基于分布式數據庫的選課管理系統設計研究

邵瑞 焦緒江 尤彩寶 常玉紅

摘 要：大數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展帶來利處。利用分布式數據庫技術，結合相關特性，在此基礎上進行優化設計高校選課管理系統，可以為高校選課管理系統的數據安全、數據災備恢復、訪問峰值優化、系統穩定、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：分布式數據庫;訪問峰值優化;選課系統設計;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

選課管理系統對于高校來講是必不可少的一部分，對于選課管理系統的設計以及優化從未停止，且對于選課管理系統的優化以及升級是高校跟隨時代進步的一處展現。目前，高校所用選課管理系統，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，我們發現，高校選課系統選課運作時間較為集中，高峰期運作時易出現高峰期峰值堵塞現象，影響學生選課以及選課效率，選課管理系統的穩定性優化具有需求以及價值。其次，目前的高校選課系統多采用傳統的SQL數據庫，系統的后期擴展性和延伸性較差，單臺服務器出現問題時會導致整個系統崩潰，在系統需求變化時需要繁瑣的數據遷移，由此，對于可變數據模型、系統安全的需求日益展現。基于此，設計基于分布式數據庫的高校選課管理系統，解決丞待解決的待優化問題，不失為一種良策。

2 系統設計

1）功能設計。選課管理系統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、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、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、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）系統登錄及使用流程設計。選課管理系統的使用從賬號登錄開始，到退出系統為結束。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。對于高校管理系統而言，移動端的設計與實現是大勢所趨的，這是目前移動互聯網高速發展所帶來的。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，為學生提供更優良的選課體驗，提高高校選課管理系統的實用性。

4）數據庫設計。（1）數據庫擇選。分布式數據庫多種多樣，甚至將傳統的關系型數據庫進行分布式也是可行之策。本研究采用分布式數據庫中的hbase數據庫。（2）分布式數據庫邏輯表設計。Hbase分布式數據庫是列族數據庫，在定義數據庫表時，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數據庫區別于以往的關系型數據庫，hbase中的空值是不占用數據庫空間的，即支持稀疏數據。同時，hbase表按照rowkey進行字典排序。

高校選課管理系統的數據庫表將針對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）分布式數據庫架設。Hbase是Hadoop生態系統的分布式數據庫，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，通常的節點數是不可以小于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數據管理，還可以為自身學院的數據讀寫減少網絡上的距離，可以就近讀取，在一定程度上優化自身效率。

4 結論

通過研究發現，合理利用分布式數據庫改進選課管理系統對于高校的系統使用具有很大的合理性和實用性。可以在高峰值堵塞問題的優化和解決、系統安全性和擴展性的提高、高校系統災備恢復、方便各方使用上發揮作用。并且，對于雙端設計，也迎合了移動通信時代的發展，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等傳統關系型數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的發展做出在高校管理系統上的應用，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的優化和使用是一直在迎接時代潮流和不停歇的。

參考文獻

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