云技術在遠程培訓及考試系統中的應用

周志忠

遼寧廣播電視大學（沈陽 110034）

某中心城市教師遠程培訓及考試系統，使用目前國際上比較主流的開源學習平臺Moodle構建，技術框架基于Linux、MySQL、PHP技術。于2010年初調試部署上線，并成功支撐了近3年的教師在線培訓及考試工作，取得了很好的用戶反響和實際效果。隨著教師培訓及考試工作在全市的全面鋪開，平臺需要支撐訪問人數逐漸增加，2013年初達到67 000名中小學教師全部參加，在不增加系統硬件設備情況下，傳統的網絡架構無法很好的適應大業務量的教師培訓及考試工作，需要一個更為完全、穩定的網絡環境來承載業務。

為了解決上述遇到問題，我們應用虛擬化服務器技術來做進一步改進，將云計算技術應用于遠程培訓及考試系統的開發和布署。保證網絡承載環境技術的先進性、安全性、靈活性、拓展性，不僅滿足67 000人的培訓及考試，還能為將來培訓及考試業務承載的繼續擴大提供最佳方案。最大限度的提升了系統的并發性、可靠性和穩定性。

1 云計算技術

傳統的網絡在線考試系統主要是基于瀏覽器/服務器（B/S）結構框架，使用.NET或J2EE等技術平臺來實現的，B/S最大的優點就是可以在任何機器上進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要有一臺能電腦能上網就能使用，我們稱之為客戶端零安裝、零維護，這樣一來系統的擴展非常容易。特別是近幾年AJAX技術的發展，使得這種結構框架下的程序也能在客戶端電腦上進行部分處理，從而大大的減輕了服務器的負擔。但是其缺點也是明顯存在的，在于只能利用到服務器的管理、調度以及資源管理功能，而客戶端只能被動的提需求或接收數據。既不能高效利用服務器的功能，也不能有效解決服務器處理的瓶頸，更不能充分利用網絡中其他各類設備的計算能力。

采用云技術來實現遠程培訓及考試系統的建設是一種有益探索，能夠解決大數據量、多訪問人群下的應用系統開發、應用，以及網絡傳輸堵塞的問題。

1.1 云技術的概念

云計算是分布式計算技術的一種，是指透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，交給多部服務器所組成的龐大系統，經搜尋、計算分析一系列處理之后，將結果回傳給用戶。通過這項技術，網絡服務提供者可以在數秒之內，處理數以千萬計甚至億計的信息，完成類似超級計算機一樣強大效能的網絡服務。

云技術是指基于云計算應用的網絡技術、信息技術、管理平臺技術、整合技術和應用技術等的總稱。使用云技術后會將所有的計算資源集中起來，由計算機軟件進行自動管理，無需人為參與，這樣應用提供者能夠更加專注于自己的業務，有利于業務創新和降低成本。舉個生活中的例子：好比是從每個人家使用一臺古老的單臺發電機模式轉向了電廠集中供電的模式。這意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像煤氣、水、電一樣，方便取用，費用低廉。最大的不同在于，這是通過互聯網進行傳輸的。

1.2 云技術特點

(1)超大規模

在配碳比為1時，根據圖1的結果，計算了添加10%氧化硼、8%硼砂和10%碳酸鈉對鮞狀赤鐵礦還原的影響，如圖2所示。三種添加劑對還原后液相渣含量的影響是隨著溫度的升高而升高。添加10%氧化硼后，液相渣含量在700 ℃后增加明顯，900 ℃后緩慢增加，1 300 ℃后開始降低；添加8%硼砂后，對液相渣含量的影響呈現不規律性；添加10%碳酸鈉后，液相渣含量在1 100 ℃后增加明顯，在1 400 ℃后開始降低。添加10%氧化硼對液相渣含量的影響要大于其他兩種添加劑。

Google公司提供云服務的設備已達100多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的云服務也都擁有幾十萬臺服務器。云技術能綜合現有龐大規模硬件資源，提供用戶前所未有的計算能力。

(2)虛擬化

云技術支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。每一個應用部署的環境和物理平臺是沒有關系的，所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。

(3)高可靠性

云技術采用了數據多副本容錯、計算節點同構、可互換等措施來保障服務的高可靠性。通過集成海量存儲和高性能的計算能力，云能提供一定滿意度的服務質量。

(4)高可擴展性

為用戶需求提供了無限多的可能。云技術的一端，是由成千上萬臺甚至更多的服務器組成的龐大集群，為存儲和管理數據提供無限多的空間，也為用戶完成各類應用提供無限大的計算能力。

(5)按需服務

云平臺將計算、存儲和網絡資源進行綜合，將這些硬件資源能力作為服務向外提供，用戶尤其是中小企業用戶，可以按需購買計算資源、存儲資源、通信資源等，極大地節約了成本。

1.3 云計算的服務

基礎設施服務：即 IaaS(Infrastructure-as-a-Service)。IaaS向用戶提供的不僅包括虛擬化的計算資源、存儲資源，整個基礎設施也可以作為一種服務向用戶提供。消費者通過互聯網可以從完善的計算機基礎設施獲得服務。

平臺服務：即PaaS(Platform-as-a- Service)。建立在基礎設施之上，主要包括并行程序設計和開發環境以及實現云技術的其他系統管理工具，如云系統中資源的部署、監控管理、分配、分布式并發控制等。主要是向應用程序開發者提供平臺應用開發接口。

軟件服務：即SaaS(Software-as-a- Service)。隨著互聯網技術的發展和應用軟件的成熟，在21世紀開始興起的一種完全創新的軟件應用模式。服務商將應用軟件統一部署在自己的服務器上，客戶可以根據自己實際需求，通過互聯網向服務商定購所需的應用軟件服務，按定購的服務多少和時間長短向服務商支付費用，并通過互聯網獲得服務商提供的服務。

2 基于云技術的 Web 系統架構應用

某中心城市教師遠程培訓及考試系統仍使用原先B/S架構時的3臺雙核服務器，通過Openresty與Lua語言的結合搭建了高效軟件服務器端設計，通過云技術分布式服務器部署來實現各服務器的負載均衡和前端高并發壓力負載。

具體策略如下：

(1)通過Oracle VM VirtualBox來實現分布式虛擬機的創建、管理，通過VirtualBox Api采用php進行WEB方式進行有效管理?；A底層系統是Centos6.4，分布式虛擬機的系統也是采用 Centos6.4,這樣實現了整個系統全linux的構架，并實現通過版本無縫對接。

(2)為保證高并發壓力帶寬采用1G出口，部署萬兆交換機、防火墻相配合，實現線路無阻塞式網絡部署。

(3)Lua語言的軟件架構，lua是由標準C語言編寫的，具有強大的C語言支持庫，有著高性能、高效率的美稱，采用lua實現了語言簡潔，業務清晰，效能高的目的。

(4)數據存儲上采用緩存技術加持久層數據庫存儲結合的模式，緩存層采用 redis來實現，持久層采用Sql server與mysql，數據先存入緩存層，經由數據寫入排隊系統進行數據排隊，保證持久層穩定的數據存儲。這種高效的部署方式也是國內、外知名網站系統所采用的方式。

(5)備份、應急系統，我們通過預留備份、應急系統來解決故障的應急處理，此部分采用虛擬機技術來解決。

培訓系統應用部署圖如圖1所示。

圖1 培訓系統應用部署圖

4 結語

在實際支撐某中心城市教師遠程培訓及考試工作之前，我們采用 Linux webbench 壓力測試工具進行模擬壓力測試，結果如下：

(1)2 000用戶同時并發，即20 000用戶同時在線：每秒鐘響應請求數103 458 pages/min；每秒鐘傳輸數據量 840 211 bytes/sec；0個連接 failed，完成請求206917。

(2)4 000用戶同時并發，即40 000用戶同時在線：每秒鐘響應請求數85 500 pages/min；每秒鐘傳輸數據量 756 946 bytes/sec； 0個連接 failed，完成請求171001。

(3)6 000用戶同時并發，即60 000用戶同時在線：每秒鐘響應請求數103 869 pages/min；每秒鐘傳輸數據量841 032 bytes/sec； 2個連接failed，完成請求207736。

(4)整個過程CPU占有率在 30～57%之間。

根據上述數據通過軟件模擬測試得出結論：能保障培訓及考試正常運行。

因此，在2013年下半年和2014年上半年，某中心城市應用此系統開展了教師在線培訓及考試工作。實踐證明，通過服務器云技術整合方案的實施，網絡在線考試系統較好的支撐了 67 000名中小學教師的遠程培訓及考試。（1）服務器的性能使用率明顯提高，高峰使用率從42%提高到了85%。（2）通過與技術的使用，取消了原先需再購買6臺服務器的計劃，節省了設備經費。

綜上所述，某中心城市教師遠程培訓及考試系統建設中，云技術的應用使服務器的功能得到了有效地發揮，無論從應用服務的穩定性、高可用性、資源的合理調配、快速部署等方面，還是從節能、節電、節約空間等方面，都比應用前有顯著改善。

[1]劉鵬. 云計算技術原理，http://www.chinacloud.cn/ show.aspx?id=1929&cid=12, 2009-06-17.

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