基于Linux的OnlineJudge在線提交環境的搭建

盧云宏++侯文涵++趙前++張麗穎++周世平

摘 要OnlineJudge（OJ）是基于圖形化用戶界面的在線評測系統，用于在線檢測代碼的正確性。本文利用python語言和Linux環境的命令行方式，為當前OJ設計并搭建一個基于Linux的純命令行在線提交環境，使用該環境可以在純命令行下向OJ提交題目。該環境成本低，占用資源少，運行速度快，服務端便于統一管理。

【關鍵詞】程序設計 命令行 在線提交環境（平臺）

1 前言

人機交互隨軟件技術的發展而進步，一直在按照用戶的期望向著友好、方便、自然的方向發展。人機交互從原始的命令行（Command Line Interface，CLI）到圖形化用戶界面（Graphical User Interface， GUI），再發展到現在的自然用戶界面（NaturalUserInterface， NUI）。雖然當前CUI已經不是主流了，但命令行技術作為更接近底層的文本模式，永遠不會過時。

隨著程序設計基礎教學的發展，各個高校紛紛建立OJ，但當前OJ平臺是基于圖形化用戶界面的，目前還沒有OJ平臺使用命令行界面。針對當前的情況，本文使用純命令行界面，設計并搭建了純命令行的OJ在線提交環境。作為日常使用，圖形化界面是方便且易于操作的，但作為服務器，圖形模式會占用大量的系統資源，尤其是內存。基于服務器的考慮，該環境的搭建借用Linux環境的命令行方式。系統終端為純文本，不使用圖形化界面，占用資源少，運行速度快，可以對資源有效利用。另外，該系統運行環境相對簡單，不需要太多的外部環境，客戶端不需要特殊環境搭建，可以通過終端方式（借用putty，ssh，Xshell等工具）實現登錄。

2 實驗平臺環境搭建

本文基于遠程登錄，ssh映射的原理，將OJ服務器與用戶之間增加一個Linux服務器和一個中轉服務器，搭建該環境。使用的搭建工具包括Linux服務器，OJ服務器，終端軟件。搭建提交環境步驟如下：

（1）實現端口轉發。因為Linux服務器使用的是局域網，只能在特定（124）網段使用，需要將端口轉發到中轉服務器的特定（6666）端口上才能實現外網訪問。

（2）創建固定數目的學生賬戶和老師賬戶。

（3）給賬戶設定權限。使學生之間不能互相訪問進入各自的目錄下，但教師用戶可以進入學生的目錄。

（4）將特定的功能分配到每個用戶，如設定提交指令。

這其中所有的操作通過shell腳本實現，每一個操作都建了一個腳本。

當前OJ的結構是用戶直接登錄到OJ服務器，本文將OJ服務器與用戶之間增加一個Linux服務器和一個中轉服務器，各個服務器與運行在Linux服務器中的服務程序構成了為本校OJ設計的命令行提交系統。用戶需要通過終端方式遠程登錄到Linux服務器，再進行相應操作，Linux服務器將登錄請求和提交題目操作傳遞到OJ服務器，OJ服務器再對這些操作進行相應處理，再通過服務器之間的連接將結果依次返回。但是Linux服務器不能被用戶直接訪問，用戶需要通過一個能被直接訪問到的服務器登錄到Linux服務器，所以我們將OJ平臺的服務器作為中轉服務器，靠ssh端口映射將中轉服務器與Linux服務器聯系起來。為了加以區別，本文將中轉服務器與OJ服務器分別表示。系統的數據交互體系結構如圖1所示。

3 系統實現

該系統實現的功能主要包括用戶登錄、代碼編寫及編譯、代碼運行、代碼暫存、用戶提交、結果返回。用戶通過終端程序，遠程登錄到Linux服務器，再登錄OJ賬號，連接到OJ服務器，進行想要進行的操作。代碼的編寫可以使用Linux系統中的編輯器（如vim等）。在終端中輸入“vimtest（文件名稱）.c”，回車進入vim編輯器，進入編輯狀態（按a鍵），輸入代碼語句。輸入完成后，退出編輯狀態（按esc鍵），輸入“：wq”，按回車，可保存代碼文件且退出vim編輯器回到終端命令窗口。代碼的編譯可以依靠gcc命令，輸入“gcctest.c”編譯代碼，最后使用“./test.out”執行，查看結果。因為代碼的編寫、編譯、運行和暫存功能是在Linux服務器內部實現的，所以在這里重點介紹一下用戶登錄，用戶提交（包括結果返回）的過程。

3.1 登錄

通過終端程序遠程登錄到Linux服務器后，用戶要進行登錄賬號操作，通過命令行向Linux服務器提交登錄請求，Linux服務器接收到請求后，返回相應結果，用戶輸入賬號密碼。登錄具體操作通過python語言中的提交表單實現，服務程序將用戶輸入的賬號密碼提交到OJ服務器，OJ服務器對賬號密碼進行驗證。若驗證錯誤，則登錄失敗，將結果依次返回；若驗證正確，Linux服務器對登錄結果進行處理，判斷用戶是否屬于學生組，若是，則需要判斷學生是否使用的自己的賬號，檢測cookie是否有效，是則登錄成功，否則登錄失敗。不屬于學生組（屬于教師組）則只需檢測cookie是否有效。用戶登錄的流程如圖2所示。

3.2 題目提交

題目分為兩類，一類是OJ系統上普通的題目，可以任意選擇提交，需要輸入的參數有四個，格式如下：

--problem

其中第一個參數（problem）是題目的種類，第二個參數（Problemid）是題目序號，第三個參數（Code file）是代碼所在的文件，第四個參數（Language）是編程語言的種類。

另一類是作業題目，由學生將指定題目在規定時間內提交，需要輸入的參數如下：

--contest

第二個參數（Contestcid）作業序號，其他參數意義同上。

用戶提交的參數傳遞到Linux服務器，Linux服務器獲取到參數數據且未檢測到無異常后，程序會利用參數構造POST數據，如果線程不出現異常，學生提交的代碼會通過該程序的POST數據傳輸到OJ。OJ接收到數據后會進行提交、判題、檢測相似度和返回結果等操作。程序通過抓取網頁數據，返回抓取到的信息并顯示到命令行。學生提交題目流程如圖3所示。

4 結果分析

本文針對煙臺大學OJ（202.194.119.110）搭建了在線提交平臺，測試得到如下結果：命令行界面資源消耗少，占用內存少，運行速度優于圖形化用戶界面；對服務器配置要求低，成本低于圖形化界面；服務端實驗環境便于統一維護；暫存代碼功能相比u盤存儲，更加方便安全。另外學生使用該提交環境的同時增加了對命令行的使用，減少了對鼠標等外設的依賴。

5 總結

本文針對當前程序設計基礎教學中的需求，設計并搭建了基于Linux的在線提交環境，該環境實現了通過命令行提交代碼的一系列功能。命令行不需要頻繁地使用鼠標等其它交互手段，在熟練記憶命令的前提下，命令行的效率是所有的交互手段中最高的，通過使用該在線提交環境，可以快速便捷的進行命令行操作，提高了效率，節省了用戶的時間。使用者在使用該在線提交環境的同時，對命令行有了更深入的了解，也提高了自己操作計算機的效率。

參考文獻

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作者簡介

盧云宏（1972-），男，山東省煙臺市人。博士學位。現為煙臺大學計算機與控制工程學院講師。主要研究方向為程序設計和編譯技術。

作者單位

煙臺大學計算機與控制工程學院 山東省煙臺市 264005