王家 龍冬梅

摘要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念不斷融入高校的教學(xué)與學(xué)生管理的各個(gè)方面，高校對(duì)于在線考試系統(tǒng)需求也逐漸增加，文章首先對(duì)高校在線考試系統(tǒng)需求進(jìn)行調(diào)研和分析，接著根據(jù)調(diào)研的結(jié)果提出了適合于高校的在線考試系統(tǒng)架構(gòu)，該系統(tǒng)采用Docker容器技術(shù)簡(jiǎn)化部署與維護(hù)成本，提高系統(tǒng)的可伸縮性，同時(shí)系統(tǒng)采用的前后端分離的軟件架構(gòu)，前端基于Vue實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)界面，后端基于SpringBoot實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，最后文章提出了一套切實(shí)可行的高校在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：容器;微服務(wù);在線考試系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）02-0056-02

1引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用逐漸滲透到高校教學(xué)和管理的各個(gè)方面，高校對(duì)在線考試系統(tǒng)的需求越來(lái)越迫切。高校對(duì)于學(xué)生文檔資料的歸檔的要求不斷提高，加速了各種自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用到高校教學(xué)與管理中，其中一個(gè)主要的方面是對(duì)學(xué)生考試試卷的管理與考試成績(jī)分析統(tǒng)計(jì)。

傳統(tǒng)紙質(zhì)試卷考試的方式已經(jīng)不能夠滿足學(xué)生和老師的需求，老師出題難度，難以覆蓋課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)學(xué)生人數(shù)多，造成批改試卷工作量大，并且統(tǒng)計(jì)成績(jī)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此時(shí)在線考試系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)。首先，在線考試可以通過(guò)題庫(kù)隨機(jī)生成試卷，可以設(shè)置每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在生成試卷中的占比，保證重點(diǎn)知識(shí)被重點(diǎn)考察，接著在線考試可以減輕老師在批改試卷的時(shí)候的負(fù)擔(dān)，客觀題目由系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分，主觀題目由老師在線評(píng)分。最后老師統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績(jī)更加方便和詳細(xì)，可以對(duì)每道題目的得分率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可以對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的得分率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，配合各種統(tǒng)計(jì)圖形讓老師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況掌握得更加全面。在線考試使得學(xué)生查詢成績(jī)更加方便。

老師可以在學(xué)期中多次進(jìn)行在線考試，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤。而不是因?yàn)樵嚲沓鲱}和批改壓力過(guò)大，只能夠在學(xué)期中做極少次數(shù)的考試，從而提高高校的教學(xué)質(zhì)量。

雖然現(xiàn)在有很多的平臺(tái)提供在線考試的功能，例如學(xué)習(xí)通的在線考試。但是因?yàn)楦咝５木W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不同，對(duì)于教學(xué)資料安全性高，以及平臺(tái)費(fèi)用等問題，高校往往不能夠使用公開的平臺(tái)進(jìn)行考試。所以本文提出了一套能夠快速在學(xué)校內(nèi)部部署的在線考試系統(tǒng)，能夠保證學(xué)校對(duì)于數(shù)據(jù)的完全獲取和數(shù)據(jù)的安全，避免數(shù)據(jù)泄露造成的風(fēng)險(xiǎn)，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

1 需求分析

在線考試系統(tǒng)包含三種用戶角色，分別針對(duì)學(xué)生、老師和后臺(tái)管理人員。學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)或者電腦的瀏覽器在線進(jìn)行考試，考試完成以后可以查看自己的考試成績(jī)，以及提出查分申請(qǐng)。老師可以對(duì)學(xué)生的試卷進(jìn)行題庫(kù)的添加、刪除、修改，同時(shí)可以從題庫(kù)當(dāng)中生成所需要的試卷，設(shè)置試卷的考試時(shí)間，考試時(shí)長(zhǎng)以及考試要求等信息，考試完成以后老師可以對(duì)主觀題目進(jìn)行在線的評(píng)閱，客觀題由在線考試系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)完成批改。試卷評(píng)閱完成后，系統(tǒng)會(huì)生成相關(guān)試卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，方便老師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析。

后臺(tái)管理模塊為方便學(xué)校管理，提供了一個(gè)綜合管理平臺(tái)，后臺(tái)可以批量的導(dǎo)入學(xué)生、老師和題庫(kù)的信息，同時(shí)也可以批量地下載電子版的所有課程的試卷以及考試成績(jī)的分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，方便學(xué)校對(duì)于相關(guān)資料進(jìn)行存檔。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)基于Docker容器技術(shù)和微服務(wù)架構(gòu)，為高校提供一套快速部署、運(yùn)維管理、安全可靠的在線考試系統(tǒng)。

如圖2所示為系統(tǒng)架構(gòu)和流程，學(xué)生電腦→網(wǎng)絡(luò)→負(fù)載均衡→服務(wù)網(wǎng)關(guān)（GateWay）→Docker集群→微服務(wù)。為了保證安全性，客戶端請(qǐng)求在傳輸?shù)倪^(guò)程中需要使用https加密保護(hù)，在系統(tǒng)內(nèi)部需要進(jìn)行SSL卸載。外部請(qǐng)求經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡后，路由到GateWay集群中的某個(gè)GateWay服務(wù)處理，再由GateWay服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到Docker集群中部署的微服務(wù)。服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為內(nèi)部系統(tǒng)的邊界，基本作用為動(dòng)態(tài)路由，限流和容錯(cuò)，身份認(rèn)證和安全性控制，監(jiān)控，訪問日志管理。

3.2 容器技術(shù)

Docker是一種高效率的、負(fù)載性極強(qiáng)的容器解決方案，在線考試系統(tǒng)采用容器技術(shù)后，可以靈活地將系統(tǒng)部署到本地服務(wù)或者云平臺(tái)上，Docker技術(shù)為系統(tǒng)提供了封裝、分發(fā)、部署、運(yùn)行整個(gè)鏈條上全方位全流程的管理功能[1]。

容器與微服務(wù)結(jié)合，系統(tǒng)只需要將基礎(chǔ)鏡像和微服務(wù)生成鏡像，再將鏡像部署在Docker容器中，系統(tǒng)就可以運(yùn)行。系統(tǒng)采用此種方式能夠簡(jiǎn)單、高效、安全快速部署服務(wù)。

3.3 前端應(yīng)用

在線考試前端應(yīng)用，為用戶提供一個(gè)友好的交互界面，主要的業(yè)務(wù)邏輯功能會(huì)使用后端服務(wù)所提供的微服務(wù)。前端應(yīng)用的開發(fā)過(guò)程當(dāng)中，主要考慮到學(xué)生和老師可以在不同設(shè)備上面使用本系統(tǒng)，本系統(tǒng)支持在電腦，平板以及手機(jī)瀏覽器當(dāng)中使用前端應(yīng)用的網(wǎng)頁(yè)界面。為了達(dá)到上述需求，系統(tǒng)采用了Vue框架。

Vue的核心思想MVVM原理，使得Vue可以對(duì)頁(yè)面上需要使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并能夠很方便地獲取數(shù)據(jù)的更新，實(shí)現(xiàn)頁(yè)面視圖與數(shù)據(jù)模型的交互[2]。

3.4 后端服務(wù)

SpringBoot是一個(gè)腳手架程序，設(shè)計(jì)目的在于簡(jiǎn)化Spring應(yīng)用的初始搭建以及開發(fā)過(guò)程，快速、便捷地開發(fā)Spring項(xiàng)目。在開發(fā)過(guò)程中，專注于應(yīng)用本身的開發(fā)，而無(wú)須糾結(jié)于Spring的配置。SpringBoot具有高內(nèi)聚、低耦合、聲明式事務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，它是后端服務(wù)器應(yīng)用開發(fā)的主流技術(shù)。在線考試系統(tǒng)使用Spirng，MyBatis，Spring MVC作為基礎(chǔ)框架，通過(guò)SpringBoot對(duì)三個(gè)基礎(chǔ)框架的整合與管理。

其中SpringMVC是一個(gè)基于POJO開源的輕量級(jí)Java企業(yè)級(jí)應(yīng)用框架。主要由Model（模型）、Control（控制器）、View（視圖）三部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間的解耦[3]。MyBatis框架完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的常見操作[4]。

系統(tǒng)后端主要提供在線考試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)，并且以json數(shù)據(jù)格式傳輸提供給前臺(tái)應(yīng)用使用，同時(shí)將前端發(fā)送到后端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。為了應(yīng)對(duì)在線考試中大量并發(fā)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求采用消息隊(duì)列來(lái)響應(yīng)并發(fā)請(qǐng)求[5]。

后臺(tái)服務(wù)被分成多個(gè)子模塊。每個(gè)子模塊也是一個(gè)微服務(wù)，可以單獨(dú)打包為一個(gè)鏡像，使用Docker進(jìn)行部署。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中不同時(shí)間段，對(duì)于在線考試中各個(gè)微服務(wù)的請(qǐng)求量有所不同，比如在期末時(shí)，對(duì)于在線考試模塊請(qǐng)求量會(huì)升高，此時(shí)可以通過(guò)容器技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)在線考試微服務(wù)部署，并使其形成集群，從而提高系統(tǒng)的吞吐量解決對(duì)于該模塊服務(wù)請(qǐng)求激增的問題。又如開學(xué)時(shí)需要大量下載相關(guān)成績(jī)分析表格和電子版試卷，此時(shí)可以動(dòng)態(tài)添加電子試卷微服務(wù)并形成集群。平時(shí)對(duì)于在線考試需求量較小時(shí)可以只保留少量的微服務(wù)容器，從而節(jié)約學(xué)校的運(yùn)營(yíng)成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)高校對(duì)于在線考試系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于容器和微服務(wù)的在線考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠減輕高校在部署系統(tǒng)上的難度，降低運(yùn)行費(fèi)用。系統(tǒng)能夠減輕老師和學(xué)校管理人員在考試工作中所花費(fèi)的時(shí)間，系統(tǒng)能夠提高老師在批改和出題的效率，提高學(xué)校對(duì)于考試文檔管理效率，提高學(xué)生對(duì)于考試的滿意度，使得高校能夠更好地服務(wù)學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

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