)于各客戶端或企業(yè)內(nèi)的各部門，他們除了必須有一套共享的資源，為系統(tǒng)內(nèi)的所有客戶或部門共享外，同時(shí)，還由干各自本身的職能分工上的不同，他們又都有各自不同的需求，對(duì)干這種不同的特殊需求，在C/S 結(jié)構(gòu)中，要么是以大局為重而有所忽略，要么是也歸入到服務(wù)器的中心數(shù)據(jù)倉庫中，這樣就會(huì)給服務(wù)器帶來極大的冗余空間，而降低了服務(wù)器的性能。 其次， C/S 結(jié)構(gòu)在功能的分配問題上，數(shù)據(jù)的處理集中在服務(wù) 器上完成。一旦一個(gè)系統(tǒng)開發(fā)完成并開始運(yùn)行，那么就須照既定的規(guī)定來運(yùn)作：客戶端按分配的規(guī)則來存取數(shù)據(jù)，而服務(wù)器是最高能力的體現(xiàn)所在一旦應(yīng)用程序須升級(jí)或倏改，那么各客戶端的應(yīng)用程序都需作出相應(yīng)的升級(jí)和維護(hù)，而不任是否有此要求。 系統(tǒng)的 模型結(jié)構(gòu) 的概述 由于本系統(tǒng)采用三層 C/S 結(jié)構(gòu)，下面主要介紹該系統(tǒng) C/S 結(jié)構(gòu)的工作原理。 5 圖 31 C/S 結(jié)構(gòu)模型圖 (1) 用戶服務(wù)層 (考生機(jī) )：負(fù)責(zé)表示邏輯，提供可視化界面，用戶通過可視化界面觀察信息和數(shù)據(jù)。用戶服務(wù)層向業(yè)務(wù)服務(wù)層發(fā) 出服務(wù)請(qǐng)求。在該系統(tǒng)中，用戶服務(wù)層就是考試系統(tǒng)的客戶端?？忌ㄟ^客戶端，向服務(wù)器端提出服務(wù)請(qǐng)求。 (2) 業(yè)務(wù)邏輯層 (監(jiān)考機(jī) )：將專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與客戶端的連接工作。它一方面把客戶端請(qǐng)求傳送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另一方面把服務(wù)器的查詢結(jié)果回送給客戶端。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器不再耗費(fèi)資源用于處理與客戶端的連接，這樣數(shù)據(jù)庫服務(wù)器只需要專心于響應(yīng)客戶端數(shù)據(jù)請(qǐng)求。這就大幅度減輕了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，從而提高了響應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)的整體效率。 另外，還可以將原先系統(tǒng)中使用的一些業(yè)務(wù)邏輯規(guī)則的處理工作 (既可在客戶端也可在服務(wù)器端實(shí) 現(xiàn) )也分配給業(yè)務(wù)邏輯層完成，于是減輕了服務(wù)器端和客戶端程序的負(fù)擔(dān)。 在該系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)邏輯層就是考生系統(tǒng)的服務(wù)器端，它負(fù)責(zé)處理從客戶端發(fā)送的請(qǐng)求和對(duì)數(shù)據(jù)庫的處理。 (3) 數(shù)據(jù)服務(wù)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存取，實(shí)現(xiàn)所有的典型數(shù)據(jù)處理活動(dòng)，包括數(shù)據(jù)的獲取、修改、更新及數(shù)據(jù)庫相關(guān)服務(wù)。在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)服務(wù)層是在 Access2021 上實(shí)現(xiàn)的。 考生機(jī) c Database Server 監(jiān)考 服務(wù) 器 考生機(jī) c 考生機(jī) c 9 數(shù)據(jù)庫的需求分析及設(shè)計(jì) (1) 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，因此必須有一個(gè)完整的題庫來支持。 而且在整個(gè)系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的作用，它直接影響考卷的質(zhì)量。 (2) 由于每次考試 都會(huì)從題庫中安要求抽出考題，因此，必須有一張考卷表用來保存每份考卷中的考題。 (3) 在每次考試之前，教務(wù)處都會(huì)安排考試對(duì)象和考試地點(diǎn)，時(shí)間等與考試相關(guān)的信息，這些信息都必須保存在一張表中，以便以后查詢， (4) 在考試過程中考生的答案，是考試最重要的信息，因此，必須保存在一張表中以便老師閱卷和考試成績的登記。 數(shù)據(jù)需求分析圖如下： 學(xué)號(hào) 姓名 身份驗(yàn)證 題庫抽題 提交 答案 圖 32 數(shù)據(jù)需求分析圖 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 需求 分析， 特設(shè)計(jì)下列數(shù)據(jù)庫各表。 本數(shù)據(jù)庫包括 4 張表，下面列出了數(shù)據(jù)表，并具體闡述其字段及功能表述： 表 31 用戶管理信息表 字段名稱 數(shù)據(jù)類型 描述 學(xué)生姓名 文本 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)或密碼 文本 學(xué)號(hào)或密碼，主鍵 Not null 科目 文本 科目 等級(jí) 文本 等級(jí) 考 生 身份驗(yàn)證 考試信息設(shè)置 答題，提交 組卷 學(xué) 生 信 息 表（ 教務(wù)處） 考試信息表 題庫表 考卷信息表 學(xué)生答案表 10 表 32 試卷信息表 字段名稱 數(shù)據(jù)類型 描述 科目名稱 文本 科目名稱 創(chuàng)建考試時(shí)間 時(shí)間 /日期 創(chuàng)建考試時(shí)間 開始考試時(shí)間 時(shí)間 /日期 開始考試時(shí)間 結(jié)束考試時(shí)間 時(shí)間 /日期 結(jié)束考試時(shí)間 題庫集合 備注 題庫集合 監(jiān)考人 文本 監(jiān)考人 試卷狀態(tài) 文本 試卷狀態(tài) 題目數(shù)量 數(shù)字 題目數(shù)量 表 33 題庫表 字段名稱 數(shù)據(jù)類型 描述 科目名稱 文本 考試科目名稱 章節(jié)名稱 文本 考題章節(jié)名稱 題號(hào) 數(shù)字 各題題號(hào) 題目描述 備注 所考各題題目內(nèi)容 A 文本 選項(xiàng) A B 文本 選項(xiàng) B C 文本 選項(xiàng) C D 文本 選項(xiàng) D 正確答案 文本 正確答案 難易等級(jí) 文本 難易等級(jí) 使用次數(shù) 數(shù)字 使用次數(shù) 表 34 學(xué)生試卷成績表 字段名稱 數(shù)據(jù)類型 描述 姓名 文本 姓名 考號(hào) 文本 考號(hào) 科目 文本 科目 考題序列 備注 考題序列 答案序列 備注 答案序列 試卷狀態(tài) 文本 試卷狀態(tài) 計(jì)算機(jī) 考試 系統(tǒng) 離不開數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支持，不論是試題、答案，還是考生信息都需要存放在數(shù)據(jù)庫中 。 11 4 c/s 模式考試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 服務(wù)器程序 : WinSocket32 的完成端口模型 (I/O pletion ports) 多線程技術(shù) APIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作 客戶端程序 : Win32 API 函數(shù)構(gòu)造主窗體和界面元素 服 務(wù)器端程序設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)通信模塊的分析與設(shè)計(jì) 在 Windows 環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)通信模塊一般都是通過 Winsock 來實(shí)現(xiàn)的。 Winsock實(shí)際上是 Windows Socket，是 Windows 提供用戶使用 TCP/IP 協(xié)議的 API。 .NET 類庫對(duì) Winsock 的封裝，使用 .NET 類在很大程度上降低了程序開發(fā)的難度，提高 了開發(fā)效率。 Winsock 通信有兩種主要方式： 第一種叫數(shù)據(jù)報(bào)方式，又稱無連接方式，這種方式對(duì)應(yīng)的是 UDP 協(xié)議。這種方式不提供數(shù)據(jù)無錯(cuò)保證。 第二種叫流方式，也稱面向連接的方式，對(duì)應(yīng)的是 TCP 協(xié)議。 它的傳輸特點(diǎn)是通 信可靠性好，并按發(fā)送的順序接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流，無長度限制。 在該系統(tǒng)中，為了取得較高的性能，支持更多的在線考生。使用了數(shù)據(jù)報(bào)的通信方式。 完成端口模型 完成端口模型 (I/O plrtion ports)是迄今為止最為復(fù)雜的一種 I/O 模型 ,假如一個(gè)程序需要管理為數(shù)眾多的套接字 ,那么采用這種模型往往可以達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能 ,不幸的是該模型只適用與 WIN2021 和 WINNT 操作系統(tǒng) ,因其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性 ,只有在你的應(yīng)用程序需要同時(shí)管理數(shù)百乃至上千個(gè)套接字的時(shí) 候 ,而且希望隨著系統(tǒng)內(nèi)安裝的 CPU 的數(shù)量增多 ,應(yīng)用程序的性能也可以線性的提升 ,才考慮采用”完成端口模型”(WEB 服務(wù)器便是這方面的典型例子 .), I/O plrtion ports 是唯一適用于高負(fù)載服務(wù)器的一個(gè)技術(shù) ,它利用一些線程幫助平衡” I/O 請(qǐng)求”所引起的負(fù)載 ,這樣的構(gòu)架特別適合應(yīng)用在 SMP 系統(tǒng)中產(chǎn)生所謂的” Scalable”服務(wù)器 .(Scalable 是指能夠籍著增加 RAM 或磁盤空間 ,CPU 個(gè)數(shù)而提升應(yīng)用程序效能的一種系統(tǒng) ). 12 完成端口模型的具體實(shí)現(xiàn) 為了使用”完成端口模型” ,產(chǎn)生了一堆線程在端口上等待 ,線程數(shù)量 =CPU 個(gè)數(shù) x2+2,本系統(tǒng)將每個(gè)客戶端產(chǎn)生的文件句柄與 I/O pletion ports 端口相關(guān)聯(lián) ,建立了這種關(guān)系之后 ,任何客戶端發(fā)出操作請(qǐng)求 ,便會(huì)導(dǎo)致 I/O pletion packet 被送到”完成端口”去 ,這個(gè)步驟是操作系統(tǒng)完成的 ,為了回應(yīng) I/O pletion packet,本系統(tǒng)讓 I/O pletion釋放一個(gè)等待中的線程 ,如果目前沒有線程正在等待 ,它不會(huì)為這個(gè)客戶端 N 產(chǎn)生新的線程 , 當(dāng)作用中的線程處理完畢相應(yīng)客戶端的” overlapped I/O”后 ,將返回 I/O pletion 端口進(jìn)行等待 . 客戶端 N 這時(shí)才能夠被處理 ,這樣就保證了本系統(tǒng)的 Workers 線程總是保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)量 (CPU 個(gè)數(shù) x2+2). 數(shù)據(jù)庫的操作實(shí)現(xiàn) 這部分功能主要是通過 WinSocket32 API 和 ODBC API 結(jié)合使用來實(shí)現(xiàn)的 ,服務(wù)端進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)后 ,為每個(gè)客戶端提供相應(yīng)線程處理發(fā)過來的指令 ,通過分析指令 ,作出以下相應(yīng)的操作 客戶端發(fā)送的指令 (自定義的 ): login: 登陸校驗(yàn) 參數(shù) :用戶名 ,科目 ,密碼 Srecv:ScanTm: 檢查服務(wù)器時(shí)間校對(duì)試卷修改試卷狀態(tài) ,拋出計(jì)數(shù)值 Srecv:GetSta: 獲取試卷狀態(tài) Srecv:GetRlt: 獲取上次做答 Srecv:GetNum:獲得試卷相關(guān)信息 (總題數(shù) ,開考時(shí)間 ,結(jié)束時(shí)間 ) Srecv:GetQue: 獲取試卷題目內(nèi)容 Srecv:SaveDt: 保存試卷 Srecv:ChanST: 修改試卷狀態(tài) 服務(wù)器 端詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) Server 端是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性能，在設(shè)計(jì)上盡量精化算法，降低復(fù)雜度。同時(shí)，又要提供完善的功能。其中涉及很多技術(shù)細(xì)節(jié)，下面主要介紹關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)： 在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中 Server 端是最復(fù)雜的。在服務(wù)器端需要三個(gè)線程，即用戶界面線程，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)線程，和數(shù)據(jù)處理線程。各線程的功能分別如下： 用戶界面線程：即主線程，負(fù)責(zé)接收和處理用戶的操作消息和界面的顯示，例 13 如考生狀態(tài)列表的顯示，參數(shù)的設(shè)置等操作消息。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)線程：負(fù)責(zé)收集所有考生機(jī)發(fā)向服務(wù)器端口的報(bào)文信息，將之保存到己接收?qǐng)?bào)文列表中；并且還要負(fù)責(zé)從待發(fā)送報(bào)文列表中讀取報(bào)文，并向相應(yīng)考生機(jī)發(fā)送回去。 數(shù)據(jù)處理線程：負(fù)責(zé)處理保存在已接收?qǐng)?bào)文列表中的報(bào)文數(shù)據(jù)，刷新監(jiān)考程序界面上的考生機(jī)狀態(tài)列表，并根據(jù)不同的已接收?qǐng)?bào)文數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的回應(yīng)報(bào)文，將回應(yīng)報(bào)文保存到待發(fā)送報(bào)文列表中。 在考試服務(wù)器程序中，有三個(gè)列表可供各線程共享訪問，用以存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容，其三個(gè)列表的功能分別如下： 已接收?qǐng)?bào)文列表：以先進(jìn)先出隊(duì)列形式存放學(xué)生機(jī)發(fā)送來的各種報(bào)文 。 待發(fā)送報(bào)文列表 :以先進(jìn)先出隊(duì)列形式存放要發(fā)送給考生機(jī)的各種報(bào)文。 考生機(jī)狀態(tài)列表：保存所有考生機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)信息，井將其顯示到一個(gè)列表控件中。 這種網(wǎng)上監(jiān)考程序的功能流程如圖所示。 UDP 緩存 考生狀態(tài)列 表 刷新用戶界面 圖 41 監(jiān)考程序的流程圖 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程 考生機(jī) 考生機(jī) 考生機(jī) 待發(fā)送數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)處理線程 用戶界面線程 14 在監(jiān)考程序運(yùn)行起來以后，將會(huì)根據(jù)用戶設(shè)置的端口號(hào)，生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)線程，采用 UDP 協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)線程接收從考生機(jī)上發(fā)送來的報(bào)文，并不加處理的將之保存到己接收?qǐng)?bào)文列表中。當(dāng)待發(fā)送報(bào)文列表中有報(bào)文時(shí)，則將其中的報(bào)文發(fā)送到相應(yīng)的考生機(jī)。 考生機(jī)發(fā)送來的報(bào)文有三種：即請(qǐng)求開始考試報(bào)文，答案報(bào)文和提交考卷報(bào)文。待發(fā)送報(bào)文有兩種：即同意開始考試報(bào)文和確認(rèn)報(bào)文。數(shù)據(jù)處理線程也是在監(jiān)考服務(wù)器開始運(yùn) 行時(shí)被創(chuàng)建，它不斷從已接收?qǐng)?bào)文列表中讀取報(bào)文，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。對(duì)于請(qǐng)求開始考試報(bào)文，則將其中的 UID，姓名，發(fā)送