基于Blackboard平臺(tái)在線考試管理系統(tǒng)的研究

中國(guó)計(jì)量大學(xué) 鄭 坤

基于Blackboard平臺(tái)在線考試管理系統(tǒng)的研究

中國(guó)計(jì)量大學(xué) 鄭 坤

本文從學(xué)校教學(xué)資源出發(fā)，通過(guò)研究和分析我校BB平臺(tái)實(shí)際教學(xué)使用情況對(duì)硬件進(jìn)行研究和測(cè)試，設(shè)計(jì)出適合筆者所在院校在線考試的系統(tǒng)優(yōu)化方案，確保筆者所在院校BB平臺(tái)在線考試能夠順利進(jìn)行。

Blackboard 在線考試 管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)在線考試是在充分利用網(wǎng)絡(luò)無(wú)限自由的空間基礎(chǔ)上，通過(guò)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，考試機(jī)構(gòu)可以隨時(shí)隨地對(duì)考生進(jìn)行無(wú)紙化考試。這大大簡(jiǎn)化了考試流程，減輕了考試機(jī)構(gòu)的工作量。這種考試模式在現(xiàn)代開(kāi)放的考試系統(tǒng)中為考生的個(gè)性化提供了更為靈活、方便的考試服務(wù)，有效促進(jìn)了考試管理水平的提高。

一、BB平臺(tái)在線考試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足

筆者所在院校使用Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BB平臺(tái)）其中一項(xiàng)主要功能就是在線考試，教師通過(guò)將原始試題資料錄入，生成試題庫(kù)；從題庫(kù)中隨機(jī)生成試卷，并可多次重復(fù)使用；教學(xué)人員可以通過(guò)創(chuàng)建和管理自測(cè)、測(cè)驗(yàn)、考試和成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程以及根據(jù)需要制定課程；按照簡(jiǎn)單、步驟式流程創(chuàng)建考試和調(diào)查；多種題型可混合和選擇應(yīng)用：?jiǎn)芜x、多選、判斷正誤、匹配、排序、填空和論述題；為學(xué)生提供受密碼保護(hù)的測(cè)驗(yàn)、限時(shí)的測(cè)驗(yàn)，并可以得到即時(shí)結(jié)果反饋；按照時(shí)間表上指定的日期和時(shí)間，自動(dòng)開(kāi)放或關(guān)閉測(cè)驗(yàn)。一直以來(lái)，由于BB平臺(tái)在線考試功能對(duì)服務(wù)器的硬件資源要求比較高，筆者所在院校包括全國(guó)大多數(shù)高等院校的基本配置中始終無(wú)法很好地解決并發(fā)量問(wèn)題，經(jīng)常由于考試導(dǎo)致服務(wù)器崩潰停止服務(wù)，所以BB平臺(tái)的在線考試功能在國(guó)內(nèi)各高校中沒(méi)有得到很好推廣。

二、BB平臺(tái)系統(tǒng)測(cè)試方法

為了筆者所在院校1000余人學(xué)生可同時(shí)在線考試，必須對(duì)BB平臺(tái)軟硬件進(jìn)行合理的配置和資源優(yōu)化。測(cè)試工具為IE瀏覽器、Loadrunner11，測(cè)試環(huán)境為應(yīng)用服務(wù)器（BB版本為8.0.422.7，系統(tǒng)為Redhat 5.6 x64，內(nèi)存4G的雙核CPU和內(nèi)存4G的四核CPU）、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（系統(tǒng)為Redhat 5.6 x64，內(nèi)存8G的四核CPU）。測(cè)試方法是用Loadrunner壓力測(cè)試工具向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送不同的訪問(wèn)請(qǐng)求，模擬登錄、瀏覽課程、考試。通過(guò)對(duì)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合Loadrunner工具得出最優(yōu)結(jié)論。為了更好測(cè)試訪問(wèn)壓力，分別對(duì)50、100、200、300這幾個(gè)訪問(wèn)人數(shù)進(jìn)行壓力測(cè)試，主要列出300人的訪問(wèn)情況。

測(cè)試雙核CPU內(nèi)存為4GB的應(yīng)用服務(wù)器。

1.發(fā)送點(diǎn)擊課程測(cè)試。300人同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)人數(shù)達(dá)到236人時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)錯(cuò)誤，瀏覽器訪問(wèn)已經(jīng)非常困難，有20秒才能打開(kāi)首頁(yè)，Vmstat的R值在17-101之間，說(shuō)明CPU負(fù)載非常高，但memory的free值為1528876之上，說(shuō)明內(nèi)存壓力不大。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器壓力也不是很大，顯示的數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)。所以單臺(tái)Web應(yīng)用服務(wù)器，瀏覽網(wǎng)頁(yè)的極限值應(yīng)該在250人左右。出現(xiàn)服務(wù)極限后，當(dāng)服務(wù)器請(qǐng)求壓力下降后服務(wù)器能繼續(xù)正常服務(wù)。

2.考試壓力測(cè)試。嘗試300人參加考試，90人時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)事務(wù)失敗，此時(shí)應(yīng)用服務(wù)器CPU使用較高在60%～110%之間，內(nèi)存依然壓力不大，在130人參加考試時(shí)，Bb很難打開(kāi)，點(diǎn)擊出現(xiàn)緩慢的狀況，考試會(huì)出現(xiàn)異常導(dǎo)致無(wú)法提交考卷。出現(xiàn)服務(wù)極限后，當(dāng)服務(wù)器請(qǐng)求壓力下降，服務(wù)器就能繼續(xù)正常服務(wù)。結(jié)合實(shí)際考試中產(chǎn)生的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)不同考試人數(shù)服務(wù)器承受能力和考試順利情況可知，120人左右的學(xué)生一起考試時(shí)基本順利，出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法提交的現(xiàn)象。針對(duì)應(yīng)用服務(wù)器的瓶頸是CPU的情況，可以升級(jí)CPU為四核，并對(duì)200人訪問(wèn)進(jìn)行測(cè)試，此時(shí)Vmstat中R值則與雙核時(shí)50人的數(shù)據(jù)基本一致，當(dāng)達(dá)到300人同時(shí)進(jìn)行考試進(jìn)行測(cè)試時(shí)可知，CPU壓力較大，點(diǎn)擊會(huì)出現(xiàn)緩慢的現(xiàn)象，但基本能滿足需求，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器依然沒(méi)有壓力，說(shuō)明當(dāng)CPU升級(jí)為四核時(shí)單臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)該可以承受600人左右的同時(shí)訪問(wèn)或者300人左右同時(shí)在線考試。如果需要1000人同時(shí)在線考試，那么至少配置4臺(tái)四核CPU、4GB內(nèi)存的應(yīng)用服務(wù)器，1臺(tái)文件服務(wù)器和1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，另外還需要加上負(fù)載均衡。

三、負(fù)載均衡的研究

負(fù)載均衡是通過(guò)某種算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)的方法。運(yùn)用該方法在線考試必須先登錄到平臺(tái)，進(jìn)入課程后才能進(jìn)行考試，用戶發(fā)起請(qǐng)求一旦與該服務(wù)器連接成功，在訪問(wèn)期間一定要分配給該應(yīng)用服務(wù)器才可以順利進(jìn)行考試，也就是說(shuō)一定要保持會(huì)話。筆者所在院校原先使用Nginx作為負(fù)載均衡，分配方式設(shè)置為Ip_hash，每個(gè)請(qǐng)求按訪問(wèn)Ip的hash結(jié)果分配，這樣每個(gè)訪客固定訪問(wèn)一個(gè)后端服務(wù)器，該策略能解決session的問(wèn)題，從而解決會(huì)話保持的問(wèn)題。但是，Nginx的健康檢查機(jī)制是如果其中一臺(tái)宕機(jī)了，還是會(huì)分發(fā)請(qǐng)求給它，默認(rèn)1分鐘內(nèi)不會(huì)再轉(zhuǎn)發(fā)，之后再發(fā)給另一臺(tái)服務(wù)器，這樣就導(dǎo)致用戶一直無(wú)法訪問(wèn)的狀態(tài)。F5設(shè)備則解決了這個(gè)問(wèn)題，配置為基于SSL Session ID的會(huì)話保持，會(huì)話保持300秒，也就是如果該時(shí)間范圍內(nèi)沒(méi)有任何操作，該鏈接會(huì)被釋放，同時(shí)前端使用的是輪詢的方式，保證每臺(tái)服務(wù)器連接數(shù)均衡，另外也限制前端分配給各服務(wù)器的連接數(shù)。

綜上所述，經(jīng)過(guò)研究和測(cè)試，筆者所在院校的BB平臺(tái)配置了4臺(tái)web服務(wù)器，1臺(tái)文件服務(wù)器和1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，加上F5負(fù)載均衡設(shè)備，組織過(guò)1100人左右的同時(shí)在線考試，學(xué)生全部順利地完成了考試。

[1]曹 巖，鄭 錚.BB平臺(tái)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012

[2]許 毅.Blackboard平臺(tái)在高校教學(xué)中的使用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012

[3]楊曉宇.提高Blackboard平臺(tái)使用率的策略研究[J].軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2011

（本文系基金項(xiàng)目：2015年度浙江省教育廳科研項(xiàng)目“基于Blackboard平臺(tái)的在線考試管理系統(tǒng)優(yōu)化與推廣研究”的研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：Y201534215）

ISSN2095-6711/Z01-2016-12-0220

鄭坤（1984—），男， 浙江杭州人，中國(guó)計(jì)量大學(xué)教務(wù)處，助理研究員，研究方向：教學(xué)信息管理