邵瑞 焦緒江 尤彩寶 常玉紅

摘 要：大數(shù)據帶來了先進的相關技術，將其合理的利用可以為高校的發(fā)展帶來利處。利用分布式數(shù)據庫技術，結合相關特性，在此基礎上進行優(yōu)化設計高校選課管理系統(tǒng)，可以為高校選課管理系統(tǒng)的數(shù)據安全、數(shù)據災備恢復、訪問峰值優(yōu)化、系統(tǒng)穩(wěn)定、效率提高等方面推波助瀾。另一方面，目前手機等移動設備早已普遍，對于選課系統(tǒng)進行PC端與移動端的雙端界面設計，也是大勢所趨。

關鍵詞：分布式數(shù)據庫;訪問峰值優(yōu)化;選課系統(tǒng)設計;雙端界面轉換

基金項目：山東英才學院大學生專項課題（項目編號：19YCXSZZ40）。

1 引言

選課管理系統(tǒng)對于高校來講是必不可少的一部分，對于選課管理系統(tǒng)的設計以及優(yōu)化從未停止，且對于選課管理系統(tǒng)的優(yōu)化以及升級是高校跟隨時代進步的一處展現(xiàn)。目前，高校所用選課管理系統(tǒng)，使用單一的PC端界面，對于移動端的界面切換具有渴求度。同時，我們發(fā)現(xiàn)，高校選課系統(tǒng)選課運作時間較為集中，高峰期運作時易出現(xiàn)高峰期峰值堵塞現(xiàn)象，影響學生選課以及選課效率，選課管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性優(yōu)化具有需求以及價值。其次，目前的高校選課系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的SQL數(shù)據庫，系統(tǒng)的后期擴展性和延伸性較差，單臺服務器出現(xiàn)問題時會導致整個系統(tǒng)崩潰，在系統(tǒng)需求變化時需要繁瑣的數(shù)據遷移，由此，對于可變數(shù)據模型、系統(tǒng)安全的需求日益展現(xiàn)?；诖?，設計基于分布式數(shù)據庫的高校選課管理系統(tǒng)，解決丞待解決的待優(yōu)化問題，不失為一種良策。

2 系統(tǒng)設計

1）功能設計。選課管理系統(tǒng)主要解決三個角色之間因選課而產生的關系，即：教務管理、教師、學生。由此，選課管理系統(tǒng)具備解決這三者針對選課所產生的需求的功能以及功能權限分配。具體包括以下。教務管理具有登錄與退出選課系統(tǒng)、審理教師開課請求、管理課程信息、管理教師信息、管理學生信息、管理教室分配、導入導出課程信息功能。教師具有登錄與退出系統(tǒng)、教師個人信息查看、開課請求、課程查詢、導出課程信息功能。學生具有登錄與退出系統(tǒng)、查看學生個人信息、查看所有開設課程信息、選擇課程與退選功能。

2）系統(tǒng)登錄及使用流程設計。選課管理系統(tǒng)的使用從賬號登錄開始，到退出系統(tǒng)為結束。中間根據使用者身份不同，具有不同的操作界面以及操作權限。

3）界面設計。對于高校管理系統(tǒng)而言，移動端的設計與實現(xiàn)是大勢所趨的，這是目前移動互聯(lián)網高速發(fā)展所帶來的。通過權衡表明，我們不需要增加額外的APP來提供使用，只需要在原有的PC端基礎之上增加一個手機端的頁面切換功能即可。

在考慮手機頁面兼容性的基礎上，根據各校需要，在選課主界面僅顯示課程的主要信息，在校生可通過點擊課程來進入該課程的選課界面。在選課界面，提供退選、選課、返回等功能。原先通過課程代碼來區(qū)分網課和非網課，建議直接提供網課和非網課的不同界面，為學生提供更優(yōu)良的選課體驗，提高高校選課管理系統(tǒng)的實用性。

4）數(shù)據庫設計。（1）數(shù)據庫擇選。分布式數(shù)據庫多種多樣，甚至將傳統(tǒng)的關系型數(shù)據庫進行分布式也是可行之策。本研究采用分布式數(shù)據庫中的hbase數(shù)據庫。（2）分布式數(shù)據庫邏輯表設計。Hbase分布式數(shù)據庫是列族數(shù)據庫，在定義數(shù)據庫表時，需要率先定義列族，而列族內的列是可以無限擴展的。并且，hbase數(shù)據庫區(qū)別于以往的關系型數(shù)據庫，hbase中的空值是不占用數(shù)據庫空間的，即支持稀疏數(shù)據。同時，hbase表按照rowkey進行字典排序。

高校選課管理系統(tǒng)的數(shù)據庫表將針對hbase表的特性進行設計。以課程編號作為rowkey，便于合理化排序和region拆分;列族分別為CourseInformation、StudentInformation;CourseInformation列族中的列分別為相關課程信息的課程名稱、任課教師、開課學院等課程信息，StudentInformation中的列名為學生學號，當學生選擇此課程時，列值為學生姓名，否則為空。

3 集群架設

1）分布式數(shù)據庫架設。Hbase是Hadoop生態(tài)系統(tǒng)的分布式數(shù)據庫，架構Hbase前需要具備Hadoop。Hbase的架設是有多種的，單機版、偽分布式、分布式。對于高校來講，較輕量級的分布式架構是足夠使用的。對于Hbase集群來講，通常的節(jié)點數(shù)是不可以小于10個的，否則集群的運轉很難得到保證。在高校的集群架設中，一個Hmaster、一個Zookeeper是可以支持運轉需求的，對于高校本身來講，在考慮效率的基礎上也要考慮資金、維護的節(jié)省。在此基礎上，根據各校在人員等的差別上，當集群需要擴展時，只需要往集群中增加節(jié)點即可滿足需求。

2）Region服務器策略。根據高校實際，是由不同的二級學院所構成一個整體。Hbase的集群特性并不是單臺服務器，而是由多個節(jié)點組成，多臺的Region服務器，他們在網絡上構成一個邏輯上的整體。據此提出分院系進行服務器存儲的方法。這不僅可以提升院系自身的系統(tǒng)數(shù)據管理，還可以為自身學院的數(shù)據讀寫減少網絡上的距離，可以就近讀取，在一定程度上優(yōu)化自身效率。

4 結論

通過研究發(fā)現(xiàn)，合理利用分布式數(shù)據庫改進選課管理系統(tǒng)對于高校的系統(tǒng)使用具有很大的合理性和實用性?？梢栽诟叻逯刀氯麊栴}的優(yōu)化和解決、系統(tǒng)安全性和擴展性的提高、高校系統(tǒng)災備恢復、方便各方使用上發(fā)揮作用。并且，對于雙端設計，也迎合了移動通信時代的發(fā)展，且更符合高校目前的在校生及教師使用狀況。但也介于技術原因，未涉及對MYSQL等傳統(tǒng)關系型數(shù)據庫進行分布式架構的實際研究，但其也是可行的一方面，若能對NEWSQL的發(fā)展做出在高校管理系統(tǒng)上的應用，也將會在此論文論點的基礎上做出改進和有效使用。對于高校選課管理系統(tǒng)的優(yōu)化和使用是一直在迎接時代潮流和不停歇的。

參考文獻

[1]王愛國，許桂秋.NoSQL數(shù)據庫原理與應用[M].北京：人民郵電出版社，2019.

[2]常晉義，鄒永林，周蓓.管理信息系統(tǒng)（第五版）[M].北京：中國電力出版社，2017.