教务系统应用瓶颈及优化策略研究

信息技术的发展,使高校教学管理信息化逐步走向深入、成熟。教学事务信息管理系统,一般简称为教务系统,是高等学校教学管理信息化中不可或缺的中坚力量,它在连续、系统、全面、综合地反映教学管理情况的同时,也为管理中的对象和业务提供重要信息化支撑。然而随着应用系统功能的不断扩展,在校生人数的持续增加,学分制选课制度的规范管理,历年历史数据的海量叠加,软硬件设备的升级更新,教务系统在应对众多师生同时访问的大流量、高并发的数据事务处理中,也逐渐显露出诸多局限和不足,并慢慢演化为应用瓶颈,制约着教育管理信息化的发展,影响着事务处理的效率。解决这些制约瓶颈,增加经费投入无疑是重要的方面,但在大多数高校里,是难以接受解决这些瓶颈问题所需的庞大资金预算的,因此需要从应用环境出发,结合先进的技术理念和成熟可靠的应用技术,探索出一套能够支撑高并发运行、灵活适用、扩展性强的优化策略。
　　
　　 一、教务系统应用瓶颈现状
　　
　　经过多年的建设和发展,教务系统已成为教学事务处理的中心,涉及教学过程的各项事务,如计划编排、学生选课、课表查询、成绩管理、教学评价等,都以教务系统为中心向外延伸,其所形成的师资信息、学生信息、课程信息、教学任务等也成为高校教学管理宝贵的资源库,通过数字化校园广泛应用于学工、人事、教学状态数据采集等领域,教务系统应用框架如图1所示。
　　从图1中可清晰看出,教务系统不仅要处理自身的各种繁杂的数据事务,而且面临着来自其他方面的压力,瓶颈的产生是无法回避的现实问题。
　　 (一)数据处理瓶颈
　　教务信息处理,归根到底还是通过数据库对数据信息进行存储、检索、加工、统计等一系列操作,如成绩录入、课表编排、毕业审核等信息服务,这些应用操作往往是在一个较为集中的时间段进行的密集的数据存取,虽然数据库允许多用户按分时方式,保持较短响应时间同时使用系统资源,在日常使用中我们似乎并未察觉到存取效率的异常,但在选课、成绩录入等特殊时间,数据处理要面对大量用户同时查询不同专业、类别的学生、课程、教师等信息,还有大量实时数据写入数据库,其空间复杂度要求在多个不同数据表之间交叉关联,表与表之间关联关系复杂,磁盘读写I/O频繁,处理一条事务的时间周期远高于平时,整个系统则变得异常缓慢甚至没有响应,有时甚至出现保存信息丢失等严重情况,数据处理瓶颈集中凸显。
　　当教务系统越来越多地用于数字化校园的决策支持和数据挖掘时,需要访问大量的历史数据,通过动态的分析和多维数据运算,如切片和切块、数据抽取与数据变换、数据归约等,提取出隐含的重要信息,满足数据分析的深度、伸缩性的需要,此时,数据处理执行的时间周期将更长,瓶颈效应对整个系统的影响也更加突出。
　　 (二)网络并发瓶颈
　　网络是保障信息系统稳定运行的重要基础设施,通过网络将分散于各个区域和建筑中的用户汇聚到一起,协同完成教务管理的各个部分,网络是连接和传递信息的桥梁,因此网络是否畅通,接收和回传数据是否完整、及时,也会制约教务系统的应用。典型的网络瓶颈一般出现在网络带宽、网络交换与网络适配器3个部分。在光交换和万兆以太网早已成熟应用的校园里,因为带宽不足而出现的网络瓶颈已成为极少见的个案,而出现在交换机与网络接口上的瓶颈却容易被忽视。对此,必须考虑以下几个方向的问题:首先,服务器与核心交换网络之间的拓扑设计是否科学合理,它们之间是否有冗余链路,多条链路间分担网络流量的效果如何,当拥堵发生时,所有session是否能平稳转移到冗余链路上?其次,服务器位于DMZ区域,安全策略的规则设计是否精简,以至造成安全检测延迟产生瓶颈?再次,核心层、汇聚层及接入层网络设备和服务器自身的网络接口是否能高效收发处理网络数据包,网络协议及路由配置是否合理协调。
　　 (三)硬件设施利用率瓶颈
　　硬件设施的利用效率是信息系统运转的基础,应用系统出现堵塞、中断、缓慢等现象,有时也与硬件设备有关。为了满足教务系统日常的应用需要,通常由数台服务器分别承载Database(数据库)、Web(网站)、Agent(中间件)的服务以及专用的Storage Foundation (存储)硬件保存数据,并且随着时间的增长,还会有新的硬件设备投入使用。因此,硬件自身的电气性能、工作状态也对系统的运行产生瓶颈:①各个硬件是否真正衔接完好使通信数据畅通无阻地流动于各设备之间;②各硬件自身是否充分发挥了负载能力,在连接负载较重时丢包、连接不稳定等现象是否明显;③磁盘存储系统自身的I/O读写能力是否满足应用系统的需要,I/O存在于网络访问、磁盘访问等数据系统的全部,数据库会因I/O繁忙而整体处理能力下降,Web也会因I/O延迟出现“假死”甚至停止响应[1];④新旧设备因购买年代的不同,可能存在异构,如在为x64计算而优化设计的硬件上运行简单的32位的平台,其硬件性能发挥无疑会大打折扣;⑤新旧硬件在部署服务时,是否根据其性能差异有选择地适当差别配置。
　　 (四)软件系统维护困境
　　大多数高校由于技术力量或后期维护等原因,教务系统的选用多为购买商业化产品,不同的企业都声称自己的产品采用了先进的技术,具有完整的教务管理功能和流程设计。而在工作实践中,每个高校都具有自己的一整套管理规范和流程,购买的系统在基本功能上满足了管理共性的需要,但在流程和数据完整性等细节方面则无法满足,于是个性化的修改定制成为潜在的瓶颈隐患。一些功能模块的编程没有经过认真的需求分析,修改出的程序也未进行严格的测试就直接交给学校,学校在使用中不断在旧问题的解决和新问题的出现中反复,长期如此导致系统整体的稳定性遭到破坏,功能模块和数据结构的内在关联一再被改变,程序代码存在冗余和不严谨,这使得教务系统自身的运行效率大幅下降,错误和故障导致的数据丢失和破坏进一步加剧了瓶颈的发生。
　　另一方面,受到商业合同和专利技术的保护,学校和个人都无法查看和修改购买的教务系统源代码,即无法从程序内部针对出现的瓶颈问题进行优化和改进。有时通过观察和经验判断一个瓶颈产生的可能原因,却遭遇企业以各种理由拒绝修改,他们认为程序是没有问题的或超出了功能维护的范畴。
　　从软件自身的角度看,在教务系统的Web中,无论是简单的课表查询还是较为复杂的选课,都是由位于服务器端的程序或控件在运行,通常有Asp.net、Java、PHP3种常见开发语言,它们在执行时是在服务器端为每个连接用户创建一个会话环境,消耗一定的服务器系统资源,当大量用户同时访问时,系统资源变得有限而不足以满足所有连接请求的执行,于是等待队列出现,瓶颈现象发生。 (责任编辑：nylw.net)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)