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摘要：

分析了我校網(wǎng)絡數(shù)字化實驗室的管理現(xiàn)狀和存在的問題，提出了實驗室數(shù)字化管理的必要性，分析了分布式管理系統(tǒng)的架構及存在的優(yōu)點和缺點，提出將Agent技術用于計算機網(wǎng)絡實驗室的數(shù)字化管理系統(tǒng)中的可行性.

關鍵詞：

分布式系統(tǒng)；數(shù)字化實驗室管理；Agent技術

隨著我校數(shù)字化校園建設規(guī)模的擴大，數(shù)字化實驗室越建越多，在各學科教學改革中的作用也越來越明顯.如何管理好這些實驗室，為學科教學提供良好的軟硬件環(huán)境，讓它們發(fā)揮更大的作用，是擺在我們面前的問題.

1我校網(wǎng)絡數(shù)字化實驗室的管理現(xiàn)狀

目前，我校的數(shù)字化校園建設已經(jīng)初具規(guī)模，但是我校實驗室的管理還停留在傳統(tǒng)的管理模式即人的管理上：上機記錄需要人來填寫；安排上機需要人來安排；計算機出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)，需要老師檢查才能發(fā)現(xiàn)；學生上課時玩游戲難以控制；實驗室的設備也沒有防火防盜設施等等.如何解決這些問題，使數(shù)字化實驗室的管理規(guī)范化，就需要我們探索出一個適合的、功能全的系統(tǒng).

2分布式數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)

計算機實驗室的管理由傳統(tǒng)的管理模式向先進的數(shù)字管理模式轉(zhuǎn)變，由最初的單一管理功能轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊芾砉δ埽蓡蝹€計算機實驗室管理轉(zhuǎn)變到全校分布式互聯(lián)計算機實驗室統(tǒng)一管理，這要求采用多種先進的軟件技術，構建一個分布式數(shù)字化共享管理軟件平臺，包括統(tǒng)一實驗室管理、上機認證、多媒體教學、網(wǎng)上行為等，提供統(tǒng)一的認證入口，并且和我校現(xiàn)有的一卡通和網(wǎng)絡身份認證系統(tǒng)接軌.分布式管理系統(tǒng)是建立在計算機網(wǎng)絡基礎之上，具有高度的內(nèi)聚性和透明性，它涉及到多個計算機實驗室、成百上千臺計算機和多臺服務，為了確保計算機之間的通信暢通無阻，系統(tǒng)采用了C/S（客戶機/服務器）模式，用Socket多線程和多端口技術編程，以保證多臺計算機、多個用戶之間的正常通信.

2.1系統(tǒng)設計

分布式管理系統(tǒng)要求所有的計算機數(shù)字化實驗室管理采用統(tǒng)一平臺，一個后臺數(shù)據(jù)庫，放在網(wǎng)絡中心集中管理.數(shù)據(jù)庫不對實驗室公開，實驗室只負責教學及實驗管理和學生自助上機.整個系統(tǒng)的框架圖如下圖所示：

2.1.1硬件組成

分布式管理系統(tǒng)的硬件主要由主服務器、各實驗室服務器、學生用計算機、監(jiān)控機、刷卡機等組成.主服務器安裝SQLServer數(shù)據(jù)庫和主服務器端程序，主服務器中存儲全校師生的基本信息數(shù)據(jù)和全校的計算機專業(yè)課和公共課課表以及實驗安排表；各實驗室服務器安裝SQLServer數(shù)據(jù)庫、實驗室服務器端程序，并和刷卡機相連，這個服務器負責學生的刷卡注冊并記錄學生們的上課和實驗情況，并且和主服務器進行數(shù)據(jù)交換；監(jiān)控機安裝監(jiān)控程序，實時監(jiān)控火警、盜警以及學生是否玩游戲等情況；學生機安裝客戶端程序，將學生的上課及實驗信息傳回實驗室服務器，并且受控于監(jiān)控機.

2.1.2軟件設計

分布式數(shù)字實驗室概念就是集成多種軟件技術，包括集成了底層管理、內(nèi)核保護、動態(tài)屏幕截取、屏幕監(jiān)控、網(wǎng)絡阻斷等多種軟件技術，更好地完善數(shù)字化實驗室的專業(yè)管理，以解決數(shù)字化實驗室的統(tǒng)一管理、信息認證、多媒體教學、網(wǎng)上偵聽及阻斷等多種專業(yè)的管理要求.

2.1.2.1系統(tǒng)程序的構建與設計

分布式管理系統(tǒng)是多個計算機的統(tǒng)一整體，成百上千臺計算機和多臺服務器分布在不同實驗室.所以根據(jù)這樣的分布式特點，管理系統(tǒng)基于Win-dows7操作系統(tǒng)平臺，采用C／S（客戶機/服務器）模式，并且應用VC++軟件進行編程.整個系統(tǒng)主要分為主服務器端、各實驗室服務器端、學生端和監(jiān)控端，通過VC++和Socket多線程網(wǎng)絡編程使系統(tǒng)各部分有序地結(jié)合在一起，以完成系統(tǒng)的相應功能.

2.1.2.2數(shù)據(jù)庫的組建

分布式系統(tǒng)采用SQLServer組建數(shù)據(jù)庫，并使用ADO數(shù)據(jù)訪問技術與各程序相連，根據(jù)分布式管理系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，在數(shù)據(jù)庫中建立相關的表，主要的數(shù)據(jù)表如下表所示.

2.1.2.3數(shù)據(jù)的備份

分布式管理系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡基礎之上的多臺計算機的應用系統(tǒng)，所以，為了防止由于各種病毒的侵入、學生的非法操作和計算機硬件損壞等因素對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的破壞，系統(tǒng)設計了本地備份和遠程備份兩種備份方案，以確保系統(tǒng)能正常運行.

2.1.3與校園一卡通的對接

我校數(shù)字化校園的平臺—校園網(wǎng)已運行使用，校園一卡通也在教務處、食堂、圖書館等部門廣泛使用.如何將計算機實驗室的分布式系統(tǒng)與一卡通系統(tǒng)對接呢？對接方式有兩種，一種是緊耦合方式，就是兩個系統(tǒng)進行對接，系統(tǒng)只使用一個電子錢包，使用一卡通的卡內(nèi)信息，學生的信息從卡上直接讀取，并在需要的情況下把產(chǎn)生的記錄傳送到一卡通中心的數(shù)據(jù)上；另一種是松耦合方式，就是兩個系統(tǒng)先不進行對接，系統(tǒng)有兩個獨立電子錢包，在計算機實驗室的刷卡機上刷卡只使用一卡通的卡號信息.具體使用哪種耦合方式再根據(jù)具體情況做出選擇.

2.2分布式數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點

2.2.1分布式計算機數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)的使用，使實驗室的管理開啟了數(shù)字化模式，在規(guī)范實驗室管理和提高實驗室的效率方面的優(yōu)點是毋庸置疑的.分布式管理系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡基礎上的多臺計算機協(xié)作運行的管理系統(tǒng)，因為多臺計算機相互協(xié)作完成一個共同任務這樣就加快了系統(tǒng)的處理速度，簡化了主機的邏輯結(jié)構；多臺計算機間可以隨時交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享；成本低，易于維護，可以逐步實現(xiàn)實驗室的自動管理與無人職守；由于后臺系統(tǒng)與服務器端是采用分布聯(lián)接方式，而學生端與服務器端連接，所以系統(tǒng)能支持多達10萬臺遠程計算機的實時連接及實時的后臺數(shù)據(jù)處理，以便于管理的實驗室數(shù)量和計算機數(shù)量根據(jù)需求隨時進行擴充.

2.2.2盡管分布式管理系統(tǒng)有許多優(yōu)點，但也存在一些缺點.首先，由于分布式管理系統(tǒng)是基于經(jīng)典的C/S模式，即將分布式應用分解為客戶和服務器兩大部分，服務器只有在接到客戶的請求后方能提供服務；第二個潛在的問題是通信網(wǎng)絡，因為系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡平臺之上的，那么網(wǎng)絡的信息丟失或飽和都將會抵消我們通過建立分布式系統(tǒng)所獲得的大部分優(yōu)勢；第三是安全問題，數(shù)據(jù)易于共享是具有兩面性的，由于在分布式管理系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都可以方便地存取，所以系統(tǒng)的安全性問題成為我們經(jīng)常要考慮大問題.

3將Agent技術應用于分布式數(shù)字化管理系統(tǒng)中

Agent技術是一種處于一定環(huán)境下包裝的計算機系統(tǒng)，為實現(xiàn)設計目的，能在該環(huán)境下靈活的，自主的活動.在分布計算領域，通常把在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用的活著的計算實體稱為A-gent.它能夠有效地緩解順序的、集中的控制對系統(tǒng)的約束，以一種并發(fā)的、非集中的方式來尋求問題的解決.基于Agent技術的分布式系統(tǒng)使人們跳出了C/S系統(tǒng)的局限，適應了應用需求的發(fā)展.在分布式計算機數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)中加入Agent技術，開啟了新的計算機數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)模式，在這種新的模式中，Agent既是系統(tǒng)的基本構成單位，又是系統(tǒng)中獨立運行的實體.這種模式不僅可以占用更少的網(wǎng)絡，還可以縮短網(wǎng)絡連接的時間，減少網(wǎng)絡阻塞的發(fā)生，使系統(tǒng)更加安全和可靠，以便更好地對計算機實驗室進行管理；而且由于Agent具有交互性和主動性，查找信息和遠程交流更加方便快捷，提高了實驗室的管理效率，保證了實驗室分配的準確性，還降低了人工干預的費用.

3.1系統(tǒng)平臺模式

基于Agent的分布式計算機實驗室管理系統(tǒng)在傳統(tǒng)的C/S（客戶/服務器）構架上增加了一個s（分服務器）層，服務器層之間使用Agent層，即C/s/A/S（客戶端/分服務器/Agent/總服務器）模式，這種模式與傳統(tǒng)模式相比，占用客戶端的資源很少，要求客戶端條件比較低.即使網(wǎng)絡出現(xiàn)故障斷開，學生端只要與本實驗室的服務器連接就可以繼續(xù)進行刷卡，等網(wǎng)絡重新連接上之后，實驗室服務器上的記錄即可傳到總服務器上.這種模式降低了系統(tǒng)對網(wǎng)絡的依賴性，并且允許間斷式的連接，提高了網(wǎng)絡的利用率.

3.2分服務器層的實現(xiàn)

分服務器層在系統(tǒng)里相當于一個“橋梁”，起著連接作用，上面連接總服務器，下面連接客戶端，并為客戶端提供服務.分服務器層使用一個ClientSocket組件即TclientSocket類與總服務器相連接，并且使用ServerSocket組件即TserverSocket類給客戶端提供服務.如果需要向總服務器發(fā)出請求數(shù)據(jù)時，由ClientSocket組件申請與總服務器建立連接，并把總服務器反饋回來的信息進行相應處理后存入分服務器層數(shù)據(jù)庫中，供以后使用.ServerSocket組件一直進行網(wǎng)絡監(jiān)聽，當某個客戶端發(fā)送過來數(shù)據(jù)時，它接收數(shù)據(jù)并進行相應處理后，把處理結(jié)果送還給這個客戶端.

3.3數(shù)據(jù)庫結(jié)構設計

在任何一個管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫都是系統(tǒng)的核心.在基于Agent技術的數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)中，總心服務器、各實驗室服務器、客戶端都得圍繞著數(shù)據(jù)庫來運行.由于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲量大、訪問的用戶數(shù)目多.所以對數(shù)據(jù)的安全性和一致性要求比較高，對訪問速度的要求也比較高.在基于Agent技術的數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)中采用SQLServer組建后臺數(shù)據(jù)庫，并使用ODBC驅(qū)動程序?qū)⒏鞣N數(shù)據(jù)庫程序互相連接，以保證用統(tǒng)一的方式處理所有的數(shù)據(jù)庫.計算機實驗室的數(shù)字化管理是實現(xiàn)數(shù)字化校園的重要組成部分，隨著我校教學改革工作的深入，計算機公共課和專業(yè)課的上課與實驗、老師的科研、學生的創(chuàng)新項目設計都在計算機實驗室里進行，計算機實驗室的作用越來越重要，數(shù)字化管理的實現(xiàn)也迫在眉睫.我們將不斷地探索和完善計算機實驗室的管理模式，早日實現(xiàn)計算機實驗室的數(shù)字化管理.

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作者:張?zhí)m 單位:赤峰學院