（计算机应用技术专业论文）网络型ic卡机房管理控制系统的研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 本文是在丌发了“网络型i c 卡机房管理控制系统”的基础上写成的，主 要研究了机房的自动化管理问题。 随着各亳茧旭屋数量的增多，机房规模的扩大，机房的管理压力越来越 大。如何充分利用现有的资源，实现机房的自动化管理，使得机房管理像1 c 卡电话一样方便有效，正是本文研究的重点。( 同时，由于各高校不同的情况， 使得管理又不像i c 卡电话那么简单，这需要我们的系统考虑到方方面面的问 题，具各通用性，能适应各个学校的情况，这增加了系统的复杂性 本文所研究的系统通过软硬件的紧密配合，使得各种管理功能趋于完善， 真正实现了机房的整体控制和管理。自动计费功能和控制功能是系统的核一t l , 部分。 每台计算机配备一台单机扣费器，上面记录着全校唯一的机位信息，以 此来识别计算机并实施计费功能和统计信息的发送。每个学生持有一张1 c 卡， 卡上记录有卡号、学号和费用等各种信息，当学生使用计算机时，单机扣费 器会自动扣减其中的费用。管理员能监控每台计算机并向他们发送信息，这 样一来，管理员就能有效地观察和指导学生的学习。 本系统在网络通信时使用了u d p 协议，这样不会消耗太多的网络资源， 并且效率较高，速度较快。 这套系统已在一些高校投入实用，取得了较好的效果，给机房的管理工 作带来了很大的方便。f 应该说，经实践证明，这是一套实用性和适应性都较 强的系统。2 - ，7 关键词：机房管理控制系统；数据库；i c 卡；自动控制；远程控制 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 a b s t r a c t t h i st h e s i si sb a s e do n n e t w o r kc o m p u t e r r 0 0 mm a n a g e m e n t c o n t r o ls y s t e mb a s e do ni cc a r d ”，i tm a i n l yr e s e a r c h e st h ep r o b l e m o fa u t o m a t i cm a n a g e m e n to fc o m p m e rr o o m c o m p u t e rr o o m si n u n i v e r s i t i e sa r ei n c r e a s i n ga n de n l a r g i n gc o n t i n u o u s l y t h e m a n a g e m e n t o f c o m p u t e r r o o mi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ed i f f i c u l t y i ti st h e k e y s t o n eo f t h i st h e s i sh o ww ec a nm a k ef u l lu s eo fe x i s tr e s o u r c e st or e a l i z et h e a u t o m a t i cm a n a g e m e n to f c o m p u t e r r o o ma n dm a k ei tc o n v e n i e n ta n de f f e c t i v ea s i cc a r dt e l e p h o n e b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n tc o n d i t i o n so fe v e r yu n i v e r s i t y , t h e m a n a g e m e n to fc o m p u t e rr o o mi s n o ta ss i m p l ea si cc a r dt e l e p h o n e w em u s t t h i n ka b o u ta l lc o n d i t i o n st of i tt h en e e do fe v e r yu n i v e r s i t y i ti n c r e a s e st h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m t h es y s t e ma p p l i e sc o m p a c tc o m b i n a t i o no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r et om a k e a l m o s ta l lm a n a g e m e n tf u n c t i o n sp e r f e c t i tr e a l l yr e a l i z e st h ew h o l ec o n t r o la n d m a n a g e m e n to fc o m p u t e rr o o m t h ec o r eo f t h i ss y s t e mi si t sa u t o m a t i cc h a r g i n g a n dc o n t r 0 1 e a c hc o m p u t e ri s e q u i p p e d a c h a r g i n ge q u i p m e n t i t r e c o r d s c o m p u t e r n u m b e rw h i c hi s u n i q u ei n au n i v e r s i t ya n dr e a l i z ec h a r g i n gf u n c t i o na n ds e n d s t a t i s t i ci n f o r m a t i o n e a c hs t u d e n th a sa ni cc a r dw h i c hr e c o r d sc a r dn u m b e r , s c h o o ln u m b e r , c h a r g ea n do t h e ri n f o r m a t i o n w h e nt h es t u d e n tu s e sc o m p u t e r , c h a r g i n ge q u i p m e n t w i l ls u b t r a c th i s c h a r g ea u t o m a t i c a l l y a d m i n i s t r a t o r c a n w a t c he a c h c o m p u t e r a n ds e n d m e s s a g e s t ot h e mv i as e r v e li nt h i s w a y , a d m i n i s t r a t o rc a r to b s e r v ea n d g u i d es t u d e n t s s t u d ye f f e c t i v e l y t h es y s t e ma d o p t su d p p r o t o c o lt or e a l i z en e t w o r kc o m m u n i c a t i o n ，s oi t w i l ln o tc o n s u m et o om u c hn e t w o r kr e s o u r c e sa n dc a ng a i nb e t t e re f f i c i e n c ya n d s p e e d t h i ss y s t e mh a sb e e ni nu s ei ns o m eu n i v e r s i t i e s i ti se f f e c t i v ea n dg i v e s m u c hc o n v e n i e n c et o m a n a g e m e n to fc o m p u t e rr o o m s ，s oi t i sas u i to fs y s t e m w i t hp r a c t i c a b i l i t ya n da d a p t a b i l i t yi ns o m es e n s e k e yw o r d s ：c o m p u t e r r o o mm a n a g e m e n tc o n t r o l s y s t e m ；d a t a b a s e ；i cc a r d ； a u t o m a t i cc o n t r o l ；r e m o t ec o n t r o l 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1问题的提出 第1 章绪论 我们的社会已进入信息化社会，计算机作为信息处理的工具，已越来越 受到人们的注意和重视。计算机的广泛应用大大地提高了人们的生产和工作 效率，计算机给人们带来的方便有目共睹，许多行业对计算机的依赖程度也 日益增强，有的行业甚至已无法离开计算机的帮助。如果没有计算机，银行 将淹没在帐单之中；没有计算机，证券交易根本无法想象；没有计算机，气 象预报根本无法实现。 随着各行各业计算机应用水平的提高，社会对于计算机人才的需求也日 趋迫切，计算机水平已成为衡量未来人才的一个重要指标。在这种背景下， 人们学习计算机知识的热情空前高涨，在校学生更是首当其冲，投入到这场 计算机学习的热潮中去。 为了迎合这种需要，各大中专科院校纷纷斥资购进大量的计算机，组建 成机房，供学生学习使用，以营造一种良好的学习氛围。以我校为例，这几 年来计算机已几经更新换代，档次由原来的3 8 6 、4 8 6 机型换成了现在的 p e n t i u m 机，机器数从1 9 9 5 年的3 0 0 台左右增加到现在的2 0 0 0 多台，机房数 量不断增加，机房规模不断扩大，各机房还是经常人满为患，管理难度已非 原先所能比拟。 在这种情况下，为了提高机房的使用效率，改变机房传统的手工管理模 式已成了当务之急，必须实行机房的自动化管理，包括自动计费、自动控制 计算机、将各种信息自动记录下来。但是，实施这种方案不应以限制、改变 学生的用机方式为代价，也就是说，对计算机系统的改变应尽量小，小到让 学生无须改变他们的上机习惯，让学生继续保持一种轻松自由的上机环境， 这样必将能提高学生的学习兴趣。能不能让机房也实现无人值守式的管理， 就像街头的i c 卡公用电话一样简单方便呢? 网络型i c 卡机房管理控制系统 思路应运而生。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 系统开发环境 进行一个实际的系统开发时，从技术上和管理上采取了多项措施后，最 终希望得到系统的成功。成功指的是达到以下几个主要的目标： 付出较低的开发成本； 达到要求的软件功能； 取得较好的软件性能； 开发的软件易于移植； 需要较低的维护费用； 能按时完成开发工作，及时交付使用。 在实际开发的具体项目中，企图让以上几个目标都达到理想的程度往往 是非常困难的。而且上述目标很可能是互相冲突的。若只顾降低开发成本， 很可能同时也降低了软件的可靠性。另一方面，如果过于追求提高软件的性 能，可能造成开发出的软件对硬件有较大的依赖，从而直接影响到软件的可 移植性。 图1 1 表明了软件工程目标之间存在的相互关系。其中有些目标之间是 互补关系，例如，易于维护和高可靠性之间，低开发成本与按时交付之问。 还有一些目标是彼此互斥的，例如，上节指出的互相冲突的情况。 斗互斥关系 + 一一互补关系 图l - 1系统设计目标之间的关系 这里提到的几个目标很自然地成为判断软件开发方法或管理方法优劣的 衡量尺度。事实上，实施系统开发就是要力图在以上目标的冲突中取得一定 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 程度的平衡。出于这样的目的要求，再加上开发中大量涉及到数据库操作和 一定的系统处理，因此我们选择了市面上最优秀的r a d 开发工具d e l p h i6 0 作为开发环境。w i n d o w s2 0 0 0 操作系统作为一个高度稳定、可靠的系统，提 供了大量的内置服务功能，其操作界面更是直观简便，可以说，它继承了 w i n d o w s9 8 的友好操作界面和w i n d o w sn t 内核的高度稳定性，因此将服务 端组件运行于w i n d o w s2 0 0 0 操作系统下也就顺理成章。而数据库管理系统自 然就选择了和w i n d o w s2 0 0 0 操作系统无缝结合的微软公司最新版数据库管理 系统s q l s e r v e r2 0 0 0 。 1 2 1 d e l p h i6 0 简介 自从w i n d o w s 系统产生以后，面向w i n d o w s 的应用程序开发变得越来越 重要，随之出现了许多运行于w i n d o w s 环境下的开发工具。b o r l a n d 公司推出 的d e l p h i6 0 是一个真正的编译系统，开发出的可执行文件效率较高，相当于 用c c + + 开发的软件的运行速度，而且打包发布也非常方便。此外，它的数 据库功能更是强大，提供的数据库引擎使用户能够快速方便地管理平台和网 络数据库。 d e l p h i6 0 提供了集成的开发环境，便于大型项目的管理。它支持面向对 象技术，标准程序模块化，提供了丰富的组件，并支持软件复用，用户可自 定义模板和组件，图形化界面所见即所得，大大降低了编程难度，提高了开 发效率。为顺应网络化潮流，支持分布式环境和多层应用体系结构，支持企 业级的关键应用开发。它还支持第三方组件，为开发人员提供了强有力的应 用开发环境。作为一个系统开发工具，d e l p h i6 0 具备如下优点： 1 ) 性能稳定可靠 这是开发人员和最终用户最为关心的问题，如果开发工具在使用过程中 经常导致错误或在访问数据库时经常出现问题，那么即使它的技术非常先进 也是无法令人信任的。 2 ) 可视化开发和快速开发 先进的开发工具只需开发人员用鼠标“画”出应用的界面，而且界面具 有流行的风格。例如带有简短提示的工具栏，具有w i n d o w s 风格的t a b 页等。 d e l p h i6 0 提供了一个丰富的可视化组件库，同时定义了窗体、应用、组件和 代码等类型的模板，使得创建应用界面和编程更为简单。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 3 ) 面向对象技术 开发工具支持面向对象技术应该是全面的，如多级继承、多级封装和多 态性等，而不应只是部分或有限制的支持。d e l p h i6 0 是真正面向对象的，它 的基本语言是o b j e c tp a s c a l 。p a s c a l 语言以其丰富的数据类型、结构化的编程 思想和严谨的语法风格得到了广大程序员的钟爱。o b j e c t p a s c a l 在p a s c a l 语言 的基础上扩充了面向对象的特性，支持封装、继承、派生、多态等基本的面 向对象的特性，使其成为了与c + + - - 样的完全面向对象的语言。 4 ) 具有支持团队开发的能力 开发工具应该能够使多个开发人员同时对一个项目进行开发，它应该平 衡需求，同时又不会因为采用了一些不必要的控制而使开发效率受到影响。 另外一点是开发工具最好以库的形式来管理对象，这样才能为版本控制、对 象重用提供有力的途径。 5 ) 提供第四代语言可扩展的编程语言 开发工具提供的编程语言应该是简单而功能强大的第四代语言，开发人 员无需关心复杂的底层工作；另外，编程语言应该是可扩展的，应该提供与 汇编、c 、f o r t r a n 等其它常用语言的接口，使开发人员可以做更广泛的工作。 6 ) 提供多种数据表现形式 完成对后台数据库的查询和操作是前端开发工具的主要任务，因此开发 工具必须提供简便而功能强大的数据访问手段，并提供多种数据表现形式， 可以生成复杂的报表，具有很强的处理商业图形能力。 7 ) 提供井放性 开发工具应该能够和众多产品相结合，这样才能用不同的工具解决任何 特殊的问题。由于开放的工具会得到众多厂商的支持，因而能使用户有比较 和选择的余地。d e l p h i6 0 的集成开发环境i d e 具有完全的开放性，程序开发 人员除了可以定制开发环境以适应自己的习惯外，甚至还可以通过开发工具 a p i 将自己设计的工具程序纳入d e l p h i6 0 的i d e 中。d e l p h i6 0 通过o c x 和 a c t i v e x 标准使用由其它语言创建的对象，如v i s u a lc + + ，同时也可以通过 o c x 和a e t i v e x 标准为其它语言提供由o b j e c tp a s c a l 创建的对象。这大大增 加了d e l p h i6 0 的开放性。 8 ) 对w i n d o w s 技术的广泛支持 包括对w i n d o w s 上3 2 位计算以及d d l 、o l e 、d d e 和m d i 等的支持。 9 ) 可以生成真正的可执行文件 真正的机器代码会使应用程序的速度和效率大幅度提高。d e l p h i6 0 使用 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 完全的编译和链接器，生成百分之百的可执行代码，避免了许多其它w i n d o w s 开发环境因采用非完全编译或生成伪代码而导致的系统性能下降、浪费c p u 时间等弊端。 1 0 )必须能够直接支持o d b c 和数据库专用接口 开发人员的开发环境应该与标准的数据访问手段( 如o d b c ) 相一致， 当后台的数据库比较复杂时，标准的数据访问手段会节省大量时间，提高访 问的速度。d e l p h i6 0 完全支持o d b c 和客户服务器计算模式，能够有效地 操作本地及大型分布式网络上的各类数据库，如m i c r o s o f ts q l s e r v e r 、o r a c l e 、 s y b a s es q ls e r v e r 、d b 2 和i n f o r m i x 等。 由于上述的种种特性，d e l p h i6 0 在系统开发和应用开发，尤其是在数据 库应用开发方面显示了强大的功能，堪称是世界上最优秀的快速开发工具， 因此选择它作为系统开发环境也就理所当然了。 1 2 2m i c r o s o f t s q l s e r v e r2 0 0 0 简介 m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 是一种关系数据库管理系统( r d b m s ) 。所谓 关系数据库实际上就是通过将数据保存在数据库表中来组织数据。关系数据 可以集合成表，也可以在表之间定义关系，因而得名关系数据库。您通过某 种应用程序访问服务器上的数据。管理员直接访问该服务器以对数据库进行 配置、管理和维护。s q ls e r v e r2 0 0 0 是可伸缩数据库，也就是说，它能保存 大量的重要数据，并允许多个用户同时访问这些数据。 s q ls e r v e r2 0 0 0 为创建可伸缩电子商务、在线商务和数据仓库解决方案 而设计的真正意义上的关系型数据库管理与分析系统。其中包含有许多新特 性，这些特性使其成为针对电子商务、数据仓库和在线商务解决方案的卓越 数据库平台。 s q l s e r v e r2 0 0 0 能提供超大型系统所需的数据库服务。大型服务器可能 有成千上万的用户同时连接到s q l s e r v e r2 0 0 0 的情况，s q ls e r v e r2 0 0 0 为这 些环境提供了全面的保护，具有防止问题发生的安全措施。例如，可以防止 多个用户试图同时更新相同的数据。s q ls e r v e r2 0 0 0 还在多个用户之间有效 地分配可用资源，比如内存、网络带宽和磁盘i 0 等。 s q l s e r v e r2 0 0 0 不仅能作为一个功能强大的数据库服务器有效地工作， 而且数据库引擎也用于需要在客户端本地存储独立数据库的应用程序中。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 s q l s e r v e r2 0 0 0 可以动态地将自身配置成能有效地使用客户端桌面或膝上型 电脑中的可用资源，而不需要为每个客户端专设一个数据库管理员。应用程 序供应商还可以将s q l s e r v e r2 0 0 0 作为应用程序的数据存储组件嵌入到应用 程序中。 s q l s e r v e r2 0 0 0 还和w i n d o w s 操作系统紧密结合，针对该操作系统作出 了很多优化，使其成为w i n d o w s 操作系统下卓越的数据库平台。 总之，s q l s e r v e r2 0 0 0 是一种关系型数据库管理系统，其增强的性能使 得用户能够根据实际需要灵活地配置以满足商务方面的需求，而不管其公司 从事的是小型商务、企业商务还是电子商务，s q ls e r v e r2 0 0 0 均提供了极佳 的支持。 1 2 3w i n 3 2a p i 简介 w i n 3 2a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，应用程序编程接口) 是 m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统常见的编程接口。使用常见的a p i ，应用程序可 以一次开发并部署到多个系统上，因为m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0 还可以用于多 种硬件平台，所以，微软已经为各种硬件平台发布了优化的编译程序，这将 为特定的目标硬件优化w i n 3 2 应用程序。w i n 3 2a p i 有许多优点，列举部分 如下： 程序员可以全面控制系统，进行随心所欲地编程来实现系统目标，使 程序员有了更多的发挥创造空间。 真正的多线程应用程序，w i n 3 2 应用程序在w i n d o w s9 x 和w i n d o w s 2 0 0 0 n t 上运行时，支持真正的抢先式多任务。 3 2 位线性内存，所有内存指针均以应用程序的虚拟地址为基础，并以 3 2 位整数来表示。 无内存模式，在3 2 位环境中，内存模式( 小、中、大等) 已没有意 义，这就意味着不再需要远指针和近指针，因为所有指针均随处可及。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章公用机房的管理 为计算机的使用创造一个良好、合理的环境，既可以保证计算机系统稳 定可靠地运行，延长使用寿命，又可以确保上机人员的身心健康，提高学习 和工作效率。这就是机房建设的目标和任务。 机房建设完成并交付使用后，首要的问题就是机房的管理。机房管理工 作的意义，既有管理重要性的一般意义，又有其特殊的含义。 2 1机房管理的意义 管理对每个部门、每个领域乃至人类的一切活动，都有着极其重要的意 义。就拿技术部门来说，国外常有“三分在技术，七分在管理”的说法，一 个单位尽管技术精良、设备先进，如果管理混乱，这个单位肯定还是搞不好 的，因为精良的技术和先进的设备发挥不了应有的作用。显然，机房管理的 重要性也不例外。 提高机房和机房设备的使用质量，并延长其使用寿命，关键在于怎样发 挥机房各级管理人员( 包括值班人员和维修人员在内) 的积极性和主动性， 他们是计算机系统中不可缺少的一支重要力量，他们工作得好坏，直接影响 系统的日常运行，因此，必须重视对他们的培养和使用，加强对他们的管理。 其一，要建立工作规范和岗位责任制；其二，要开展业务培训和考核。 另外，公用机房还存在一个收费问题，如何能使收费工作灵活、有效、 方便地进行，又能适应各种情况，还要方便各项数据的统计。这也是需要解 决的问题。对计算机实施远程控制，是当前比较热门的话题，在公用机房中 实现这样一种功能，必将大大方便机房管理人员的管理工作。 2 2 机房运行管理 公用机房有其特有的管理方式、使用要求和维护特点，机房中使用人员 多，人流量大，各种层次水平的使用者都有，给管理、维护造成了一系列的 困难和不便。在早期，公用机房的规模较小、单机使用，配置也较低，一般 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 都使用d o s 系统，记得当时采用的是c 盘写保护的方式，来保护计算机的系 统区域。而在管理上采用凭机票上机的形式，学生拿机票上机，一票一个机 时，一般为个小时。但是，凭机票上机的形式缺点多多。 2 2 1 机票上机形式的缺点 1 ) 计时死板，一张机票表示一个机时，一般为一个小时。如果某个学生 只是想查询一下资料，几分钟就足够了，但是他必须花费一张机票。这样， 他就可能会继续使用计算机以使花费的机票物有所值，而其他确实需要使用 计算机的学生却在等待上机，从某种意义上说，这也是一种计算机资源的浪 费。 2 ) 无法追究责任，机票采用的是不具名方式，如果机房管理员发现某台 计算机遭到恶意的人为破坏，他可能毫无办法，因为无从知晓在该时段究竟 是谁使用了计算机，因此无法追究到责任人，对其视情节作出警告或处罚。 3 ) 在作财务统计的时候只能手工进行，浪费了人力，增强了工作强度， 而且容易出错，不利于科学管理。 4 ) 可能会出现偷逃机票上机的现象，增加了管理人员的管理难度。 另外，有些机房采用现金上机，更是缺乏各种有效规范的管理措施，问 题更为严重。 2 2 2 w i n d o w s 操作系统带来的问题 计算机技术的不断发展，计算机不停升级换代。英特尔公司创始人之一 的戈登摩尔提出了著名的摩尔定律在成本相同的情况下，每1 8 2 4 个月， 集成电路的集成度将翻一番。硬件技术如此一日千里，软件技术也不甘落后， 一俟新的、更高速度、更大存储量的机器推出，更复杂、更完善的软件也会 开发出来与之匹配。 3 8 6 、4 8 6 机器为p e n t i u m 机所取代，w i n d o w s 操作系统也代替了d o s 系统，它的图形界面的确让人耳目一新。但是，正是这样一个有着漂亮界面 的操作系统给公用机房的管理带来了新的问题。以前，在d o s 时代，我们只 需保护住系统盘就可使操作系统免受毁损，即使系统遭到了破坏，重装一下 系统也花费不了太多时间。现在，由于w i n d o w s 操作系统的特性，无法对系 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 统盘进行写保护，并且，操作系统一经破坏，重装一个系统的时间一般在一 个小时左右，如果一个机房有三四台计算机的操作系统遭受破坏，工作量就 会让管理员不堪重负。而事实上，公用机房中什么层次水平的使用者都有， 操作系统遭到毁损是常有的事，这种事实的确让机房管理人员大伤脑筋。 针对这一问题，市场上出现了各种各样的保护卡，对系统实施保护，从 c m o s 数据直到各个硬盘分区。一旦系统遭到损坏，只需对相应位置的数据 实旌恢复操作即可，使用起来非常方便。这表明，对公用机房的管理问题已 经开始引起人们的足够重视。 2 2 3 进一步的思考 问题的出现总会导致解决之道，这只是一个时间问题。随着研究的深入， 更完善、更理想的方案总会出现。起初最朴素的想法只是源于一个最简单的 理由，大家这么热情高涨地学习计算机知识、应用计算机为各行各业服务， 就是因为计算机能带来高度的自动化和效率的成倍提高。而现在在计算机高 度密集的地方，却在进行原始的手工式的作业，终究有那么一点讽刺的意味。 那么，很自然、很现实的考虑就是，能否利用现有的资源，实现公用机 房的自动化管理，即使无人看守也能使用有序。在现实生活中，i c 卡电话就 是一个很好的自动化管理的例子，由此得到启示，能否设计一个基于i c 卡的 系统来达到目的。经过一系列的探索和研究，就产生了这一套机房i c 卡管理 控制系统。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 3 1引言 第3 章系统分析 社会已开始由工业化社会迈向信息化社会，信息对于人类的生活起着举 足轻重的作用，计算机作为一种信息处理的工具，开始引起人们足够的重视， 和人们的生活日益紧密地结合起来，人们学习计算机的热情也是居高不下。 各大高校的学生更是十分迫切地想要学习计算机知识，服务于社会，因此各 大高校的机房数量越来越多，规模越来越大，于是，机房的管理问题也开始 突出起来，自动化管理已是势在必行，针对这样一种状况，各种各样的管理 控制系统应运而生，也各有其优缺点( 比较见表3 - 1 ) 。 先来看一下有的系统是怎么运作的，在机房的门口放一个刷卡机( 见图 3 - 1 ) ，每位学生在进机房上机时，先在刷卡机上刷 一次卡，这位学生的信息就被记录进与刷卡机相连 的计算机中，然后学生进入机房开始上机，等待他 上机完毕，再到门口机房的刷卡机上刷一次卡，这 样系统根据两次刷卡的时间之差，再乘以相应的费 率，就知道应扣除多少金额上机费用。这样的系统 确实比机票上机精确、方便，设备较简单，费用也 较低，但是，如果在一个很大的机房之内实施这样 图3 - !刷卡机外形 的系统的话，很容易在机房门口造成堵塞，另外，这样的系统还有一个缺点， 那就是机房无论大小，都需要配备一台控制服务器，浪费了计算机的资源。 还有，各个机房数据的汇总需要通过文件的形式进行传送，非常麻烦，无法 比较实时地反映各个机房的情况，具有较大的局限性。 我们开发的系统属于网络型单机计费器系统，能统一控制管理全校机 房，实施方便灵活的计费策略，并对数据进行统一分析是我们的一个总的目 标。很显然，这样的一套系统需要信息在各个机房、财务中心、控制中心等 部门之间进行流通，而现今，各大高校的机房都已联网，这正是我们系统赖 以通信的硬件平台，也就是说，开发这样一套系统已具备了物质上的可行性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 表3 - 1各种管理控制系统的优缺点比较 网络型单机计刷卡机+ 单机刷卡机+ 单机登 理想 比较内容帐号管理 费嚣控斜器录控制卡指标 相关性较大，相关性较大，d o s 、 1 与操作系统 d o s 、w i n d o w sw i n d o w s 9 x 、 的相关性如 9 x 、w m d o w sn t 、 不相关。不相关 w i n d o w sn t 、不相 w i n d o w s2 0 0 0 、w i n d o w s2 0 0 0 、关。 何? l i n u x 下的客户机l i n u 下的客户机 端软件各不相同。端软件各不相同 安装一部分，另外 一部分安装在单 机计费器中的单 客户机端软件一部 客户机端软件均安2 客户机端是片计算机中，这样 分安装在客户机硬 不安 否安装软能保证安装在硬不安装装在客户机硬盘 件? 盘中的软件被破 盘中，一部分安装装 坏、分析后仍然 在卡上 中 具有计时、计费功 能 3 客户机端 需要保护但被破 需要保护一旦被 需要保护。一旦被 的软件是否 坏后客户机将在 无此问题 破坏则用户无法破坏，则用户不需不需 数分钟后强行关 登录也无法使用客 登录也不需缴费即保护。 需要保护? 机户机可使用客户机 不允许如用软盘 4 是否允许软 启动，客户机硬盘 不允许如用软盘 允许 中的软件未能装允许软盘启动允许软盘启动 启动，客户机不需 软盘 盘启动?登录也不需缴费就 入内存，几分种后启动 会自动强行关机 可使用 需要刷卡如门 计划内上机可刷口机安装成门禁 不需5 计划内上机卡，也可不刷卡方式，将会造成 可以刷卡也可以不 不需要刷卡。要刷 是否必须刷 刷卡也是在客户拥挤但如门口 需要刷卡 卡? 机端完成的，不会机平均布置在各卡。 造成拥挤棱层内可避免拥 挤问题 部分功能依赖网 0 0 f f 獭网络运 在登录和注销时依行一旦网络故障，不依 6 对网络的依络但网络通、断 不依赖网络 鞍网络，其余时间将无法计时、计费，赖网 赖性如何?不影响计时、计 与网络无关所有控制功能都不络。 费 能实现 7 系统是否可 可以脱罔运行，网可以 以脱网运行? 可以脱网运行可以脱网运行。络有故障无法登录不可以脱网运行脱网 时可用口令启动，运行 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 口令可以不断变 化。 8 管理计算机 可靠当客户机中可靠。当客户机 可靠可远程关机， 不可靠当客户机 对客户机的 仍有进程时也可中仍有进程时也 但当客户机中有进 中有进程时无法可靠 控制是否可 强行关机。可强行关机 程时，无法远程关 远程关机。 靠?机 容易用户只需在容易。拔卡后 9 中途换机足客户机上注销，再将i c 卡插入另一 容易。容易。容易。 否容易?换另一台客户机台客户机中即 登录即可。可。 1 0 系统是否 不易客户机端核因客户机端软件一因客户机端软件全 容易受到破 心软件安装在单不易。客户机端部分安装在卡上，部安装在硬盘中， 不易。 机计费器上的单 不安装软件因此不容易被解密 因此容易被解密和 坏、攻击? 片计算机中。和功击功击。 扩展性较差。因为 要求各机房管理计 1 1 向全校机算机具有服务器一 房收费一卡 扩展性好。扩展性好。扩展性好 级的可靠性，井要 扩展 通扩展性如 求该管理计算机与 性好。 何? 总管理服务器严格 畅通，否则，系统 将无法计时、计费 1 2 方案实施 的费用和复高较高一般较低 杂度如何? 1 3 方案是否 利于对全校 的计算机进有利一般一般一般 行统一的管 理? 在网吧、小型机房 1 4 采用此方 和校园同络计赞中 案的系统数较多 较多多 有使用未见应用 在大型机房和全校 量多少7 性机房管理信息系 统中 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 3 2 问题和需求描述 现在，学校机房需要的是一套能自动控制计算机启动、关闭、锁定、解 锁，即能做到在有人使用的时候计算机处于完全正常运行的状态，而暂时无 人使用时计算机又处于锁屏状态，较长时间无人使用时则可以做到自动关闭 计算机，这样一种策略可使计算机处于完全自动化的管理，并且又避免了因 频繁关闭、开启计算机而造成计算机不必要的损坏，还能节省机房的能源消 耗，这与当前计算机界的g r e e np c 潮流也是相吻合的。 当然，上述原则是在没有管理员介入控制的情况之下，系统肯定也是允 许管理员来实旖一种主动式的操纵控制，管理人员能够锁定、关闭、解锁某 台、某几台或整个机房的计算机。下面是计算机在管理员介入后的各种可能 状态的转移图( 如图3 2 ) ： 学生下机、管理员锁定 图3 - 2计算机各种可能状态的转移图 还有，管理员能够对各种数据进行统计，以了解机房一天的总收入、机 时消耗等。以下是系统需要实现的一些主要功能： 1 机房管理人员可以对计算机实施全面的控制，包括锁屏、解锁、重 启动、关机、抓屏( 远程查看计算机的使用者有没有违反机房的有关使用规 定，这点是否符合个人稳私权方面的问题还有待商榷) 等各项操作。 2 机房管理人员可以对某些特定的或全部计算机发送信息，通知上机 学生机房的一些规章制度，或者通知学生作好下机准备、注意存盘等等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 3 机房管理人员可以方便地关闭整个机房，当然，这需要配合计算机 的a t x 电源，对于较新的计算机来说，这一要求一般都能满足，这样可以降 低管理人员的工作强度，免得在关闭机房时需要逐台检查。这样一个每天都 要甚至重复几遍的机械呆板的动作的确让人很心烦。 4 可以对机房中的某些计算机作出保留，这样这些计算机就不能为一 般学生所使用。 5 集体上机问题，这是为适应学校的教学需要而设置的。有些学校流 行在集体上机时包下整个机房，这样明显地浪费了计算机资源，例如2 5 人的 一个教学班使用3 0 台的计算机，那么就有5 台计算机空闲不用。当然，实现 这样的功能需要管理人员作出一些设置，那就是课表的编纂，这时涉及到的 问题有： 集体上机的时间：每天一次? 每周一次或多次? 两周一次? 是否有 规律? 上机时段有无变化? 还需要考虑临时性的集体订机以及上机时间可以 随时灵活地进行修改。 集体上机的学生，现在许多学校实行了学分制管理，这样可以使学 生更加灵活地安排自己的课程学习。这样，一个教学班的学生就很可能不是 同一个自然班的学生，而是可能来自几个分散的班级，这点也应引起注意。 分配的计算机，这是比较简单的部分，只需和学生数相匹配就行了。 6 可以禁止某些学生使用某些计算机，例如有学生违反机房有关规 定，作为处罚，禁止他在一段时间中使用计算机，并且可以将这一信息传送 到学校的所有机房。 7 可以按不同的计算机类型设置不同的费率标准。现在各大高校的计 算机都是分批购进的，因此有各种各样的机型，配置也很不一样，早期购进 的计算机配置当然要比后来购进计算机配置差一些。如果对所有的计算机实 行统一的费率标准的话，必然导致高配置机器门庭若市而低配置机器乏人问 津的状况。 8 可以按不同的时段进行费率折扣，由于学校的课程安排，必然会出 现某些时段上机比较拥挤，而某些时段又比较空闲，为了缓和这种矛盾，调 用经济杠杆进行调济是很有必要的，因此在基准价的基础上进行一些折扣， 使在上机高峰时费率较高，而在低谷时费率较低。 9 可以对机房中的计算机设置成无卡启动、普通( 即学生需插卡上 机) 、禁用，以适合各种需要。 1 0 对不同类型的上机卡设置不同的费率。随着现在学校中许多资源的 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 社会、半社会化，许多学校的机房对社会开放，但是，对学生和社会人员的 收费标准又不一样，只需给不同的对象发放不同类型的上机卡，再设置不同 的费率即可解决这个问题。 1 1 操作员管理，可以设置不同权限的操作人员，进行不同的操作，如 有的管理人员进行课表管理，有的管理人员专司学生机的监控工作。 1 2 可以对机房设置上机时段，超过这个时段学生不能上机，当然也可 设置成机房全天候开放。 1 3 在对上机i c 卡进行扣费时，应加入这些考虑：学生插卡时一次性 扣除一定费用，这类似于现在电话、出租车行业的方式，并且还可以规定上 机时卡上应至少留有的金额。 1 4 另外还需要考虑的一个问题是，如果网络或服务器瘫痪的话，应不 能影响学生的正常上机，并且扣费也应照常进行，因此应该预先给客户机下 传一个网络中断时的扣费方式、费率等信息。 1 5 可以统计机房的工作量、收费情况等等信息。 1 6 由于这是一种实时性的控制，要求服务器在很短的时间内作出响 应。 3 3 系统的体系结构 这套系统是以计算机网络为硬件基础，利用现在广为采用的、网络通信 事实上的标准t c p i p 通信协议体系来进行工作的。并且，为了不过于消耗网 络资源，采用了u d p 协议来进行网络通信，这样能得到较高的效率，编程也 较简单。 3 3 1 i n t e r n e t 协议集( t c p i p ) i p 协议集作为i n t e m e t 的基本协议集得到了广泛的使用，近年来，由于 互联网的兴起，i p 协议被越来越多的人所熟知。在此，有必要叉开一下话题， 谈一下计算机网络的发展历史。 计算机网络的鼻祖a r p a n e t ( a d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e c t sa g e n c y n e t w o r k ) 是由u s d e p a r t m e n t o f d e f e n s e 赞助的研究网络，通过利用当时的 电话线连接了数百所大学和政府部门。它要实现的目标是只需源端和目的端 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 的计算机在工作，即使是部分子网硬件受到损失，连接也可保持住。这显然 是当时美国国防部希望能在战争打击中继续保持它的军事指挥系统，有意思 的是，原先这一充满了硝烟火药味的企图用在了现今丰富多采的i n t e m e t 上， 有温情脉脉的电子邮件、精彩纷呈的多媒体流、各种各样的广告信息。令人 几乎要窒息于这样广袤的信息海洋当中，这恐怕也是当初设计a r p a n e t 的 研究人员所料不及的吧。 1 ) 网际层( i n t e r n e tl a y e r ) 使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标( 经由不同网 络) ，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此高层必须对分组进行排序。 网际层定义了i p ( i n t e r a c t p r o t o c 0 1 ) ，分组路由和拥塞控制是这里主要的设计 问题。 2 ) 传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) 使源端到目的端主机上的对等实体可以进行会话。它有两个协议： 传输控制协议( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) ，这是一个面向连接的 协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往其它机器。 用户数据报协议( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) ，这是一个无连接协议， 需要高层确保连接的可靠性，但是效率较t c p 高，速度也较t c p 快。 3 3 2 n m u d p 控件 在利用u d p 协议进行通信编程时，无需再自行编写底层的网络通信协议 了，因为在d e l p h i 的集成开发环境中，早已有现成的控件可以使用来实现这 一任务，这也是采用这些r a d 开发工具所带来的好处，充分利用现有软件模 块进行开发，这和软件工程所追求的软件复用观念也是相一致的。 d 。1 p h i 的这一实现u d p 通信协议的控件是位于f a s t n 就熬 控件纂嚣黑器淼它是基素嚣卧，nmudp768 u d p 标 编写的，其目的是使用协议在 ” i n t e r a c t 或i n t r a n e t 上发送和接收数据报文。 1 发送u d p 数据 在你利用u d p 发送数据报文之前，你需要知道你要发送数据的远程主机 和远程端口，因此需要给该控件的r e m o t e h o s t 和r e m o t e p o r t 属性赋值。在进 行实际的数据发送时，你可以应用s e n d b u f f e r 方法来给远程主机发送缓冲区 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 ( 字符数组) 数据，也可以使用s e n