（计算机应用技术专业论文）大容量考试系统性能与关键技术研究.pdf

ab s b 2 c t ab s t r a c t wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f i t t e c h n o l o g i e s a n d i n t e rn e t , w e h a v e g o n e t o a n e p o c h o f in f o r m a t i o n . i n a l o t o f o r g a n i z a t i o n s a n d e n t e r p r i s e s , th e d e p e n d e n c e o n i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e s i s e n h a n c i n g . i n r e c e n t y e a r s , we b t e c h n o l o g y h a s b e c o m e a n e w w a y t o m a n a g e i n f o r m a t i o n w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f i n t e rn e t a n d i n t r a n e t . t h e d e v e l o p m e n t o f we b - b a s e d p ro g r a m h a s b e e n o n e o f t h e m o s t i m p o r ta n t p a r t s o f s o ft w a r e d e v e lo p m e n t . t h e a p p r o p r i a t e d e s i g n o f s y s t e m i s i n t e g r a n t pa r t f o r we b 即p l i c a t i o n . e d u c a t i o n a l t e c h n o l o g y i s t o re c o n s t r u c t e d u c a t i o n a l t e c h n o l o g y b y i n f o r m a t io n t e c h n o l o g i e s d e e p l y . i t p r o m o t e s i n n o v a t i o n a n d d e v e l o p m e n t i n e d u c a t i o n a l fi e l d . e x a m i n a t i o n , a s t h e w a y t o e v a lu a t e t h e e ff e c t o f e d u c a t i o n , h a s c h a n g e d a lo t i n f o r m a n d c o n t e n t . t h e o n l i n e e x a m s y s t e m b a s e d o n i n t e rn e t a p p e a r e d . wi t h t h e w i d e s p r e a d o f t h e o n l i n e e x a m s y s t e m , it n e e d m o r e c a p a c i ty , f a s t e r re s p o n s e a n d s a f e r e n v r m n m - t . t h e p a p e r i n t ro d u c e s t h e c u r re n t w e b - b a s e d o n l i n e e x a m s y s t e m a p p l i c a t i o n fi r s t l y , a n d t h e n a n a ly z e s t h e s e a p p li c a t i o n s . t h e n i t d i s c u s s e s t h e s h o r ta g e i n c a p a c i ty a n d p e r f o r m a n c e b a s e d o n t h e d e e p l y r e s e a r c h . a ft e r t h a t , t h e p a p e r g i v e s t h e r e s o l u t i o n t o b u i l d a l a r g e c a p a c i ty e x a m s y s te m . i d e v e l o p t h e e x a m s y s t e m i n j a v a l a n g u a g e a n d u s e t h e w a y o f o ff - l i n e s y s te m f o r re f e r e n c e , m a k i n g u s e o f c l i e n t m a c h in e , s o t h e s y s t e m c a n a ff o r d m o r e c a p a c i ty , h a s b e tt e r p e r f o r m a n c e , a n d f u r th e r m o re , it a ls o c a n r e d u c e t h e n e t w o r k l o a d妙 d i s c o n n e c t e d o p e r a t i o n s . i fi r s t l y d e v e lo p a w e b - b a s e e x a m s y s t e m i n j a v a . i t is t h e b a s e o f i m p r o v i n g , a n d i a l s o u s e i t t o c o n t r a s t t h e p e r f o r m a n c e o f t w o s y s t e m s . f i n a l l y , i c h o o s e t h e s u i t a b le u s e c a s e s , d e s i g n t h e i n t e g r a t e d t e s t i n g p l a n a n d m a k e t h e t e s t i n g s c r i p t a n d p e r f o r m t h e t e s t i n g o f t w o s y s t e m s w it h a p a c h e j u i c i e r . t h e n i a n a l y z e t h e t e s t i n g re s u l t d a t a k e y wo r d s : o n l i n e e x a m s y s te m , p e r f o r m a n c e t e s ti n g , l a r g e c a p a c i ty , n e t w o r k 1 0 碱 n e t w o r k d e p e n d e n c e 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了 解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电 子版，并采用影印、 缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以 及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门 或者机构送交论文的复印件和电 子版; 在不以 赢利为目 的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动 。 学位论文作者签名: , * -7 年 了 jj ,y 日 经指导教师同 意， 本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书 。 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: 指导教师签名:学位论文作者签名: 易 叫 解密时间:年月日 内 部6 年(最长5 年， 可少于5 年) 秘密1 0 年( 最长1 0 年， 可少于1 0 年) 机密2 0 年( 最长 2 0 年，可少于 2 0年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的 学位论文， 是本人在导师指导下， 进行 研究工作所取得的成果。 除文中已 经注明引用的内容外， 本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、 已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体， 均已 在文中以明 确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名: 年 丁 月 砷 日 第一章 引言 第一章 引言 第一节 研究背景 被称为信息时代的今天，网络应用越来越深入到我们的生活当中。据中国 互联网 信息中 心 第 1 9 次中国 互联网 络发展状况统计报告g 提供的数据， 截 止到2 0 0 6 年底，我国网民人数达到了1 . 3 7 亿。电子商务、电子政务、 b b s 等各 种基于w e b 的应用系统被大量的开发并加以实际应用。 而伴随着i n t e r n e t 和w o r ld w i d e w e b ( w w w ) 的普遍使用， 人们也对使用这 种新的 媒介进行远程教育( d i s ta n c e e d u c a ti o n ) 产生了 很浓厚的兴 趣i7 , 7 . 信息化 社会对教育提出了新的 要求， 教育的终身化、 全球化和高 效化使基于i n t e rn e t 的 多媒体远程教学成为现代教育技术的一个重要研究领域。 “ 信息高速公路，的建 立将对学校的教育观念、教学内容、教学方法乃至整个教育结构产生重大而深 刻的影响“ ， . 作为衡量教学效果的考试， 其形式与内 容也发生了巨 大的变化， 基 于i n t e r n e t 的远程考试系统应运而生。 考试作为教育的重要环节，它具有非常重要的鉴定和选拔作用。通过考试 可以对应试者的知识、能力水平的发展和智力差异等诸多方面做出比较全面、 正确的评价，以作为鉴定和选拔人才的依据。 随着远程教育的发展， “ 考试”作为检验教育成果的重要手段，也在发生着 革命性的变化。 从本世纪初开始用纸和笔的考试( p e n 客户端组件作为浏览器控件， 在考试中与中间件服务器进行信息的交互。 系统客户端组件自 动下载和升级， 并且使得考生可以 通过客户端组件使用m s - o ff i ce来进行考试。 这个系统依照微 软 d c o m标准开发，因此具有d c o m系统的优点。但是存在的不足就是依然 第一章 引言 不能在考试期间脱离网络， 不能避免考生通过网络进行作弊。 )ml技术的出现， 使得数据表示方式有了更大的空间， 也使得w e b 应用的 数据访问可以通过x ml来进行，减少对数据库的操作。以x ml作为试题存储 方式的 在线考 试系统也应 运而生. 在m a s a h i r o y a m a m o t o 构 建的 系统中 【23 1 ， 教师 构建试题， 将试题存储在x m l文件中。 考试过程中， 当考生通过浏览器请求试 题页面时， 试题页面通过x s l t 技术解析x m l 文件加载试题， 不用进行数据库 访问， 可以有效提高系统容量， 减少试题页面执行的时间。 而使用x s l t的服务 器 端解析 无疑会 加大， j e b 服 务 器的 压 力。 另 外在s e n a y i c a t k a s 等人实 现的 系统 中 124 1 ， 也采 用了x m l 作为 试题的 存储 方式， 解析 技术 使用的 是m s x ml 和d o m , 同样可以减少页面执行时间，但是这个技术在解析x ml文件前需要加载x ml 文件， 对于比较大的x ml 文件来说， 载入时间可能会比较长， 会对考试产生影 响。 第四节 作者的主要工作 作者在课题的研究期间，系统研读了国内外大量的相关文献资料。收集了 丰富的基于w e b 的在线考试系统实现以及其他类型的w e b 应用开发实现， 对它 们进行了比较深入的分析和研究。结合目 前的w e b 应用以及在线考试系统的发 展情况，针对己 有的基于w e b的在线考试系统在容量和性能方面的某些不足之 处提出了改进方案，设计并实施了大容量考试系统。大容量考试系统使用 j a v a 语言，更多的利用了客户端的处理能力，使得在线考试系统可以得到更好的应 用。 为了 对改进的效果进行判断， 作者首先使用j a v a 语言采用常用的 解决方式 开发了一个基于w e b 的在线考试系统， 用于作为研究改进和参考对比的基础。 在这个参考系统之上，根据提出的解决方案有针对性的对系统进行了改进， 将 其改造成为大容量考试系统。 最后，为了 验证对系统的改进是行之有效的，作 者制定了完整的性能测试方案，选择合适的测试用例，依据测试用例编写了测 试脚本， 并 使用成熟的 开 源测 试工具a p a c h e j m e t e r 对两 个系 统分 别 加以了 测试， 并根据得到的测试数据，对测试的结果进行了分析。 第一章 引言 第五节 论文结构 本论文主要分为 “ 引言” 、“ 在线考试系统概述” 、 “ 在线考试参考系统的设 计与实现” 、 “ 大容量考试系统研究与实现” 、 “ 系统性能测试与结果对比 分析” 几个部分。 第一章“ 引言” 部分主要介绍了课题的 研究背景，对当前在线考试系统的 发展状况进行了分析，指出了目 前普遍应用的在线考试系统中存在的一些问题 和本文研究的意义，并阐述了论文基本的研究思路。 第二章 “ 在线考试系统概述” 主要介绍了 现有的在线考试系统中主要采用 的总体结构和开发技术，对其进行了对比分析，并扼要介绍了如何对在线考试 系统进行性能测试以及其中所要解决的难点。 第三章“ 在线考试参考系统的设计与实现” 分析了 在线考试系统的基本功 能，参考当前普遍采用的系统结构对参考系统进行了总体的设计，并描述了实 现参考系统所用到的技术以 及实现。 第四章 “ 大容量考试系统研究与实现”对现有的在线考试系统存在的一些 问题进行了分析，对这些问题进行了深入思考，给出了设计实施大容量考试系 统的解决思路和相应的具体解决方案。 第五章 “ 系统性能测试与结果对比 分析” 根据在线考试系统的特点以 及参 考系统与大容量系统之间的差异，设计了完整的性能测试方案，并使用测试工 具进行了测试，最后根据对参考系统和大容量考试系统分别测试得到的结果， 进行了分析。 第六章 “ 论文工作总结与展望”对全文进行了归纳总结，对今后的工作进 行了展望。 第二章 在线考试系统概述 第二章 在线考试系统概述 在线考试系统的结构一般有c / s 和b / s 两种，这两种结构的技术特点比较 如下: 第一节 在线考试系统结构 2 . 1 . 1 c / s 结构 c / s结构，即 c l i e n t / s e rv e r ( 客户机/ 服务器) 结构，是大家熟知的软件系统 体系结构，通过将任务合理分配到c li e n t 端和 s e r v e r 端，降低了系统的通讯开 销，可以充分利用两端硬件环境的优势。早期的软件系统多以此作为首选设计 标准。 服务器通常采用高性能的p c 、 工作站或小型机， 并采用大型数据库系统， 如。 r a c le , s y b a s e . i n f o r m ix 或s q l s e rv e r 。 客户 端需 要安 装专 用的 客 户 端 软 件. c / s 的优点是能充分发挥客户端pc 的处理能力， 很多工作可以在客户端处 理后再提交给服务器。对应的优点就是客户端响应速度快。 缺点主要有以 下几个: . 系统资源浪费. 因为 满足不了 客户端跨平台的要求。 一般来说， 客户端 的操作系统是不同的，与此对应的客户端程序也是不同的。 但是，为每 一种操作系统设计一个客户端程序是不现实的。 而要求客户放弃已 有的 操作系统来购买一新的操作系统会使客户付出很大的代价。 . 管理、 维修费用高， 难度大。由 于客户端要安装许多大量的应用程序， 当用户的规模达到一定数量后， 应用系统的安装、 调试和维护的工作量 就急剧增加， 这将使以 后的管理十分困 难。 . 系统缺乏灵活性、且扩展功能差。客户器/ 服务器系统需要对每一应用 独立开发应用程序， 业务与功能的改 变、 软硬件的升级都需 要应用程序 的重新编写。 第二章 在线考试系统概 述 2 . 1 . 2 b / s 结构 b / s 结构， 即b r o w s e r / s e r v e r ( 浏览器/ 服务器) 结构， 是随着i n t e r n e t 技术的 兴起，对 c / s结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，客户机上只要 安装一 个浏览器( b r o w s e r ) ， 如n e t s c a p e n a v i g a t o r 或i n t e r n e t e x p l o r e r ， 服务器 安装o r a c l e , s y b a s e , i n f o r m i x 或 s q l s e r v e r 等数据库. 浏览器通过， j e b s e r v e r 同数据库进行数据交互。 用户界面完全通过www浏览器实现，一部分事务逻 辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3 - ti e r 结构。 b / s 结构， 主要是利用了 不断 成熟的w w w浏览 器技术， 结 合浏览器的多 种 s c r i p t 语言( v b s c r i p t , j a v a s c r ip t 等 ) 、 j a v a a p p le t 和a c t i v e x技 术， 用通用浏览器就 实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一 种全新的软件系统构造技术。 b / s 最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。 只要有一台能上网的电 脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展也非常容易。 两种结构的对比如下表所示: 表 1 . 1 c / s 与b / s 结构比 较 比较内容c l i e n t / s e rve rb r o w s e r / s e r v e r 安装专门的客户端软件 需要安装专门的客户端 软件 只需要有浏览器 系统的可维护性系统维护复杂系统维护代价较小 系统功能可扩展性系统扩展性较差具有良好的系统扩展性 经过对比， 结合在线考试本身的特性， 因此选择在构造系统的时候选择b / s 方式，构造 we b 应用程序。 第二节 在线考试系统应用技术 目 前的在线考试系统基本上都采取了 上文论述的b / s结构，因此本节中主 要介绍在开发w e b 应用程序时应用的相关技术。 2 . 2 . 1客户端技术 w e b 应用程序是一种典型的分布式应用架构。 w e b 应用中的每一次信息交换 第二章 在线考试系统概述 都要涉及到客户端和服务端两个层面。 因此， w e b 开发技术大体上也可以 被分为 客户端技术和服务端技术两大类。 w e b 应用程序客户端的主要任务是展现信息内 容， 提高用户的互动性。 常用 的客户端技术有: . 脚本语言:脚本语言可以被嵌入到h t m 4 . 文件之中。通过脚本语言可以 做到回应使用者的需求事件而不用任何的网络进行信息的传输，用户在操作时， 不用经过传给服务器端( s e r v e r ) 处理，再传回来的过程，而直接可以被客户端 ( c li e n t ) 所处 理. 常用的 脚本 语言有j a v a s c r i p t 和v b s c r i p t 两 种. . j a v a a p p l e t : j a v a a p p le t 可以 翻译为j a v a小 应用程序， j a v a a p p l e t 就是用 j a v a 语言编写的这样的一些小应用程序，它们可以 直接嵌入到网页中， 并能够产生特殊的效果，带给用户更加丰富的功能和体验。 . a c t i v e x : a c t i v e x组件实际上是指一些可执行的代码或一个程序， 比 如 一个. e x e , . d l l 或. o c x文件， 通过a c t i v e x技术， 程序员就能 够将这些可复 用的软件组装到应用程序或者服务程序中去，嵌入到网页中，随网页传送到客 户的浏览器上， 并在客户端执行。 通过编程， a c t i v e x控件可以与w e b 浏览器交 互或者与客户交互。 2 . 2 . 2服务器端技术 w e b 应用程序的服务器端可以为用户提供丰富的服务。 常用的服务器端技术 有以下几种: . p h p : p h p 语言将h t m l代码和p h p 指令合成为完整的 服务端动态页 面，we b 应用的开发者可以用一种更加简便、快捷的方式实现动态we b 功能。 . a s p : a s p 技术需要结合m i c r o s o ft 的i i s 服务器应用， 使用是我们熟悉 的v b s c r i p t 和j a v a s c r i p t 作为开发语言. . j s p + s e r v l e t : j s p 和 s e r v l e t 的组合( 还可以加上j a v a b e a n 技术) 让j a v a 开发者同时拥有了 类似c g i 程序的 集中 处理功能 和类似p u p的h t m l嵌入功 能。目 前，在各种操作系统平台下均有很多的应用服务器可以支持其运行。因 此，这种技术也拥有了跨越平台的优势。 随着大规模企业级应用的出现，为了 适应这种应用开发的各种复杂需求， 为了给最终用户提供更可靠、更完善的信息服务，两个最重要的企业级开发平 第二章 在线考试系统概述 台 - 一 - j 2 e e 和. n e t 在2 0 0 0 年前后分别诞生。 j 2 e e是纯粹基于j a v a 的解决方案， 以s e r v l e t , j s p 和e j b三大技术为核心。 经过多年发展， j 2 e e 体系及相关的软件产品已 经成为了w e b 服务端开发的一个 强有力的支撑环境。 m i c r o s o ft的. n e t平台是一个强调多语言间交互的通用运行环境，不但为 w e b服务端应用提供了一个支持多种语言的、通用的运行平台，而且还引入了 a s p . n e t 这样一种全新的， l e b 开发技术。 由于在线考试系统的发展，功能服务也变得愈加复杂，因此这两种开发平 台也越来越多的出现在在线考试系统的开发当中。 2 . 2 . 3开发框架 随着 w e b应用的日 益复杂，单纯依靠某种技术多半无法达到快速开发、快 速验证和快速部署的最佳境界。研究者开始尝试着将己 有的w e b 开发技术综合 起来，形成完整的开发框架或应用模型， 并以 此来满足各种复杂的应用需求。 基于j a v a 的s t r u t s 和s p r i n g 都是 其中的 代表. s t r u ts 是一个基于s u n j 2 e e 平台的开 源开发框架， 用于开发基于模型( m o d e l ) 一视图( v i e w ) 一 控制器( c o n t r o l l e r ) ( m v c ) 模式的 应用架构， 是利用j a v a s e r v l e t 和j s p 构建w e b 应用的一项非常有用的技术。 s t r u t s 能充分满足应用开发的需求， 简单易用，敏捷迅速。 s p r in g是一 个基 于i o c和a o p 的 构 架多 层j 2 e e 系统的 开 源框架， 是 为了 解决企业应用程序开发复杂性而创建的. 框架的主要优势之一就是其分层架构， 分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为 j 2 e e应用程序开发提供集成的 框架。 2 . 2 . 4数据库连接技术 对于一个 w e b应用来说， 访问 数据库是必不可少的 一个环节。 在线考试系 统也是如此。 针对不同的w e b 应用服务 器端技术， 数据库连接技术也有所不同。 主要有以 下几种: . o d b c : o d b c ( o p e n d a t a b a s e c o n n e c t iv it y ， 开 放数 据 库 互 连 ) 是 微 软 公 司开 放服务结构( wo s a . w i n d o w s o p e n s e r v i c e s a r c h i t e c t u r e ) 中有关数据库的一 第二章 在线考试系统概述 个组 成部 分， 以x / o p e n 和 i s o / i e c的 调用级 接口( c l i ) 规范 为 基 础， 并提供了 一组对数据库访问 的标准a p i ( 应用程序编程接口 ) . 这些a p i 利用s q l 来完成 其大部分任务. o d b c 本身也提供了 对s q l 语言的支持， 用户可以 直接将s q l 语句送给 o d b c 。一个基于 o d b c的应用程序对数据库的操作不依赖任何 d b ms ，这就使得使用 o d b c访问数据库的应用程序，在不改变原有代码的情 况下，更换数据库。 . a d o : a d o ( a c t i v e x d a t a o b j e c t s ) 是 一组由 微软 提供的c o m组件。 a d o建立在微软所提倡的c o m体系结构之上， 它的所有接口 都是自 动化接口， 因 此 在c 什、 v s u a lb a s i c . d e l p h i 等支持c o m的 开 发语言中 通过接口 都可以 访 问到a d o . a d o通过使用o l e d b这一新技术实现了以 相同方式可以访问 关 系数据库、文本文件、非关系数据库、索引服务器和活跃目 录服务等的数据， 扩大了 应用程序中可使用的数据源范围， 从而成为微软整个c o m战略体系中 访 问数据源组件的首选，是o d b c的替代产品。a s p中 常用的数据库访问方式采 用的就是a d o . . a d o . n e t : a d o . n e t 是对a d o一个跨时代的改 进， 它提供了 平台 互 用性和可伸缩的数据访问。由于传送的数据都是x ml 格式的， 因此任何能够读 取x m l 格式的应用程序都可以 进行数据处理。 事实上， 接受数据的组件不一定 要是a d o . n e t 组件，它可以是基于一个m i c r o s o ft vis u a l s t u d i o 的解决方案， 也可以是任何运行在其它平台上的任何应用程序。 . j d b c : j d b c是j a v a 与数据库的接口 规范，定义了 一个支持标准s q l 功能的通用低层的应用程序编程接口( a p i ) . j d b c本身是一个产品的商标名， 但它也 可被看作为“ j a v a d a ta b a s e c o n n e c t i v i ty ( j a v a 数据库连接 ) ” . 它由 一组用 j a v a 语 言编写的 类与 接口 组成. j d b c 同 样是基于x / o p e n 的s q l 调用级接口 ， j d b c的 设计在思 想上 沿袭了o d b c ，同 时在其主 要 抽象和s q l c l i 实 现上也 沿袭了o d b c ， 这使得j d b c容易被接受。 j d b c 保持了o d b c的基本特性， 也 独立于特定数据库。 使用相同 源代码的应用程序通过动态加载不同的j d b c 驱动 程序， 可以 访问 不同的d b m s . . h i b e r n a t e : h i b e rn a t e 是一个开 源o r m( o b j e c t - r e l a t i o n m a p p i n g ， 对象 关系映射) 框架，通过对j d b c a p i 进行轻量级的对象封装从而实现对j a v a对 象持久化的，使得) a v a 程序员 可以 随心所欲的使用面向 对象编程思维来操纵数 据库. h i b e r n a t e 将我们在j a v a 类里使用的h q l 语句转换为s q l 语句， 利用j d b c 第二章 在线考试系统概述 驱动进而操作数据源，完成数据的增、删、改、查等操作。h i b e rn a t e可以应用 在任何使用 j d b c的场合，既可以在 j a v a的客户端程序实用，也可以在 s e r v l e t 月s p 的w e b 应用中使用，最具革命意义的是， h i b e r n a t e 可以在应用e j b 的j 2 e e 架构中取代c mp ， 完成数据持久化的重任。 2 . 2 . 5 x m l x m l 是 可扩展 标记 语言( e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e ) 的 缩写， 它是一 种可 以用来创建个性化标记的标记语言。x ml 语言对信息的格式和表达方法做了 最 大程度的规范， 应用软件可以按照统一的方式处理所有x m l信息。 x ml同样 可以 用于建立多层w e b 应用。其优势在于: . 集成不同数据源: x ml文档可以用来描述包含在不同 应用的数据，从 w e b 页面到数据库记录等， w e b 应用的中间层服务程序将这些用x m l 表示的数 据组合起来，然后提交给客户端或者下一步的应用。x ml 还提供了客户端包含 机制，可以将多个来源的数据集成在一个文档内显示。 . 本地计算: x m l 数据传输到客户端后， 客户端可以 利用x m l 分析器对 数据进行解析和操作，在完成系统所需功能的同时，合理分配客户端和服务器 的负荷。 . 数据的多种显示: x m l 将内容与表现分离， x m l 只描述数据的结构和 语义，显示外观则通过样式单文件( c s s或x s l ) 进行描述。因此，只需在显示 时配置不同的样式单，即可实现多种显示效果。 第三节 在线考试系统性能测试 2 . 3 . 1测试内容 w e b应用程序的 主要 优点是:它允许多 个用户同时访问系统资源;多个用 户可以同时请求不同的服务，并获得系统的访问 权。 对多个用户的支持是每个 w e b应用程序取得最大成功的关键，因此评价一个系统在用户活动高峰期执行 重要功能的能力是一个重要的问题。对于基于 b / s的在线考试系统来说，对一 定规模的考生的稳定支持也是其能否被成功运用的重要问题。 第二章 在线考 试系 统概 述 2 . 3 . 2技术难点 对多 层结构的w e b 应用程序进行性能 测试的时候， 测试人员面临 着许多 技 术方面的挑战。下面陈述的所有困难都应该在性能测试过程中通过采用适当的 方法， 选择合适的工具集来解决国。 1 .测量 在性能测试中，必须通过测量收集一系列的数据，作为系统分析的基础。 测量的准确性直接影响到数据的准确性。另外，在尽量不影响系统运行的情况 下，对相关信息进行测量是非常困难的。在实际的运行环境中是不允许存在任 何对系统产生负面影响的因素的。所以，测量工具必须将其对系统资源的开销 降到最低点。 2 .网络延迟 响应的 延迟可能是由 于网络阻塞，也可能 源于系统瓶颈。这使得测试人员 很难准确的定位出响应延迟的原因。 在i n t e r n e t 网络环境下的b / s 应用系统很难 被准确建模的原因，很多时候都是出于此的。 所以，在进行性能测试的时候， 需要选择干净的网络环境。 2 . 3 . 3测试方法 针对不同的应用类型和侧重点，目 前主要有3 种 we b 应用程序的性能测试 方法2 6 ) . 虚拟用户方法:通过模拟真实用户的 行为来对被测程序( a p p l i c a t i o n u n d e r t e s t , a u t ) 施加负载，以 测量a u t的性能指标值，如事务的响应时间、 服务器的吞吐量等。它以真实用户的 “ 业务处理厅( 用户为完成一个业务而执行 的一系列操作) 作为负载的基本组成单位，用 “ 虚拟用户”( 模拟用户行为的测 试脚本) 来模拟真实用户。一些负载测试工具支持该方法，可用较少的硬件资源 模拟成千上万个虚拟用户同时访问a u t ， 并可模拟来自 不同e p 地址、 不同浏览 器类型以 及不同网 络连接方式的请求，同时可实时监视系统性能指标， 帮助测 试人员分析测试结果。 . w u s 方法: 基于“ 网 站使用签名( w e b s i t e u s a g e s i g n a t u r e , wu s ) ”的 概念来设计测试场景，强调建立真实的负载。wu s 的提出是为了衡量测试负载 和真实负载之间的接近程度，它是一系列能全面刻画负载的参数和测量指标的 第二章 在线考试系统概述 集合，包括每小时浏览的页面数/ 点击数、平均访问持续时间、每次访问平均浏 览的页面数/ 点击数以及页面请求分布等。这些参数值可以从日 志文件中得到。 同时也包括一些影响负载的客户端变量，如用户对网站的熟悉程度、对延迟的 忍耐程度和客户端连接速度等。经常被访问的路径作为负载的组成单位。该方 法认为，只有当测试中的wu s 和实际应用中的wu s 基本相符时，测试才是有 效的。 . 对象驱动方法:基本思想是将a u t的行为分解成可测试的对象。对象 可以是链接、命令按钮、列表框、消息、图像、可下载的文件、音频等。对象 定义的粒度取决于应用程序的复杂性。一个 we b页可以用对象来递归定义，性 能测试的过程也就变为测试每个对象或某些对象的集合，这些对象的行为作为 负载的组成单位。 根据在线考试系统的特点，通常选择使用虚拟用户的方法对其进行测试。 2 . 3 . 4性能测试过程的细化 细化整个性能测试过程包括如下几个步骤团: 1 .定义用户使用特征:这是工作负载必须考虑的问题之一。对系统性能的 影响很大，因此设计性能测试时应该慎重考虑。 2 .定义可接受的性能:确定可接受的性能时一个非常主观的过程。软件开 发工程师普遍认定 “ 8秒钟原则” ， 也就是说用户从提出 请求到得到响应能忍受 的时间长度是8 秒钟. 3 .确定系统容量最大值:进行性能测试的目的是获得可接受的响应时间内 支持的服务吞吐量，而同时将主机平台的总消耗成本降到最小。性能测试中的 第一步是为系统设置负载目 标。 这些目 标应该定量为最大值: 用户在系统每秒钟内的最大交互能力。 该值表示系统每秒钟内能够处理 用户交互的最大量。 并发用户会话的最大量。 该值表示系统在给定时间内 处理用户会话的最 大量。 4 .编制测试计划:根据需求和所需采用的测试方法编制可行的测试计划， 详细描述测试需求，测试目 标，测试工具，测试进度，测试资源等，作为测试 活动的指南;性能测试的目的主要体现在:以真实的业务为依据，选择有代表 第二章 在线考试系统概 述 性的、关键的业务操作设计测试案例，分析系统性能表现。通过模拟成百上千 个用户，重复执行和运行测试，可以确定性能评价并优化和调整系统环境配置。 测试的基本策略是自 动负载测试，通过在一台或几台p c 机上模拟成百或上千的 虚拟用户同时执行业务的情景，对应用程序进行测试，同时记录下每一事务处 理的时间、应用服务器峰值数据、数据库状况等。通过可重复的、这是的测试 能够彻底的测试出 应用系统的性能以及容量，确定问题所在从而优化系统性能. 5 .设计测试场景: 创造有代表性的测试场景是性能测试的一个重要组成部 分。测试场景指的是性能测试的测试用例，它的可执行形式是测试脚本。测试 场景的设计不当会造成测试结果的偏差。设计测试场景的关键就是使其能代表 w e b 应用系统在显示中的真是使用情况.通常遵循以 下几个原则: 测试场景中事务类型的组合要反映实际当中的真实情况: 测试执行的速度应反映实际当中真实用户执行活动的速度; 对于每种事务都应该有真实的测试数据; 根据以上原则， 将设计测试场景分为 3个步骤:确定要自 动执行的事务组 合;确定测试负载;定义每个事务的详细步骤: 一、确定要自 动执行的事务组合 在这个步骤中应当给出 测试中要自 动执行的事务清单。试图执行所有的事 务是困难的和费时的，经验表明应当选择执行那些执行频率高，给w e b 应用服 务器和数据库服务器带来较大负载或风险代价大的事务。 二、 确定测试负载 用户在访问w e b 应用系统时，会表现出一定的特征。 如每个用户的访问都 会持续一段时间， 在这段时间内 执行某些操作。 所有用户的操作构成了整个w e b 应用系统的负载。在w e b 应用系统的性能测试中，需要有代表性的负载模型。 这样一个模型能够表示性能分析所需要的用户请求过程， 而且这样的模型能够 简化分析工作，同时它也决定着整个测试结果的准确性和可靠性。 三、定义每个事务的详细步骤 为每个事务详细定义各个步骤，并为每个步骤确定输入数据，以 便为后面 的脚本开发等阶段提供详细的文档。 6 .建立测试环境 确定w e b 应用系统运行的w e b 服务器和数据库服务器， 使用所需的所有参 数和配置，部署 w e b 应用系统。配置测试环境是测试实施的一个重要阶段。测 第二章 在线考试系统概述 试环境的适合与否，会严重影响测试结果的真实性和正确性。另外，为了收集 到测试数据， 测试环境必须是可控制的。测试环境包括硬件环境和软件环境， 硬件环境是指测试必须的服务器、客户端、网络连接设备所构成的环境;软件 环境是指被测试的 w e b应用系统运行时的操作系统、应用服务器、数据库软件 构成的环境。 一个充分准备好的测试环境有三个优点:一个稳定、可重复的测试环境， 能够保证测试结果的正确:保证达到测试执行的技术需求;保证得到正确的、 可重复的以及易于理解的测试结果。 7 .开发测试脚本 通过系统测试工具，可以生成测试脚本。测试脚本中记录了系统中客户端 向服务器端发出的请求信息。 8 .运行测试场景 当准备好测试案例与测试脚本后，就可以运行性能测试了。有时，还需要 根据运行情况，增加或减少并发的进程。在测试运行时，要对一些结果进行自 动的记录。 9 .确定容量限制 当一种资源已 调整到最大容量后，系统的容量限制决定了最大用户量。其 余系统资源可从最大量下降到支持最多用户至少所需的数量。 1 0 .分析性能测试结果 性能测试运行结束后，把所有记录的数据汇总并记录到文件中能得到结论。 可以使用一些图形来比较、观察测试结果。必须对测试结果进行分析，才能得 到结论。 第三章 在线考试参考系统的设 计与实 现 第三章 在线考试参考系统的设计与实现 设计并实施在线考试参考系统的目的，在于根据实际的项目 需求，开发一 个功能完善的考试系统。 这个考试系统是作为研究改进的基础，根据提出的方 案， 会对该系统加以改进。 而且这个考试系统会作为测试衡量的标准，与改进 后的考试系统进行容量与性能等方面的对比。 第一节 在线考试参考系统的设计 3 . 1 . 1在线考试参考系统综述 这个在线考试参考系统是以电子商务作为考试科目的。在线考试的主要流 程如下: 1 .考生注册 考生根据其所考科目以 及报名点，由管理人员通过考试管理系统为考生进 行报名登记，填写身份相关的详细信息，并确认考试密码.考试管理系统接受 考生报名后，为考生建立考生信息档案，并为考生分配考号。 2 .生成试卷 由教师通过考试管理系统，从题库中抽取部分的试题，组成考卷。题库和 生成的试卷均存储在数据库中。 3 .参加考试 考生按准考证指定的时间和地点准时参加考试，考试通过网络进行。考生 输入系统分配的考号以及考生个人设定的考试密码，登录到在线考试系统。在 线考试系统根据数据库中的信息， 选择相应的试卷，并将试卷框架发送给考生。 考生通过点击各个小题，看到题目，在做答后，点击按钮提交答案。同时，考 生可以 随时查看整份试卷以 及相应的答题情况。同时考生可以 修改 考试密码。 4 .判卷评分 教师在考试管理系统中选择需要进行判卷的试卷号，由系统自 动完成客观 题的评分工作，然后教师再手动完成主观试题的评分工作。 第三章 在线考试参考系统的设计与实现 其中，整个流程除去考生参加考试这一步，其余流程都是通过考试管理系 统来完成的。考试管理系统使用c s 结构，另有一个功能简化的b s 版本，便于 用户使用。这里只对考试系统进行研究，管理系统就不详加介绍了。 3 . 1 . 2系统总体结构设计 一个良 好的设计应该既具有对问题的针对性，也充分考虑到对将来问题和 需求由 足够的通用性。 通过上文对在线考试系统的分析，决定按照其所需完成 的功能分为登录模块，考试相关模块，考生密码修改模块等三个模块: 登录模块: 根据考生输入的考号和密码， 判断该考号是否经过了 注册， 判断 输入的考号和密码是否相符， 判断该考生是否允许进行这场考试。 考试相关模块: 处理考生在考试当中的所有请求， 包括获取试题结构， 获取 各个试题题目，提交答案，浏览整份试卷。 考生密码修改模块:便于考生修改个人的考试密码。 这样进行划分的目 的在于:( 1 ) 基本功能模块开发简单明 确， 基本功能模块 完 成后， 只需 要组装起 来就