蔣 帥， 陳 光， 任卓君

(東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 上海 201620)

0 引 言

近幾年，基于Internet的遠(yuǎn)程教育及網(wǎng)絡(luò)教育得到了蓬勃的發(fā)展，各種遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)相繼誕生。目前很多遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)存在一個(gè)共同的問題：就是大多數(shù)教學(xué)均以視頻或課件的形式進(jìn)行，這種教學(xué)方式更適合于理論為主的教學(xué)，而對于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程特別是理工科教學(xué)來說，還遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，因而迫切需要一種遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來提高網(wǎng)上實(shí)踐教學(xué)的能力[1-5]。

遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)是一個(gè)嶄新的概念，是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步而產(chǎn)生的一種嶄新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，例如，新加坡國立大學(xué)(NUS)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室允許用戶通過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享[6]。針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這門課程,東華大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)課題組自主研發(fā)了基于B/S模式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生用戶通過本機(jī)web瀏覽器自主登錄該平臺(tái)，遠(yuǎn)程訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)際實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是有限的，如何合理地進(jìn)行資源分配就顯得尤為重要，本文針對這一實(shí)際需求，為了能更好、合理的進(jìn)行資源的調(diào)度與分配，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線預(yù)約功能。

1 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 硬件構(gòu)架

本網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的拓?fù)淙鐖D1所示，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)來訪問實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，首先要通過VPN的權(quán)限認(rèn)證[7-8]。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)后，遠(yuǎn)程服務(wù)器給學(xué)生分配所能訪問的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、路由器、以及攝像頭)。交換機(jī)、路由器主要是學(xué)生做網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備，攝像頭把網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給學(xué)生。該遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝載在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，起到對實(shí)驗(yàn)室資源的管理與分配作用。

圖1 平臺(tái)硬件組成

1.2 軟件構(gòu)架

開發(fā)平臺(tái)選擇Microsoft Visual Studio 2008(VS2008)，采用C#作為開發(fā)語言[9-12]。C#語言是.NET的平臺(tái)的母語。它的定義主要從C和C++繼承而來。它是一種最新的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。C#結(jié)合了Microsoft的C++語言結(jié)構(gòu)體，能夠被轉(zhuǎn)換成Web服務(wù)，允許任何操作系統(tǒng)上運(yùn)行的任何語言通過Internet被調(diào)用。這樣既保證了操作系統(tǒng)的獨(dú)立性，也保證了語言本身的獨(dú)立性。由于.NET強(qiáng)大的類庫支撐以及VS2008代碼視圖相分離的編程模式，使得基于C#開發(fā)工作變得簡單，大大縮短了研發(fā)周期。涉及到數(shù)據(jù)操作，選用數(shù)據(jù)庫Microsoft SQL Server 2005，來進(jìn)行數(shù)據(jù)的跟蹤訪問、存取和分析[13]。

2 在線預(yù)約功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)思路

在線預(yù)約的設(shè)計(jì)流程如圖2所示，其基本思想是：在登錄遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)前，要進(jìn)行時(shí)間、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的預(yù)約，即學(xué)生首先通過web瀏覽器進(jìn)行VPN認(rèn)證，然后登錄該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的預(yù)約界面并查看“查看實(shí)驗(yàn)室預(yù)約情況”，參考當(dāng)前預(yù)約狀況，找到空閑時(shí)間段，避免實(shí)驗(yàn)高峰，然后進(jìn)行預(yù)約。預(yù)約的內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。點(diǎn)擊執(zhí)行預(yù)約按鈕，如果提示預(yù)約成功，學(xué)生就可以在預(yù)約的時(shí)間內(nèi)登錄平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。否則，預(yù)約失敗重新進(jìn)行預(yù)約。

本文所要實(shí)現(xiàn)的在線預(yù)約是智能化的，并不需要管理員參與其中。這樣就釋放了管理員這一角色，節(jié)省了管理的精力。要實(shí)現(xiàn)這一功能，涉及到復(fù)雜的預(yù)約沖突檢測，這將在下文詳細(xì)闡述。

圖2 在線預(yù)約設(shè)計(jì)流程圖

列名數(shù)據(jù)類型允許空idint主鍵非空snumbernvarchar(50)可空equipmentnvarchar(50)可空econtentnvarchar(50)可控stimedatetime可空etimedatetime可空

2.2 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的在線預(yù)約功能，必須對學(xué)生學(xué)號(hào)、時(shí)間段、機(jī)柜等數(shù)據(jù)搭建數(shù)據(jù)庫，便于存取、查詢及分析。本文中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用了Microsoft SQL Server 2005。該數(shù)據(jù)庫命名為newmanagement，其數(shù)據(jù)表Ms_order如表1所示：數(shù)據(jù)列id為數(shù)據(jù)庫自動(dòng)生成的編號(hào)，增量設(shè)為1，數(shù)據(jù)列snumber存放預(yù)約學(xué)生的學(xué)號(hào)，數(shù)據(jù)列econtent存放預(yù)約的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，數(shù)據(jù)列equipment存儲(chǔ)預(yù)約實(shí)驗(yàn)機(jī)柜信息，數(shù)據(jù)列stime、etime分別存儲(chǔ)預(yù)約的開始、結(jié)束時(shí)間，以此來確定預(yù)約的時(shí)間段。

2.3 預(yù)約信息存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文用自定義的database類中的Do_Insert()方法來實(shí)現(xiàn)將學(xué)生的預(yù)約信息插入到數(shù)據(jù)庫newmanagment的Ms_order表中，首先在database類中定義個(gè)數(shù)據(jù)庫連接字符串 connstring，用來連接數(shù)據(jù)庫，在Do_Insert()方法體內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)連接對象conn，用來打開數(shù)據(jù)庫連接，接著創(chuàng)建Sqlcommand對象實(shí)例，執(zhí)行該對象下ExecuteNonQuery()方法[14-15]，來執(zhí)行數(shù)據(jù)庫更新操作，把學(xué)生的預(yù)約信息錄入到如表1 所示的數(shù)據(jù)表中。主要代碼如下：

public class database

{ string connstring = "server=localhost;user id =***;password=***;database=newmanagement";

public static void Do_Insert(string sql)

{

SqlConnection conn = new SqlConnection();

conn.ConnectionString = connstring;

conn.Open();

SqlCommand cmd = new SqlCommand(sql, conn);

cmd.ExecuteNonQuery();

conn.Close();

}

2.4 預(yù)約沖突檢測的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)在線預(yù)約的智能化，后臺(tái)預(yù)約沖突的判斷與檢測必不可少。其邏輯流程圖如圖3所示，這里，經(jīng)過多種邏輯判斷的嵌套，解決了預(yù)約沖突問題。

圖3 沖突檢測邏輯流程圖

在設(shè)計(jì)過程中，預(yù)約的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)機(jī)柜信息可用DropDownList控件來實(shí)現(xiàn)菜單式的選擇。在線預(yù)約功能的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是預(yù)約實(shí)驗(yàn)的時(shí)間段，在預(yù)約時(shí)間選擇方面，有以下三條規(guī)則：

(1) 實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間為早上八點(diǎn)到下午五點(diǎn)，學(xué)生預(yù)約的時(shí)間必須在這范圍內(nèi)。

(2) 預(yù)約的時(shí)間格式必須正確。預(yù)約的結(jié)束時(shí)間與開始時(shí)間必須在同一天，預(yù)約的時(shí)間必須在當(dāng)前時(shí)間之后，預(yù)約的開始時(shí)間必須小于結(jié)束時(shí)間，否則系統(tǒng)會(huì)給出報(bào)錯(cuò)提醒。

(3) 實(shí)驗(yàn)室資源有限，所以設(shè)定預(yù)約機(jī)制，每個(gè)學(xué)生每天只能預(yù)約一次。

實(shí)驗(yàn)時(shí)間的選擇采用datetimepicker控件，基于jquery技術(shù)結(jié)合日歷控件和slider控件，定義小時(shí)滑動(dòng)條大小為24，分鐘滑動(dòng)條大小為60，秒鐘滑動(dòng)條禁用。當(dāng)拖動(dòng)滑動(dòng)條時(shí)，便可選擇相應(yīng)的日期和時(shí)間。使用textbox控件，定義控件的ID為time1和time2，在頁面前端head中，定義控件的顯示樣式和功能，主要代碼如下所示：