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摘要：为了解决高校教务管理中公选课选课阶段时服务器高负载造成的“峰值堵塞”问题，该文主要研究了在现有网络条件、服务器的情况下，通过选课规则优化、服务器优化等技术来提高服务器性能，使公选课选课时能承受集中选课压力，对本校公选课选课系统的正常运行有着重要的意义。
关键词：服务器；负载均衡；虚拟化技术；优化；公选课
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0154-02
教务管理是高校管理的核心，其信息化是否优秀直接关系到高校的办学质量和管理水平。我校于2010年开始要求学生在正方教务系统里进行公选课的选课操作，教务管理的效率有了显著地提高。但随着办学规模的不断扩大，学生数量从原来的几千人增加到1.8万多人，与此同时，开设的公选课也增加到100多门，平均参加公选课选课的学生达7000多人次，正方教务系统的数据量每年急剧增长。同大多数国内高校一样，在公选课选课高峰期，系统一度出现无响应甚至死机等问题，系统的安全性、可靠性、稳定性得不到保证。我认为目前如何运用优化策略，因地制宜地制定现有公选课选课系统的保障方案，以适应极端条件下的公选课选课问题，已刻不容缓。
1 公选课选课规则的优化
选课规则是指采取何种规则组织学生选课以及确定选课结果。目前我校采用的是抢课法，即先选先得，学生进入教务系统登陆后，直接根据提供的可选课程进行选择以确定选课状态。现有的公选课选课流程如图所示：
经分析现有的网上公选课选课规则会有以下两个问题：
（1）整个公选课选课流程并不复杂，但从流程上来看，学生进入教务系统登陆后，大部分时间花在选课过程中，学生操作时间越长系统并发操作就越多，导致服务器负载也随之增大。
（2）由于学校采用的是“先选先得”的选课原则，众多学生会在教务处规定的第一时间进行争夺有限的公选课资源，服务器负载压力短时间内骤增。所以每年都会出现服务器崩溃现象还影响了教务系统其他功能的正常运行。
选课规则对公选课选课系统的性能影响很大，因此，对于课程量多，选课人数多的情况不宜再使用抢课法。结合我校实际情况，可以考虑实行分阶段法，主要解决让学生分散选课时间，以降低服务器压力。
第一阶段：这一阶段属于选志愿阶段，学生只要在规定时间内完成选志愿而无需第一时间进入系统，这样服务器负载压力大大地降低了。对于选课人数超过课程容量的课程，系统会记录并在第二阶段选课时提醒学生进行备选课的选择。
第二阶段：学生进入系统确认自己的公选课。系统提示学生需要备选课选择，然后学生进入备选课系统里随机分配并确认备选课程。
第三阶段：有特殊情况的学生如交换生、出国的学生由教务处同意后，单独进系统安排退补选课程。
2 服务器优化的技术研究
目前我校两个校区分别以Cisco7010为核心交换机，通过租用光纤，采用万兆相连。全校有线网络终端已达28000多个，有18000多台计算机接入校园网络。无线网络采用IEEE802.11n规格标准来建设，覆盖了除学生宿舍楼外的所有区域，在东湖校区布设了190个无线AP，在东南校区布设了150个无线AP。无线网络通过一个集中的網络管理平台对所有的AP进行配置和管理。根据现有的校园网建设情况可以考虑以下优化方案：
2.1服务器集群技术
服务器集群是指被看做单一系统管理并提供较高可用性、较便捷的可管理性和较大可扩展性的一组独立服务器。这个集群使得次要服务器能够提供处理时间，然后它作为一个智能实体，平衡流量以提高性能。如果集群中的任何服务器瘫痪，处理活动继续透明地进行。[1]
服务器集群技术具有以下优势：
（1）搭建了服务器集群系统后，当其中一台服务器出现硬件故障，那么正在运行的服务器应用程序可以切换到其他服务器上确保系统可以继续工作。
（2）集群技术还可以解决软件故障。因为服务器集群技术的监控是基于应用的，在高频率的选课过程中若其中一台服务器出现软件故障，其他服务器就可以接管该应用而继续工作。
（3）我校新建了很多校公共机房和计算机中心实验室，根据实际情况需要，服务器集群中各服务器可以通过实验室中的服务器来搭建，进一步降低了硬件成本。
2.2负载均衡技术
负载均衡技术是指利用负载均衡设备将网络应用的访问流量分担到多个服务器节点，以增加网络应用的吞吐量、提高网络数据的处理能力、增强网络服务的灵活性和可用性。负载均衡技术提供了一种简单、快捷、有效的方法，来提高网络设备和服务器的处理能力，使其能够承受访问量和数据流量的快速增长，并且能够为网络用户提供持续、稳定的网络服务。[2]
虽然目前可通过安装LVS、Nginx、HAProxy等软件技术来实现负载均衡，但是它的扩展性不好，而且当客户端请求大的时候，软件负载均衡自身也会消耗掉系统的性能。而硬件负载均衡是安装在服务器和外网之间，不受操作系统和软件系统的影响，加上灵活的负载均衡策略和流量管理，整体性能可大大提升。结合我校实际情况，服务器集群和负载均衡技术适用于公选课选课期间服务器高负载时能承受集中选课压力为学生们的选课提供了一个安全、可靠、稳定的服务平台。如图所示。
3 服务器的性能调整与优化
3.1增加内存和缓存的大小
在现有的服务器配置上增加内存和缓存的大小可以提升Web服务器的性能。但缺点也很明显会增加硬件开销。
3.2使用服务器优化软件调整服务器性能
使用服务器优化软件分别对虚拟机内存、最大线程（并发）数量、调优TCP 连接缓存数、调优执行队列线程作相应地调整设置。尽可能删除进程里多余的应用和服务，这样服务器CPU就有更多的时间用于处理频繁的HTTP请求。
3.3使用虚拟化技术
在公选课选课准备阶段时，通常会增加服务器来应对高负载造成的“峰值堵塞”问题，这样不仅费时而且费力，对硬件资源也是一种浪费且无法有效统一管理。于是，虚拟化技术运营而生。虚拟化技术是一种调配计算资源的方法，它将应用系统的不同层面——硬件、软件、数据、网络、存储等分隔开来，从而打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备之间的划分，实现架构动态化，并达到集中管理和动态使用物理资源及虚拟资源，以提高系统结构的弹性和灵活性，降低成本、改进服务、减少管理风险等目的。[3]从而提高了服务保障水平。
4 总结
本文针对公选课选课时服务器高负载问题进行了客观分析和总结，然后结合本校的实际情况提出了公选课服务器的性能优化方案，对本校共选课选课系统的正常运行有重要的意义。以后在以下几方面需要进一步研究：
（1）公选课选课系统的性能优化是一个长期的、系统的、复杂工作，本文仅对其中一些环节进行了优化研究，应通过实际测试分析，来进一步加强对其他方面的优化研究，从而完成对系统的合理优化。
（2）服务器缓存技术对服务器性能起一定的优化作用，由于时间紧促，还没安排大批量学生做全面的压力测试，在后续工作中有待改进。
参考文献：
[1]（美）纳哈瑞，（美）克鲁兹.Web商务安全设计与开发宝典 涵盖电子商务与移动商务[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]孟显勇.电子商务安全管理与支付[M].清华大学出版社，2014.
[3]张水平，张凤琴，等.云计算原理及应用技术[M].北京交通大学出版社；清华大学出版社，2014：43.
关键词：服务器；负载均衡；虚拟化技术；优化；公选课
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0154-02
教务管理是高校管理的核心，其信息化是否优秀直接关系到高校的办学质量和管理水平。我校于2010年开始要求学生在正方教务系统里进行公选课的选课操作，教务管理的效率有了显著地提高。但随着办学规模的不断扩大，学生数量从原来的几千人增加到1.8万多人，与此同时，开设的公选课也增加到100多门，平均参加公选课选课的学生达7000多人次，正方教务系统的数据量每年急剧增长。同大多数国内高校一样，在公选课选课高峰期，系统一度出现无响应甚至死机等问题，系统的安全性、可靠性、稳定性得不到保证。我认为目前如何运用优化策略，因地制宜地制定现有公选课选课系统的保障方案，以适应极端条件下的公选课选课问题，已刻不容缓。
1 公选课选课规则的优化
选课规则是指采取何种规则组织学生选课以及确定选课结果。目前我校采用的是抢课法，即先选先得，学生进入教务系统登陆后，直接根据提供的可选课程进行选择以确定选课状态。现有的公选课选课流程如图所示：
经分析现有的网上公选课选课规则会有以下两个问题：
（1）整个公选课选课流程并不复杂，但从流程上来看，学生进入教务系统登陆后，大部分时间花在选课过程中，学生操作时间越长系统并发操作就越多，导致服务器负载也随之增大。
（2）由于学校采用的是“先选先得”的选课原则，众多学生会在教务处规定的第一时间进行争夺有限的公选课资源，服务器负载压力短时间内骤增。所以每年都会出现服务器崩溃现象还影响了教务系统其他功能的正常运行。
选课规则对公选课选课系统的性能影响很大，因此，对于课程量多，选课人数多的情况不宜再使用抢课法。结合我校实际情况，可以考虑实行分阶段法，主要解决让学生分散选课时间，以降低服务器压力。
第一阶段：这一阶段属于选志愿阶段，学生只要在规定时间内完成选志愿而无需第一时间进入系统，这样服务器负载压力大大地降低了。对于选课人数超过课程容量的课程，系统会记录并在第二阶段选课时提醒学生进行备选课的选择。
第二阶段：学生进入系统确认自己的公选课。系统提示学生需要备选课选择，然后学生进入备选课系统里随机分配并确认备选课程。
第三阶段：有特殊情况的学生如交换生、出国的学生由教务处同意后，单独进系统安排退补选课程。
2 服务器优化的技术研究
目前我校两个校区分别以Cisco7010为核心交换机，通过租用光纤，采用万兆相连。全校有线网络终端已达28000多个，有18000多台计算机接入校园网络。无线网络采用IEEE802.11n规格标准来建设，覆盖了除学生宿舍楼外的所有区域，在东湖校区布设了190个无线AP，在东南校区布设了150个无线AP。无线网络通过一个集中的網络管理平台对所有的AP进行配置和管理。根据现有的校园网建设情况可以考虑以下优化方案：
2.1服务器集群技术
服务器集群是指被看做单一系统管理并提供较高可用性、较便捷的可管理性和较大可扩展性的一组独立服务器。这个集群使得次要服务器能够提供处理时间，然后它作为一个智能实体，平衡流量以提高性能。如果集群中的任何服务器瘫痪，处理活动继续透明地进行。[1]
服务器集群技术具有以下优势：
（1）搭建了服务器集群系统后，当其中一台服务器出现硬件故障，那么正在运行的服务器应用程序可以切换到其他服务器上确保系统可以继续工作。
（2）集群技术还可以解决软件故障。因为服务器集群技术的监控是基于应用的，在高频率的选课过程中若其中一台服务器出现软件故障，其他服务器就可以接管该应用而继续工作。
（3）我校新建了很多校公共机房和计算机中心实验室，根据实际情况需要，服务器集群中各服务器可以通过实验室中的服务器来搭建，进一步降低了硬件成本。
2.2负载均衡技术
负载均衡技术是指利用负载均衡设备将网络应用的访问流量分担到多个服务器节点，以增加网络应用的吞吐量、提高网络数据的处理能力、增强网络服务的灵活性和可用性。负载均衡技术提供了一种简单、快捷、有效的方法，来提高网络设备和服务器的处理能力，使其能够承受访问量和数据流量的快速增长，并且能够为网络用户提供持续、稳定的网络服务。[2]
虽然目前可通过安装LVS、Nginx、HAProxy等软件技术来实现负载均衡，但是它的扩展性不好，而且当客户端请求大的时候，软件负载均衡自身也会消耗掉系统的性能。而硬件负载均衡是安装在服务器和外网之间，不受操作系统和软件系统的影响，加上灵活的负载均衡策略和流量管理，整体性能可大大提升。结合我校实际情况，服务器集群和负载均衡技术适用于公选课选课期间服务器高负载时能承受集中选课压力为学生们的选课提供了一个安全、可靠、稳定的服务平台。如图所示。
3 服务器的性能调整与优化
3.1增加内存和缓存的大小
在现有的服务器配置上增加内存和缓存的大小可以提升Web服务器的性能。但缺点也很明显会增加硬件开销。
3.2使用服务器优化软件调整服务器性能
使用服务器优化软件分别对虚拟机内存、最大线程（并发）数量、调优TCP 连接缓存数、调优执行队列线程作相应地调整设置。尽可能删除进程里多余的应用和服务，这样服务器CPU就有更多的时间用于处理频繁的HTTP请求。
3.3使用虚拟化技术
在公选课选课准备阶段时，通常会增加服务器来应对高负载造成的“峰值堵塞”问题，这样不仅费时而且费力，对硬件资源也是一种浪费且无法有效统一管理。于是，虚拟化技术运营而生。虚拟化技术是一种调配计算资源的方法，它将应用系统的不同层面——硬件、软件、数据、网络、存储等分隔开来，从而打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备之间的划分，实现架构动态化，并达到集中管理和动态使用物理资源及虚拟资源，以提高系统结构的弹性和灵活性，降低成本、改进服务、减少管理风险等目的。[3]从而提高了服务保障水平。
4 总结
本文针对公选课选课时服务器高负载问题进行了客观分析和总结，然后结合本校的实际情况提出了公选课服务器的性能优化方案，对本校共选课选课系统的正常运行有重要的意义。以后在以下几方面需要进一步研究：
（1）公选课选课系统的性能优化是一个长期的、系统的、复杂工作，本文仅对其中一些环节进行了优化研究，应通过实际测试分析，来进一步加强对其他方面的优化研究，从而完成对系统的合理优化。
（2）服务器缓存技术对服务器性能起一定的优化作用，由于时间紧促，还没安排大批量学生做全面的压力测试，在后续工作中有待改进。
参考文献：
[1]（美）纳哈瑞，（美）克鲁兹.Web商务安全设计与开发宝典 涵盖电子商务与移动商务[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]孟显勇.电子商务安全管理与支付[M].清华大学出版社，2014.
[3]张水平，张凤琴，等.云计算原理及应用技术[M].北京交通大学出版社；清华大学出版社，2014：43.