滕金國(guó)++李貴安

摘 要：本文針對(duì)高校選課系統(tǒng)普遍存在的短時(shí)間內(nèi)突發(fā)訪問(wèn)集中、訪問(wèn)量大及業(yè)務(wù)復(fù)雜的實(shí)際情況，在總結(jié)分析近年來(lái)陜西師范大學(xué)網(wǎng)上選課系統(tǒng)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)提高選課系統(tǒng)的高并發(fā)訪問(wèn)性能的方案，并取得了良好的效果。此方法在極大程度上解決了高校選課系統(tǒng)選課性能低下問(wèn)題，同時(shí)對(duì)高校其他的信息系統(tǒng)解決類(lèi)似問(wèn)題提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：選課系統(tǒng)；優(yōu)化；選課性能；負(fù)載均衡；Nginx

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）17-0086-05

一、背景

選課是學(xué)分制管理的核心和主要特征，是教學(xué)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及高校對(duì)教育信息化建設(shè)的重視程度逐步提高，高校選課方式早已由人工選課變?yōu)榫W(wǎng)上選課。網(wǎng)上選課是通過(guò)網(wǎng)上選課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，通常集成在大學(xué)綜合教務(wù)管理系統(tǒng)中，是高校中普遍使用、利用率最高且不可缺少的管理信息系統(tǒng)之一。但時(shí)至今日，選課系統(tǒng)的性能問(wèn)題仍然是大多數(shù)高校共同面臨的難題，在學(xué)生集中選課過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓、選課失敗等現(xiàn)象，給學(xué)生選課造成了極大不便。

陜西師范大學(xué)一貫重視教務(wù)管理信息化建設(shè)，不斷提升教務(wù)管理工作質(zhì)量和水平。學(xué)校新版教務(wù)系統(tǒng)于2005年上線運(yùn)行，分別于2009年和2013年進(jìn)行了兩次系統(tǒng)版本升級(jí)。系統(tǒng)采用C/S和B/S相結(jié)合的架構(gòu)，滿足學(xué)分制培養(yǎng)和通識(shí)教育培養(yǎng)模式，支持校院兩級(jí)管理模式，具有培養(yǎng)方案管理、教學(xué)計(jì)劃管理、學(xué)籍管理、排課管理、選課管理、成績(jī)管理等功能模塊，幾乎涵蓋了本科教學(xué)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)B/S端訪問(wèn)系統(tǒng)，即訪問(wèn)網(wǎng)上選課系統(tǒng)，完成選課、成績(jī)查詢等操作。

二、現(xiàn)狀與原因分析及解決方案

1.現(xiàn)狀與原因分析

高校選課系統(tǒng)性能低下，究其原因，將從下述三個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）選課系統(tǒng)的復(fù)雜性[1][2]

選課系統(tǒng)的約束條件較多。包括學(xué)分約束、門(mén)數(shù)約束、選課范圍約束、學(xué)生類(lèi)別約束、校區(qū)約束、人數(shù)約束等，當(dāng)并發(fā)操作量較大時(shí)，這些約束條件的處理將占用大量系統(tǒng)資源， 降低系統(tǒng)運(yùn)行速度。

選課系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。同一門(mén)課程可對(duì)不同年級(jí)、不同專業(yè)的學(xué)生開(kāi)放，對(duì)于不同類(lèi)型的學(xué)生， 將體現(xiàn)不同的課程性質(zhì)。例如，陜西師范大學(xué)每學(xué)期會(huì)開(kāi)放可跨學(xué)院跨專業(yè)進(jìn)行選修的課程，同一門(mén)課程對(duì)本專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)是專業(yè)必修課，而對(duì)其他專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)則是通識(shí)教育選修課。

選課系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理要求高。對(duì)于學(xué)生選課過(guò)程中的各種操作 ，系統(tǒng)必須給予快速地響應(yīng)，對(duì)于不符合要求的操作， 系統(tǒng)必須給予實(shí)時(shí)地提示，如上課時(shí)間沖突、學(xué)分已經(jīng)超過(guò)最高限定等。

選課系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息量大。例如，陜西師范大學(xué)每學(xué)期開(kāi)設(shè)課程2800余門(mén)次，進(jìn)行4次本科生選課活動(dòng)，參加選課的學(xué)生達(dá)1.5萬(wàn)余人。截至2017年1月，該系統(tǒng)已有學(xué)生基本信息記錄5萬(wàn)余條，每學(xué)期產(chǎn)生學(xué)生選課記錄15.5萬(wàn)余條、成績(jī)記錄17萬(wàn)余條，選課總記錄數(shù)累計(jì)255萬(wàn)條、成績(jī)記錄累計(jì)315萬(wàn)條，教學(xué)計(jì)劃記錄4.5萬(wàn)條。

選課系統(tǒng)的訪問(wèn)并發(fā)量大。選課時(shí)系統(tǒng)并發(fā)量大是高校選課系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)，高校選課是學(xué)生必須參加的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生關(guān)注度和集中參與度最高的教學(xué)活動(dòng)之一，學(xué)生往往在選課一開(kāi)始時(shí)集中進(jìn)行選課，并發(fā)訪問(wèn)系統(tǒng)。例如，陜西師范大學(xué)在選課系統(tǒng)剛開(kāi)放時(shí)，至少有5000人在同時(shí)訪問(wèn)系統(tǒng)。

（2）教務(wù)系統(tǒng)的使用方式

大學(xué)綜合教務(wù)管理系統(tǒng)是一個(gè)集各種教學(xué)管理功能為一體的大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)需要花費(fèi)大量的人力、財(cái)力以及后期維護(hù)成本，因此絕大多數(shù)高校采用購(gòu)買(mǎi)公司軟件產(chǎn)品的方式搭建本校綜合教務(wù)管理平臺(tái)[3]。軟件公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有功能強(qiáng)大，系穩(wěn)定性高和通用性好的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)目前主流的綜合教務(wù)系統(tǒng)研發(fā)及銷(xiāo)售公司不超過(guò)10家，軟件價(jià)格昂貴，一套產(chǎn)品上百萬(wàn)。高校一旦選定使用某一款綜合教務(wù)系統(tǒng)，就不能輕易的更換。教務(wù)系統(tǒng)研發(fā)公司往往具有較多的客戶，如全國(guó)有1000多所高校在使用正方軟件股份有限公司研發(fā)的大學(xué)綜合教務(wù)管理系統(tǒng)，隨著客戶的增多，不同高校個(gè)性化的服務(wù)需求就越難滿足。教務(wù)系統(tǒng)體系龐大、功能復(fù)雜，應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)架構(gòu)及代碼優(yōu)化工作無(wú)法及時(shí)跟進(jìn)，導(dǎo)致系統(tǒng)版本更新和升級(jí)的周期長(zhǎng)。另外，公司產(chǎn)品一般不開(kāi)放源代碼和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)說(shuō)明，高校自己無(wú)法從算法、設(shè)計(jì)和架構(gòu)上對(duì)教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。最終，造成選課系統(tǒng)后期優(yōu)化配置需求無(wú)法及時(shí)得的滿足。

（3）高校管理模式及運(yùn)維情況

高校對(duì)選課系統(tǒng)的管理模式主要有兩種。一種模式是由教務(wù)處負(fù)責(zé)選課系統(tǒng)應(yīng)用程序的運(yùn)行維護(hù)工作，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)信息中心負(fù)責(zé)選課系統(tǒng)服務(wù)器的托管工作。另一種模式是由學(xué)校網(wǎng)絡(luò)信息中心負(fù)責(zé)選課系統(tǒng)應(yīng)用程序運(yùn)行維護(hù)和服務(wù)器的托管工作。在第一種模式下，教務(wù)處負(fù)責(zé)選課系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器維護(hù)的工作人員對(duì)選課管理相關(guān)的業(yè)務(wù)比較熟悉，但由于時(shí)間精力和專業(yè)背景的限制，難于掌握信息系統(tǒng)及服務(wù)器運(yùn)維相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能，無(wú)法對(duì)選課系統(tǒng)做更深入的優(yōu)化配置工作。在第二種模式下，由于工作性質(zhì)和工作分工的原因，網(wǎng)絡(luò)信息中心技術(shù)人員雖然具備相關(guān)的軟件研發(fā)及服務(wù)器運(yùn)維技術(shù)，但對(duì)具體教務(wù)管理業(yè)務(wù)的關(guān)心程度和理解程度不夠深入，這往往也使選課系統(tǒng)難以達(dá)到較好的使用效果。

2.解決方法

通過(guò)以上分析，結(jié)合教務(wù)管理工作實(shí)際，提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化選課系統(tǒng)的思路：

首先從管理上進(jìn)行干預(yù)。合理分配學(xué)生選課時(shí)間，組織學(xué)生分階段、分校區(qū)、分學(xué)院進(jìn)行選課，管理上分散對(duì)選課系統(tǒng)的訪問(wèn)壓力。例如陜西師范大學(xué)選課分成專業(yè)課階段、通識(shí)公選課階段、和補(bǔ)退選三個(gè)階段，根據(jù)學(xué)生校區(qū)的分布，每個(gè)階段分長(zhǎng)安校區(qū)和雁塔校區(qū)兩個(gè)階段；選課前會(huì)提前在網(wǎng)上公布待選課程的相關(guān)信息，使學(xué)生提前了解課程信息，從而減少正式選課時(shí)操作系統(tǒng)的時(shí)間。endprint

從選課規(guī)則和選課算法上進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)學(xué)校教學(xué)實(shí)際情況設(shè)定科學(xué)合理的選課規(guī)則和算法，保證有限的教學(xué)資源被公平合理的分配，引導(dǎo)學(xué)生按次序進(jìn)行選課，不再盲目的搶課。設(shè)定適當(dāng)?shù)倪x課門(mén)數(shù)和學(xué)分限制，學(xué)生選課門(mén)數(shù)已達(dá)上限將無(wú)法再選，既減少了學(xué)生操作系統(tǒng)的時(shí)間，也保證了所選課程的上課效果和質(zhì)量。陜西師范大學(xué)選課的正選階段安排在學(xué)期末，首先進(jìn)行專業(yè)課的選課，然后進(jìn)行通識(shí)課及跨學(xué)院課程選課，在新學(xué)期開(kāi)學(xué)初進(jìn)行補(bǔ)退選課，另外對(duì)每學(xué)期可選的通識(shí)教育選修課做了學(xué)分上限限制。目前常用的選課算法有直選式、抽簽式和志愿式三種算法，高?？稍谶@些算法基礎(chǔ)上選擇并優(yōu)化算法，可結(jié)合使用多種算法以達(dá)到最優(yōu)的效果。

對(duì)于使用自主研發(fā)教務(wù)系統(tǒng)的高校，可從軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)上進(jìn)行改進(jìn)。在系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)上，通過(guò)科學(xué)合理的頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)各功能模塊之間有機(jī)高效的聯(lián)系，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)升級(jí)奠定基礎(chǔ)。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)上，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)架構(gòu)，使系統(tǒng)的功能與數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，提升數(shù)據(jù)的利用率，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)交換的效率[4]。在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)上，采用執(zhí)行效率較高的程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和框架，優(yōu)化編程算法，提高程序執(zhí)行效率，滿足復(fù)雜業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理和大規(guī)模用戶訪問(wèn)的需要。

從運(yùn)維上進(jìn)行優(yōu)化。運(yùn)維包括對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器等硬件平臺(tái)的維護(hù)，也包括對(duì)應(yīng)用服務(wù)器、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件平臺(tái)的維護(hù)[5]。硬件平臺(tái)一般由學(xué)校層面進(jìn)行統(tǒng)一配置管理，軟件平臺(tái)的維護(hù)由教務(wù)管理人員完成。提高硬件服務(wù)器的性能可以在一定程度上提高系統(tǒng)的性能，但是不能從根本上解決問(wèn)題。由于選課系統(tǒng)具有高并發(fā)的特點(diǎn)，采用一臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器加一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的做法會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，需要使用多臺(tái)服務(wù)器共同處理并發(fā)訪問(wèn)任務(wù)。但增加物理服務(wù)器的方式缺乏靈活性且成本較高，而且服務(wù)器的硬件配置也不能無(wú)限制的提高。通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)增加虛擬服務(wù)器的方式相對(duì)靈活且成本較小，可以根據(jù)需要不斷增加虛擬服務(wù)器數(shù)量，目前陜西師范大學(xué)已全面使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)為校內(nèi)各單位分配部署應(yīng)用的虛擬服務(wù)器。最后，通過(guò)在每臺(tái)虛擬服務(wù)器上部署相同的選課應(yīng)用程序，將所有虛擬服務(wù)器組建成一個(gè)服務(wù)器集群，由服務(wù)器集群來(lái)處理并發(fā)訪問(wèn)請(qǐng)求。服務(wù)器集群能否充分發(fā)揮作用、提高選課系統(tǒng)性能，其關(guān)鍵在于負(fù)載均衡的配置。本文重點(diǎn)從負(fù)載均衡技術(shù)在選課系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出一種成本較低、系統(tǒng)性能提升效果較好、可持續(xù)提升系統(tǒng)性能的系統(tǒng)優(yōu)化配置方案和實(shí)例。

三、具體實(shí)現(xiàn)與效果

1.軟件負(fù)載均衡技術(shù)在選課系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）負(fù)載均衡介紹

負(fù)載均衡是通過(guò)某種負(fù)載分擔(dān)的算法，將并發(fā)訪問(wèn)或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到由多臺(tái)服務(wù)器組成服務(wù)器集合上，集合中每臺(tái)服務(wù)器都可以單獨(dú)對(duì)外提供服務(wù)，獨(dú)立地回應(yīng)客戶的請(qǐng)求，而無(wú)需其他服務(wù)器的輔助。集合中的服務(wù)器可以具有相同軟硬件配置，也可以具有不同的軟硬件配置，包括操作系統(tǒng)在內(nèi)。通過(guò)負(fù)載均衡配置，管理部門(mén)利用現(xiàn)有低配置的服務(wù)器就可大大提升應(yīng)用系統(tǒng)的性能，而無(wú)需購(gòu)買(mǎi)價(jià)格昂貴的高配置服務(wù)器。

負(fù)載均衡主要分為軟件負(fù)載均衡和硬件負(fù)載均衡兩種方式。硬件負(fù)載均衡是利用專門(mén)的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器之間的負(fù)載均衡。軟件負(fù)載均衡是利用專門(mén)的應(yīng)用軟件在多臺(tái)服務(wù)器之間做負(fù)載均衡[6]。硬件負(fù)載均衡需要購(gòu)買(mǎi)負(fù)載均衡的硬件設(shè)備，費(fèi)用較高，成本較大。軟件負(fù)載均衡配置簡(jiǎn)單，使用靈活，成本低廉，而且效果良好，可以滿足高校的一般需求。本文主要通過(guò)對(duì)負(fù)載均衡軟件的配置使用，來(lái)介紹軟件負(fù)載均衡技術(shù)在選課系統(tǒng)性能提升中的應(yīng)用與實(shí)踐。

（2）負(fù)載均衡策略算法[7][8][9]

負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)主要取決于負(fù)載均衡調(diào)度策略或算法，負(fù)載均衡算法按其分配策略大體上可分為靜態(tài)負(fù)載均衡算法和動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法。靜態(tài)或動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法的主要區(qū)別在于是否會(huì)根據(jù)當(dāng)前所有連接狀態(tài)及各節(jié)點(diǎn)之間當(dāng)前的負(fù)載情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，可以采用動(dòng)靜算法相結(jié)合的方式。目前常見(jiàn)的負(fù)載均衡算法有以下幾種：

1）輪循法：依次將請(qǐng)求以輪循的方式按順序調(diào)度到不同的服務(wù)器，屬于靜態(tài)算法。該算法的優(yōu)點(diǎn)是明顯優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，適用在集群中所有服務(wù)器的處理能力大體相同的情況。

2）帶權(quán)重輪循法：在輪循算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)服務(wù)器的處理能為每臺(tái)服務(wù)器增加了一個(gè)權(quán)值，使處理能力較強(qiáng)的服務(wù)器可以分到相對(duì)較多的處理任務(wù)。但該算法沒(méi)有考慮處理 請(qǐng)求的時(shí)間變化 ，可能造成服務(wù)器間負(fù)載的不均衡，屬于靜態(tài)算法。

3）最小連接數(shù)法：是最簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)算法，記錄了每臺(tái)服務(wù)器的連接數(shù)，新的服務(wù)請(qǐng)求將被分配到當(dāng)前連接數(shù)最少的服務(wù)器上。缺點(diǎn)是當(dāng)各服務(wù)器處理能力不同時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)載不均衡現(xiàn)象。

4）最快響應(yīng)法：記錄到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間，并將新的連接請(qǐng)求分配給響應(yīng)時(shí)間最短的服務(wù)器。次算法可較好的反映出服務(wù)器當(dāng)前的負(fù)載情況，但不能代表客戶端與服務(wù)器間的響應(yīng)時(shí)間。

5）持續(xù)性算法：持續(xù)性是指特定客戶端的每次請(qǐng)求將由同一個(gè)服務(wù)器處理。持續(xù)性算法主要基于隨機(jī)理論，簡(jiǎn)單高效，不管是默認(rèn)客戶的訪問(wèn)還是服務(wù)器的選擇都是隨機(jī)的，如可根據(jù)客戶的IP地址的hash值來(lái)選擇服務(wù)器，相同的IP地址的客戶端將被分配到同一個(gè)服務(wù)器。在具有用戶身份認(rèn)證和權(quán)限控制的應(yīng)用中，需要使用該算法進(jìn)行會(huì)話保持。因此，本文將使用該算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

（3）軟件負(fù)載均衡優(yōu)點(diǎn)

1）成本低廉：目前使用最廣泛的負(fù)載均衡軟件大都是開(kāi)源免費(fèi)的，如Nginx、LVS和HAProxy等，與硬件負(fù)載均衡相比成本較低。

2）配置簡(jiǎn)單：負(fù)載均衡軟件的安裝和配置比較簡(jiǎn)單，測(cè)試比較方便。如Nginx基本能把錯(cuò)誤用日志打印出來(lái)，方便查找問(wèn)題原因。

3）使用靈活：可以對(duì)http、Email、數(shù)據(jù)庫(kù)、在線聊天室等幾乎所有應(yīng)用進(jìn)行負(fù)載均衡，而且可以配合使用多種負(fù)載均衡軟件，以達(dá)到所需要的負(fù)載均衡效果。endprint

4）可擴(kuò)展性：軟件負(fù)載均衡的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，若現(xiàn)有服務(wù)器集合的性能不能滿足需求，可以繼續(xù)在服務(wù)器集合中增加新的服務(wù)器來(lái)分擔(dān)負(fù)載。另外，對(duì)開(kāi)源的負(fù)載均衡軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以滿足不同的均衡負(fù)載需求。如Tengine是由淘寶網(wǎng)針對(duì)網(wǎng)站大訪問(wèn)量的需求發(fā)起的Web服務(wù)器項(xiàng)目，在Nginx的基礎(chǔ)上，添加了很多高級(jí)功能和特性。

5）效果良好：具有較好的穩(wěn)定性，并且支持高并發(fā)連接。如官方測(cè)試Nginx可以支持5萬(wàn)并發(fā)連接，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中可支持2-4萬(wàn)并發(fā)連接，而且宕機(jī)的概率微乎其微[10]。另外，軟件負(fù)載均衡可以對(duì)服務(wù)器和應(yīng)用進(jìn)行狀態(tài)檢查，可根據(jù)系統(tǒng)與應(yīng)用的狀況來(lái)分配負(fù)載，達(dá)到硬件均衡負(fù)載所達(dá)不到的效果。

2.選課系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)載均衡配置與測(cè)試

根據(jù)陜西師范大學(xué)本科教學(xué)管理現(xiàn)狀和校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況，通過(guò)Nginx軟件負(fù)載均衡配置，對(duì)陜西師范大學(xué)學(xué)生選課系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并以2016-2017年春季學(xué)期兩次實(shí)際選課做為選課系統(tǒng)優(yōu)化效果的驗(yàn)證方法。

（1）選課系統(tǒng)服務(wù)器配置情況

陜西師范大學(xué)本科生的選課工作由教務(wù)處負(fù)責(zé)，選課系統(tǒng)服務(wù)器由學(xué)校網(wǎng)絡(luò)與信息中心所分配并托管，教務(wù)處工作人員負(fù)責(zé)服務(wù)器的一般性維護(hù)，具體通過(guò)遠(yuǎn)程的方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用程序進(jìn)行管理。目前學(xué)校供選課使用的服務(wù)器共20余臺(tái)，均為虛擬機(jī)，成本較物理機(jī)低的多，服務(wù)器操作系統(tǒng)部分為Windows，部分為L(zhǎng)inux。本次選課服務(wù)器配置情況如表1所示。

（2）負(fù)載均衡配置

1）運(yùn)行Nginx軟件的負(fù)載均衡服務(wù)器是一個(gè)配置相對(duì)較高的、基于windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器，承擔(dān)負(fù)載的服務(wù)器集群是由不同操作系統(tǒng)、不同硬件配置的服務(wù)器組成，如圖1所示。

2）負(fù)載均衡算法：學(xué)生登錄選課系統(tǒng)后才可進(jìn)行選課，因此在選課過(guò)程中要保持學(xué)生客戶端與服務(wù)器之間的會(huì)話，要求負(fù)載均衡具有會(huì)話保持功能，因此我們使用Nginx中的持續(xù)性算法ip_hash作為均衡負(fù)載算法。ip_hash的方式是根據(jù)每個(gè)訪問(wèn) ip 的 hash 結(jié)果，將訪問(wèn)請(qǐng)求固定分配到的一個(gè)后端服務(wù)器，可以有效解決session保持的問(wèn)題。

3）Nginx反向代理配置：反向代理的方式是以代理服務(wù)器來(lái)接受網(wǎng)絡(luò)上的連接請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給網(wǎng)絡(luò)上請(qǐng)求連接的客戶端，從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡的效果，此時(shí)代理服務(wù)器也就是負(fù)載均衡服務(wù)器。此外，通過(guò)反向代理配置，可將客戶端訪問(wèn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)容動(dòng)態(tài)服務(wù)器處理，靜態(tài)內(nèi)容靜態(tài)服務(wù)器處理，在實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)分離的同時(shí)，也參與了服務(wù)器的負(fù)載均衡。本文的配置是將jsp，sevelet等動(dòng)態(tài)內(nèi)容交由Resin服務(wù)器處理，將js，css等靜態(tài)內(nèi)容交由Nginx處理。

Nginx的關(guān)鍵配置示例如下：

http {

upstream localhost{

###########參與負(fù)載的服務(wù)器#############

server server1；

server server2；

server server3；

########負(fù)載均衡算法ip_hash###########

ip_hash；

}

server {

listen 80；

server_name localhost；

index index.jsp index.html index.htm；

root C：＼www；

###############反向代理配置##################

location / {

proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header；

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for；

proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr；

proxy_set_header Host $http_host；

proxy_pass http：//localhost；

expires 3d；

}

#########動(dòng)靜分離配置##########

location ～ ＼.*＼.（jsp|jspx|do）$ {

proxy_pass http：//localhost；

proxy_redirect off；

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for；

proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr；

proxy_set_header Host $http_host；

}

location ～ .*＼.（js|css）？$ {

expires 1h；

}

}

（3）選課效果

相比陜西師范大學(xué)歷年的每一次選課，在2016-2017年春季學(xué)期本科生正選和補(bǔ)退選兩次選課過(guò)程中，選課系統(tǒng)一直訪問(wèn)流暢，未出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷或頁(yè)面無(wú)法訪問(wèn)等情況出現(xiàn)，而且選課系統(tǒng)的訪問(wèn)效果贏得了學(xué)生的滿意和肯定。

正選階段選課開(kāi)始時(shí)間為上午9點(diǎn)，相比補(bǔ)退選課階段，正選階段選課系統(tǒng)的并發(fā)訪問(wèn)量較大。根據(jù)教務(wù)系統(tǒng)后臺(tái)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，在選課系統(tǒng)開(kāi)放的前10分鐘內(nèi)，選課成功門(mén)次數(shù)接近10000。根據(jù)專業(yè)的網(wǎng)站流量分析工具“百度統(tǒng)計(jì)”的統(tǒng)計(jì)分析，在系統(tǒng)訪問(wèn)的高峰時(shí)期，同時(shí)在線的用戶數(shù)接近7000，瀏覽量33000余次，訪問(wèn)次數(shù)達(dá)13500余次。圖2為正選階段選課系統(tǒng)訪問(wèn)情況的統(tǒng)計(jì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上研究分析、具體實(shí)踐和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)，軟件均衡負(fù)載技術(shù)在高校選課系統(tǒng)性能上具有較好的提升和優(yōu)化效果。加之，其軟件均衡負(fù)載的成本代價(jià)較低，可以作為高校選課系統(tǒng)優(yōu)化的重要途徑之一，甚至適用于高校其他具有高并發(fā)訪問(wèn)特性的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。在今后的應(yīng)用中，可以通過(guò)對(duì)負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行雙機(jī)備份配置和緩存設(shè)置，保證服務(wù)器的高可用性和訪問(wèn)速度。

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（編輯：王曉明）endprint