网络考试系统高并发性能优化研究与实现.pdf

I S S N1 0 0 9 3 0 4 4 C o m p u t e rK n o w l e d g ea n dT e c h n o l o g y 电瘩知识i 技术 V 0 1 6 ，N o 1 4 ，M a y2 0 1 0 ，P P 3 6 5 8 3 6 5 9 E - m a i l ：x s j l c e e c n e t e n h t t p ：w w w d n z s n e t c n T e l ：+ 8 6 - 5 5 1 - 5 6 9 0 9 6 35 6 9 0 9 6 4 基于B S 的网络考试系统高并发性能优化研究与实现 陈德录1 , 2 刘锋1 ( I 安徽大学，安徽合肥2 3 0 0 3 9 ；2 安徽省阜阳市国家税务局，安徽阜阳2 3 6 0 0 0 ) 摘要：作为计算机远程教育的重要组成部分，网络考试系统随着网络技术的发展也不断得到推广应用。随着应用对象、考试规模的 不断扩大高并发大数据量成为网络考试系统性能提升的瓶颈。该文结合某省税务系统的网络考试系统设计和应用实践，分析了系 统在高并发应用条件下的瓶颈给出了的解决方案。j 关键词：网络考试：高并发：优化” 中图分类号：T P 3 9 3文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 3 0 4 4 ( 2 0 1 0 ) 1 4 - 3 6 5 8 _ 0 2 R e s e a r c ha n dI m p l e m e n t a t i o no fH i g h - c o n c u r r e n c yP e r f o r m a n c eO p t i m i z a t i o no fN e t w o r kE x a mS y s t e mB a s e do nB S C H E ND e l u ”L I UF e n 9 1 ( 1 C o l l e g eo fS o f t w a r e ，A n h u iU n i v e r s i t y ，H e f e i2 3 0 0 0 0 ，C h i n a ；2 F u y a n gC i t y ，A n h u iP r o v i n c e ，S t a t eA d m i n i s t r a t i o no fT a x a t i o n ，F u y a n g 2 3 6 0 0 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：A sac o m p u t e r 。a l li m p o r t a n tp a r to fd i s t a n c ee d u c a t i o n ，n e t w o r ke x a ms y s t e m 们t hn e t w o r kt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n th a sa l s o b e e nw i d e l yu s e d W i t ht h ea p p l i c a t i o no b j e c t ，t h ee x a m i n a t i o nc o n t i n u e de x p a n s i o no ft h es c a l e ，h i 【g hc o n c u r r e n c ya n dl a r g ea m o u n t so f d a t a i n t ot h en e t w o r ke x , a 】t ns y s t e mp e r f o r m a n c eb o t t l e n e c k T h i sp a p e r ，a n a l y s e st h es y s t e mu n d e rt h ea p p l i c a t i o nc o n d i t i o n si nh i 【g h c o n c u r r e n c yb o t t l e n e c k sa n dp r o p o s e ss o l u t i o n s c o m b i n e dw i t I lap r o v i n c i a lt a xs y s t e mn e t w o r ke x a ms y s t e md e s i g na n da p p l i c a t i o n K e yw o r d s ：n e t w o r ke x a m ；h J 【g h c o n c u r r e n c y ；o p t i m i z a t i o n 随着网络技术的发展，依托计算机技术的网络考试系统研究工作不断得以进步。高校和1 1 企业相继开发出的很多网络考试系 统广泛于学校和多个行业、部门，取得很高的经济效益和社会效益。 与传统考试方式相比，计算机网络考试可以突破地域限制、实现自动控制、自动阅卷评分等特性，大大节约人力、财务、物力。由 丁B S 模式具有客户端无需配置、开发效率高、易于管理和维护等特点l IJ ，基于B S 模式的网络考试系统正在逐渐成为主流应用。但 每个客户端用户的访问，都会占用服务器一定的资源。因此，在硬件设备和软件算法复杂度不变的情况下，每台应用服务器一般都 存在一个最高用户并发数，一旦并发访问的用户数量超过这个数量，就会引起系统性能急剧下降，甚至出现用户访问无响应等服务 器拒绝服务的情况。 某省税务系统需要的网络考试系统主要用于业务技能竞赛需要保持各参赛人员试卷内容一致，试题随机排序，下载、上传必 要的附列资料文档，一般同时参加考试人数在六百人左右，甚至多达上千人，经常出现并发访问和提交大量数据，市场卜现有考试 系统难以解决此业务需求所导致的高并发访问和大数据量存储口J 题。因此，如何优化网络考试系统设计策略，提升服务器性能，使 之能满足高并发大数据量的应用，是必须解决的问题。 l 网络考试系统并发性能优化策略 在B S 模式的网络考试系统应用中，最影响服务器性能，导致响应缓慢甚至停止响应的主要原因有三个方面： 1 ) 随机组卷1 2 I 或试题随机排序算法； 2 ) 在线考试时同时请求用户数较多； 3 ) 用户每次提交服务器处理的数据量大。 针对七述原因，结合用户业务需求。在系统设计时可以采取以下优化策略。 1 1 利用D B M S 特殊函数实现试题快速随机排序 由于要求试卷内容一致、试题随机排序，所以利用D B M S 提供的随机数据生成函数可以替代随机组卷1 2 l 或随机排序算法。以 S Q LS e r v e r 2 0 0 0 为例，充分利用N E W I D O 函数特性，可以实现试题快速随机排序。即对每位首次进入考试页面的人员，使用语句 “I N S E R TI N T O 答卷明细表( 考生信息，试题信息，顺序号) S E I 。E C T 考生信息，试题信息，n e w i d Of r o m 试卷明细表W H E R E ”在答卷明细表内插入试卷的每个试题记录在试题排序字段“顺序号”使用N E W I D 0 函数插入随机的u n i q u e i d e n t i f i e r 类型的唯一 值，再以该字段为序查询返回试题信息。 1 2 利用合理时差分批开始考试 由于技能竞赛的特殊性在赛前需要将发布试卷，参赛人员进入系统后可以看到已发布的试卷，如果未到考试时间则不能答 题。根据这一需求，用户查询可用试卷时，服务端在剩余时间上再增加随机延时( 一般在0 1 2 0 秒之间) ，返回到客户端时与 收稿日期：2 0 1 0 - 0 3 - 1 9 作者简介：陈德录( 1 9 7 6 - ) ，男，学士。研究方向为软件工程；刘锋，博士，教授。 3 6 5 8t 软件设计开发，- t - - 本栏目责任编辑：谢媛媛 万方数据 第6 卷第1 4 期( 2 0 1 0 年f i 月) C o m p u t e rK n o w l e d g ea n dT e c h n o l o g y 电脑知识1 ；技术 J a v a s c r i p t 计时器函数相结合，待全部剩余时间数值减至O 时方可答题，从而实现用户在合理时差内分时进入试卷答题，大大降低数 据流赶的峰值，减轻服务端压力。测试表明D I ，在5 0 0 人同时进入系统开始答题时不采用分时策略队列中最高时有近8 0 个请求在 等待。采用分时策略后则队列不会出现等待。 1 3 利用服务端生成试卷页面 在服务端首先调用J a v a B e a n 函数乍成包括试卷内容和布局的包括H T M L 标记的字符串。在J S P 文件巾调用此字符串生成 H T M L 贞面。由于J a v a B e a n 和J S P 文件先编译为S e v e d e t 再被调用，丽J a v a S r i p t 是边解释边执行，所以在服务端使用S e v e r l e t 一次性 生成比在客户端使J jJ a v a S r i p t 调用循环语句生成试卷页面的效率要高出很多。测试表明，在5 0 0 人左右同时在线使用一套包括 1 5 0 道试题的试卷时，在客户端循环生成试卷并显示需要近2 分钟，而在服务端生成试卷的H T M L 标记字符串并屁示在客户端仪需 要5 一l O 秒。 1 4 和用客户端降低答案更新数据 一般的答案更新算法主要是在服务端对每次提交的答案与之前提交的答案进行比较，如果已存在则替换，否则插入新的答题 记录1 4 1 。使用此种数据比较办法会因为提交大量不必要的数据而加蘑服务器处理负担高并发情况下会导致服务器性能卜降共至 会因为处理时间较长而引起夕E 锁导致数据更新失败。为了避免这一同题出现，口f 以利用客户端J a v a s c r i p t 脚本检测答案更新情况 只将更新的答案发到服务端，在服务端不再循环比较而直接更新或插入答题记录。存客户端先榆测答案更新再提交数掂J 户不会 感到时间延迟，却可以减少需要服务端处理的数据量，降低出现稍长时闻或较高数量并发的可能十生，另外，在客户端配合使定时 器，每隔3 5 分钟调用答案更新检测、保存数据等函数，既保证数据及时保存不会丢失，义町以将每次需螫处理的数批减叠更少从 而有效提升服务端性能。 客户端J a v 安徽省阜阳市国家税务局,安徽,阜阳 ,236000)， 刘锋,LIU Feng(安徽大学安徽,合肥,230039) 刊名： 电脑知识与技术 英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010,06(14) 被引用次数：1次 参考文献(11条)参考文献(11条) 1.陈明 无纸化考试系统综述期刊论文-计算机教育 2007(03) 2.王月敏 基于遗传算法的智能组卷系统研究期刊论文-云南民族大学学报(自然科学版) 2009(02) 3.简玲 B/S系统性能测试的设计与实现期刊论文-计算机工程 2009(10) 4.彭玉忠;王金才;郝荣霞 基于B/S的在线考试系统答案更新算法期刊论文-计算机系统应用 2008(04) 5.冯振兴;陈志泊 基于Ajax技术在线考试系统的研究与实现期刊论文-农业网络信息 2008(07) 6.冯小明;赵春琴 高校在线考试方式应用前景初探期刊论文-计算机教育 2007(07) 7.李敏;尹先文 基于B/S的在线考试系统的设计期刊论文-网络与信息技术 2006(25) 8.唐俊武 在线考试系统开发中的几个问题及解决方法期刊论文-计算机与数字工程 2005(33) 9.黄颖;林端宜 试卷分析研究现状综述期刊论文-西北医学