基于Web的学生信息管理系统.doc

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1、 基于Web的学生信息管理系统 俞波1,周皓峰2(1.上海大学计算机工程系,上海; 2.复旦大学计算机科学系,上海)摘要:首先对文件服务器模型、客户机/服务器模型和浏览器/服务器模型作了分析与比较,然后提出了一种基于浏览器/服务器结构的学生信息管理系统。这是一个综合的学生信息管理系统,能全面对学生的选课、成绩、教学等信息进行管理。关键词:学生信息管理系统;浏览器/服务器模型; ASP中图分类号:TP393. 18;G642. 47文献标识码: A A Web-based Student Information Management SystemYU Bo1,ZHOU Hao-feng2( 1.

2、 Computer Engineering Dept. Shanghai University, Shanghai , China 2 Computer Science Dept Fudan University, Shanghai , China)Abstract:Three models, filese rvermodel, client/servermodel and browser/servermodel, are compared,then a student information management system based on browser/servermodel is

3、raised. Its a integrated student-oriented management system,which can implement an overall management to the students information such as course selection, scores, teaching plans.Key words student informationmanagement system; browser/servermodel; ASP0引言 我国许多高校已全面实行了学分制,并建立了学分管理体制下的教务管理系统。但随着高校教学改革的

4、深入,对教务管理提出了越来越高的要求,使用中的许多教务管理系统和其它管理子系统暴露出这样或那样的问题和不足,如:选用环境比较低,不能适应当前迅猛发展的网络技术;对网络带宽占用过多,容易产生网络瓶颈;由于各系统是独立设计开发,相互间缺少联系,使得系统间的数据交换相当不便。这些管理系统不仅在技术上已无法适应当前迅猛发展的网络技术,在管理上也显得力不从心。为了适应新的形势发展需要,本文提出了一种基于浏览器/服务器模型的学生信息管理系统。该学生信息管理系统建立在校园网的基础上,不仅实现了基本的教务管理系统和学生选课系统,还包括了招生工作、学生工作、社区工作、毕业系统等子系统。这是一个面向广大学生的信息

5、管理系统,该系统一旦实现,从学生被录取后开始,系统将全面管理与该学生有关的信息,包括选课、成绩、住宿、奖惩等,到该学生毕业时,这些信息可以直接发送到网络上，作为生源信息供用人单位选择。1、三种计算机网络技术模型的分析与比较 当今,投入使用的计算机网络技术模型主要有:文件服务器型、客户机/服务器型和浏览器/服务器型。我们以最广泛使用的选课子系统为例,将其分别构建在这三种不同的计算机网络技术模型上,对这三种网络模型的结构和特点进行分析与比较。1.文件服务器型。 文件服务器,顾名思义就是作为服务器为计算机系统提供文件服务功能,即服务器只相当于一个大容量的硬盘,各应用程序作为数据库管理系统放在各个客户

6、机上,通过盘符映射的办法共享服务器上的文件。其结构如图1所示。 图1文件服务器模型结构图 传统的基于Novell网络环境的数据库系统就是该模型的一个代表,它以Foxbase、Foxpro等作为开发环境编写数据库管理程序,存放于各客户机。以Novell环境下用Foxbase开发的学生选课系统为例。在这种模型下,服务器上存放选课数据文件;当客户机(选课端)要选课时,位于客户机上的程序向服务器请求独断整个选课数据库;服务器做好占用标志,将这些库完整地传输到客户机,由客户机在本地操作;操作完成后,再将这些库回传到服务器;服务器撤销占用标志,使这些库可被别的客户机使用。从上述运作过程可以发现文件服务器模

7、型的两大缺点:(1)对数据和资源抢夺过于严厉。 在Foxbase环境下,当一名同学通过选课终端选课时,要对数据库进行写操作,必须对整个库加锁,使其为该终端独占。这时,别的终端的请求,哪怕是简单的查询请求都会被拒之门外。这使得数据库的并行性大大降低,造成选课终端越多,各终端相互等待的时间越长,大大降低了效率。(2)对网络带宽占用过多。 目前学校的校园网各子网一般是以10M bps的速率传递数据。随着选课人数的不断增加,选课库不断膨胀,在网上传输的内容不断增加,最后形成网络瓶颈,使得选课越进行到后期,速度越慢。一个年级没有7-8个小时完成不了,平均每个人选课要5到7分钟。 针对上述两个缺陷,可以采

8、用一些行政手段和技术手段加以缓解,达到一定的效果,但由于结构上固有的缺陷,这终究不是长远之计。2.客户机/服务器型。客户机/服务器型的结构是当前的一种流行形式,其结构如图2所示: 图2 客户机/服务器模型结构图 在这种模型下,由服务器承担对数据库的全面管理;在服务器和客户机上分别运行各自的应用程序;服务器上的应用程序响应客户机的请求,将请求交给服务器上的数据库管理系统处理,得到结果后,将其回传给客户机。 当前比较流行的数据库管理系统有: SQL Server、Oracle、Sybase、Inform ix等,比较流行的前端开发工具有: PowerBuilder、V isualBasic、V i

9、sualC+等。现在,以应用最为普遍的SQL Server和PowerBuilder为例来构建选课系统,然后分析该系统的优缺点。(1)优点:相对于文件服务器模型是显而易见的。数据库由服务器上的SQL Server统一管理,因此传输的内容都是必要的请求和结果,没有冗余。这使得在该模型下,既没有对网络资源的过分占用,也依靠SQL Server对数据库并发控制的能力减轻对数据库资源访问的并发限制。这样就提高了效率。另外,PowerBuilder便捷的动态数据窗口技术也使开发者容易上手。(2)缺点:基于该模型的选课系统的缺点一般不为开发者所注意,但在选课这个特定的实际应用中却是致命的。问题出在服务器端

10、。服务器上的应用程序每响应一次来自客户机的请求,都会在服务器中产生一个进程。进程是操作系统分配资源的基本单位。进程是相当耗费系统资源的,光考虑内存空间资源,一个进程都有可能占用以兆计的空间大小。有多少个客户机同时提出请求,在服务器上就至少会有相同数量的进程。这在请求终端少的情况下并不显得十分突出。但在选课系统中,选课终端(客户机)的数量是相对较大的,因而服务器上产生的进程也很多,其耗费的系统资源成正比上升,这样极其容易造成服务器因为系统资源的枯竭或进程间的死锁而使系统崩溃。即使不崩溃,由于各进程对系统资源的抢夺,使进程之间相互等待的时间增加,表现到客户机端,就如同文件服务器模型那样,客户机越多

11、速度越慢;而且随着客户机数量的增加,系统响应速度在某个峰值后会突然下降,不利于系统的稳定。这个问题之所以不为开发者所注意,是因为开发者在开发选课系统时只要开发客户机(选课终端)的应用程序,在其眼中,服务器端是透明的,而在实际应用中,服务器会启动自己响应的程序来响应请求,这就会产生进程。系统的另一个缺点来自PowerBuilder,它不是一个数据库管理系统,而是一个前端开发工具。它与数据库紧密结合,使其数据依赖性大大增加,它的对外接口不佳,不能充分发挥W indows的强大功能;它与SQL Server源自不同的公司,彼此之间没有进行过设计上的优化,不是无缝结合,不利于性能的提高。 综上所述,这

12、个基于SQL Server和PowerBuilder的选课系统的方案显然不是上佳选择。3.浏览器/服务器型。 浏览器/服务器结构本质上也是客户机/服务器结构,但不同的是,在浏览器/服务器模型中,在客户机上运行的应用程序是浏览器。客户机要访问数据库时,向Web服务器发出请求,Web服务器通过数据网关与数据库相连,负责与数据库的数据交换。浏览器/服务器模型的结构如图3所示。 图3 浏览器/服务器模型结构图 在Web Server端的处理程序可以采用传统的CGI方式,也可以采用IIS提供的ISAPI接口来实现。微软公司提供的ASP就是一种基于ISAPI接口的服务器端脚本语言。 使用CGI方式制作动态

13、页面简单易行,它继承了客户机/服务器模型的优点,但也同样继承了它的缺点。对于来自浏览器的每一个请求,W eb服务器上的CGI程序都会产生一个独立的进程。如果有过多的终端向服务器发出请求,服务器极易因产生进程过多、资源枯竭而产生系统崩溃的危险。这个问题在终端较多的选课系统中尤其显得突出。 如果采用了ISAPI接口的方式,则可大大缓解这个问题。ISAPI程序在处理浏览器请求时,不产生新的进程,而是在原进程中建立新的线程。同一进程中的每个线程执行相同的程序,它们共享进程的数据区。每个线程仅有一个私有的存储区,用于存放寄存器值和私有变量值。进程的数据区是被大量线程共享的,因而线程节省了大量内存。线程的

14、使用不仅减少了进程的数量,而且避免了频繁的进程上下文切换,因而服务器的负担可以大大减轻,避免了系统崩溃的危险。 如果选用SQL Server和IIS作为数据库管理系统和W eb服务器来构建学生选课系统,这样不仅继承了客户机/服务器模型的优点,也克服了不足。首先,SQL Server和IIS都是使用了W in32操作系统线程,有利于减轻服务器负担。由于浏览器和服务器进程都不是和数据库直接相连,使得数据独立性得以实现。数据库的修改不至于全面修改服务器中的程序,而只需修改相关部分。系统的开发工作只集中在W eb服务器端,而且基本上是网页编程不仅方便了开发者,也提高了开发效率。另外,这些产品都是源自微

15、软公司,彼此之间已经过性能优化,故能够无缝结合,有利于提高系统的稳定性和可靠性。 通过以上分析与比较,我们不难得出使用浏览器/服务器模型的优越性:使用方便,只需要浏览器就可以进行访问;界面统一而且简单;浏览器负担轻,系统安全、稳定。另外,随着网络技术的迅速发展,浏览器/服务器模型几乎可以完全代替客户机/服务器模型承担所有工作。因此将选课管理系统建筑在浏览器/服务器模型上,不仅在技术上是可以实现的,也是符合时代潮流的。系统一旦建成,不仅学生可以在家中用拨号上网的方式进行选课、课程信息查询等操作,而且管理人员也可以在任何有浏览器的计算机上,在严格的安全保护措施下,灵活机动地进行管理,从而实现系统的

16、开放性。2、基于浏览器/服务器的学生信息管理系统的一种实现1.系统总体结构。 整个系统主要由学生信息管理中心和选课系统、教务系统、学生工作、招生工作、毕业系统、社区工作等子系统组成。各子系统分别与相应的职能部门相对应,主要由Web终端组成,通过校园网与学生信息管理中心的服务器相连,这样,所有的学生信息都集中存放在学生信息管理中心的数据库上,被各子系统共享。教务系统、选课系统等子系统的统一设计,在原则上保证各关系子模式符合第三范式(3NF),从而在设计阶段消除了数据冗余,保证了数据一致性。根据该系统的结构特点,不难发现系统的主要设计工作在学生信息管理中心,进一步说,就是核心模块的设计即Web服务

17、器与数据库的设计。2.系统软硬件平台。(1)硬件平台。 系统中最重要的硬件平台是W eb服务器,建议使用专用的服务器,如HP、Compaq等公司的产品。系统中的其它计算机没有大的限制,只要能够满足使用浏览器和联网的需求。网络环境可直接使用目前的校园网。(2)软件平台。 软件平台包括终端软件平台和服务器软件平台。可以采用以下一套方案: 各终端使用W indows 95/98为平台,使用MS InternetExplorer为浏览器。W eb服务器端,选用W indowsNT 4. 0 Server中文版作为网络操作系统;选用Internet Information Server4. 0作为Web

18、服务器软件;选用M icrosoftSQL Server 7. 0作为数据库管理系统;用ActiveXSDK(Software DevelopmentKit)设计专用ActiveX控件。3.功能模块设计(1)面向各子系统终端的服务器功能模块。 这里仅对最常使用的教务系统和选课系统的服务器功能模块进行阐述。针对教务系统的功能模块承担教学管理工作,它面向学校教务管理人员,主要提供以下功能:成绩的输入、打印和统计、课程信息输入、教师安排、排课等。针对选课系统的功能模块承担选课操作工作,它展示给学生使用,主要提供以下功能:选课、退选、显示、登录、修改口令、退出等。(2)面向管理终端的Web服务器功能模

19、块。 该模块承担了系统维护的任务,保障了系统的可靠运行。主要完成以下功能:用户权限管理、数据库优化、数据库维护等。(3)数据库设计。 数据库设计以降低数据冗余,保证数据完整性及一致性和提高数据并发性能力为原则。主要做到以下几点:数据库各关系子模式符合第三范式(3NF),消除数据冗余;利用事务级操作,保证数据的一致性和完整性;通过触发器机制保证数据引用的完整性;各表之间通过外键相连,根据具体情况保留一定的冗余,以提高访问速度。4.技术实现。 系统的核心模块由W indows NT Server 4. 0、IIS 4. 0(Internet Information Server)和SQL Serv

20、er 7. 0组成。IIS 4. 0主要包括HTML解释器、ASP解释器、TransactServer三个部分。SQL Server 7. 0是数据库管理系统,对整个数据库进行管理。系统的工作原理可简述如下：浏览器向服务器发出请求,服务器将请求交给IIS, IIS接收请求并调用ASP程序,ASP程序通过ODBC接口与数据库管理系统SQL Server连接进行数据库操作,ASP程序再将操作结果以HTML文本的形式发送给浏览器。 ISAPI程序使用线程代替了进程,各线程在一个统一的W eb Server进程空间中共存运做,基本避免了CGI形式下的系统不稳定因素,提高了系统的稳定性。但是,一方面,使

21、用API函数本身就是一件麻烦的事;另一方面,对一个ISAPI应用程序的违法访问同样可以导致Web Server的崩溃。为了更好更方便地使用Application Server提供的服务,微软公司推出了对ISAPI进行封装改进后的工具:Active ServerPages(ASP),方便了开发工作。ASP是一种基于脚本(Script)语言的W eb服务器编程语言。通过ASP内嵌的VBScript和Jscript(与Javascript兼容),可以方便地调用ActiveX控件,控制在浏览端显示的HTML页面的动态生成。其中,使用ActiveX控件可以实现特定功能,如访问数据库,生成报表等;而HTM

22、L页面的动态生成控制可以适应多种情况,有效指导终端用户的操作,并减小编程的工作量。 SQL Server是一个建立在WindowsNT的基础上、能同时支持多个并发用户的关系数据库系统。同IIS相似,它以线程的方式响应用户的请求,节约系统的资源。在SQL Server可以利用存储过程进行数据库批处理操作。存储过程是包含于SQL Server数据库的Transact-SQL语句的存储集。在一次执行后,存储过程就驻留内存,省去了重新分析、重新优化和重新编译,从而执行速度提高了。存储过程的使用不仅增强了数据一致性,还能够实现模块化的程序设计。触发器是一种特殊的存储过程,它与SQL修改语句相关联并能自动

23、执行,完成对相关表相关行作出相应的操作,有力地保证了SQL Server数据库中数据的一致性和引用完整性。3结束语 WWW技术已广泛应用于Internet上的信息查询、检索,越来越多的传统数据库正在与WWW技术结合。本文提出的基于浏览器/服务器结构的学生管理系统与传统分散、独立的管理子系统相比有突出的优点,不仅很好地解决了许多技术上、管理上的问题,提供更方便、更安全的服务,而且其开发环境简单、结构开放、易于修改和扩展。但在具体开发中还会有许多问题待解决:比如,如何实现W eb浏览器端的远程打印,就这个问题已出现了一些解决方案,如CrystalReport 7. 0;又如,如何设计一个高效、可靠

24、的教学、考试日程安排算法,如何减轻服务器网络负载等。上述系统的部分功能已在若干高校实现,在技术上得到了可靠保证,因此相信一个统一设计、功能完善的学生信息管理系统的实现也为期不远。参考文献:1美S.希利尔,等.Active Server Pages编程指南M .北京:宇航出版社, 1998.2美StephenWynkop. SQL Server 6. 5应用开发使用手册M .北京:机械工业出版社, 1997.3周睿斌,等.基于WWW的远程教学中AnswerW eb的建立J.计算机工程与应用, 1998, 12.4朱鹏,等.基于W eb和CORBA的新型远程教育系统J.计算机工程, 1999, 3.参考文献:1魏克新,等.MATLAB语言与自动控制系统设计M .北京:机械工业出版社, 1997.2夏德钤.自动控制理论M .北京:机械工业出版社, 1995.