基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺設計

［摘 要］目前，大多數高校的教學管理工作實現了信息化、數字化、網絡化，教學管理質量較以往有了明顯提升。多數高校建立了信息化教學管理平臺來支持教學管理工作，但很多信息化教學管理平臺存在問題，功能不全面，急需予以改進。基于此，文章提出一種基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺設計方案，該平臺功能更多，能夠滿足多元化教學管理工作的需要，且具備較強的兼容性、穩定性、安全性，能有效降低平臺運維成本，從而可以為高校信息化教學管理平臺設計提供參考。

［關鍵詞］C/S架構；高校；信息化平臺；教學管理平臺；兼容性

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2024.18.063

［中圖分類號］G647；TP315 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2024）18-0-03

0 引 言

近年來，隨著高校持續擴招，在校學生人數逐年增加，這給學校教學管理工作造成了巨大壓力，為提高教學管理質量和效率，信息化教學管理平臺成為各大高校的標準配置。然而，傳統信息化教學管理平臺架構設計的穩定性、兼容性等相對較弱，且集中式的數據存儲架構難以滿足大規模并發訪問請求［1］。基于這一問題，高校需要對傳統信息化教學管理平臺架構進行優化，利用C/S架構的優勢提升平臺信息處理能力，并完善信息化教學管理平臺分布式數據存儲、安全防護等功能，以及提供高擴展性的冗余方案，從而保證高校信息化教學管理工作有序開展。

1 基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺概述

高校信息化教學管理平臺主要提供學生信息管理、課程安排、資源共享、線上教學、教室預約、圖書檢索、成績查詢、財務管理等服務，且服務對象不僅包括教師、學生，還包括行政、后勤等人員，因此，基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺設計較為復雜［2］。如圖1所示，基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺主要包括以下6個層級，即基礎設施層、系統層、服務層、網絡層、通信協議層和數據層。

基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺可靠性較強，這與其特殊的構成不無關系。在用戶大規模集中訪問的情況下，信息化教學管理平臺可以通過擴展服務器的方式增加平臺容載量，但需要消耗大量的帶寬。因此，為降低該平臺的設計成本，C/S架構下的平臺網絡層增加負載均衡服務器，從而有效控制集中并發訪問下的流量急劇變化，并根據實際需求對帶寬進行合理分配。因此，C/S架構在高校信息化教學管理平臺設計中具有極大的應用價值。

圖1 基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺示意圖

2 基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺子模塊設計

基于C/S架構的信息化教學管理平臺可以在保證信息安全的前提下，為不同終端用戶提供多元化的教學管理服務。為完善平臺功能，該設計方案采取模塊化的架構設計，即用戶管理模塊、網絡管理模塊、資源管理模塊和協議管理模塊，各子模塊之間通過網絡進行數據交互，從而保證平臺正常運行。

2.1 用戶管理模塊

高校信息化教學管理平臺的用戶不僅數量龐大，用戶的身份類型也較為復雜。因此，基于C/S架構的信息化教學管理平臺的系統層身份認證功能主要是區分用戶，并根據不同用戶權限約束其行為，從而避免非法訪問等行為造成的潛在威脅。用戶管理模塊的業務流程為閉環設計，具體如圖2所示。用戶發起訪問請求后，由系統層對用戶身份進行確認，而服務層則需要根據系統層的確認結果為用戶分配網絡接口，以及記錄用戶在訪問平臺過程中的所有行為，當其訪問請求超出權限時，系統在記錄其超限訪問請求的同時，對用戶進行提示，若用戶持續超權限訪問，系統層將中止該用戶訪問，并向管理員上報相關信息。

圖2 用戶訪問行為管理流程

用戶管理模塊除對其訪問行為進行管理，還涉及用戶注冊、維護、注銷等相關功能，因此，用戶管理模塊同樣涉及大量數據，為降低數據集中存儲風險，該模塊采用分布式數據庫將前端用戶管理與后端數據進行隔離［3］。同時，為增強用戶管理模塊的兼容性，該平臺不僅支持客戶端訪問，還支持包括Web、腳本/程序代碼等在內的訪問，但對應訪問協議存在一定的

差異。

2.2 網絡管理模塊

C/S架構下的信息化教學管理平臺網絡管理模塊需要同步完成廣域網和局域網的管理，并且高校信息化教學管理平臺的分布式網絡在C/S架構實現上難度更大。網絡管理模塊的主要功能是對網絡資源進行合理調度，依托分布式節點實現訪問路徑優化與控制，避免網絡擁堵，保證網絡安全。

該信息化教學管理平臺網絡管理模塊功能構成包括業務應用功能和資源日常維護管理功能（見圖3），而業務應用功能多針對網絡本身。基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺網絡管理模塊增加了訪問流程流轉控制管理、網絡節點規劃兩大功能，結合C/S架構的“客戶端+服務器”設計，則可以在保證網絡資源管理效率的同時，為網絡資源安全管理提供支撐。

網絡管理模塊資源日常維護管理功能覆蓋網絡數據生成、傳輸、調取、處理的整個過程，為避免非法訪問行為，以及完善后端日志記錄、管理等流程，網絡管理模塊需要與數據管理模塊同步各節點數據傳輸情況［4］。當訪問行為存在異常時，網絡管理模塊可對訪問主體互聯網協議（Internet Protocol，IP）等進行分析，并通過更改網關數據等方式臨時中止其訪問請求，并根據網絡風險評估結果更改網關數據。

除此之外，網絡管理模塊還包括對網絡節點、帶寬等資源的管理。另外，該設計方案中對網絡管理模塊采取緩存序列優化的方法提高通信性能。以JSON序列化為例，相較于MsgPack、String、JDK 3種序列化方式來看，JSON序列化可以保證更強的網絡通信報文的可讀性，但相比較String序列化來說，其序列化耗時較長，且主要表現在壓縮、解壓階段帶寬資源消耗嚴重上。針對這一問題，網絡管理模塊利用Gzip、lz4、Snappy等在線壓縮算法有效縮短壓縮、解壓時間，同時保證較高的壓縮率，使內網帶寬資源的利用率得到提高。

2.3 資源管理模塊

高校信息化教學管理模塊的核心就是各種類型的資源管理，根據高校教學管理工作的具體內容，相關資源主要包括教學資源、圖書資源、財務資源、人力資源等，針對不同的資源類型，以及利用大數據技術對相關資源的訪問頻次等進行分析。基于C/S架構的信息化教學管理平臺對集中存儲機制進行優化，在分布式網絡節點的基礎上設置多個專用服務器、數據庫，這樣一來，則可以顯著提高教學管理效率，以及利用分布式網絡的冗余設計使資源管理模塊的穩定性更強。

以教學資源管理為例，教學過程中所形成的數據包括基礎數據、原始數據等，其中，在對原始數據進行清洗后，由教學管理人員對相關數據進行集中處理，并形成基礎教學管理數據。為保證數據處理效率，資源管理模塊將數據庫區分為業務庫、基礎庫、前置庫，如圖4所示。業務庫主要存儲高校相關部門的核心數據，如教職工信息、學生學籍信息等；基礎庫的原始數據則從業務庫中抽取，而基礎數據則共享至前置庫。通過區分數據庫的網絡分布節點，不僅能解決大規模集中并發訪問下資源調度導致的網絡擁堵問題，還能利用歸檔數據庫作為備份，在降低成本的同時增強該教學管理平臺的容錯能力。

2.4 協議管理模塊

從平臺兼容性、可靠性、安全性等方面考慮，基于C/S架構的高校信息化教學管理平臺不僅要在系統架構、功能等方面進行優化，還需要完善平臺協議組成。如圖1所示，基于C/S架構的信息化教學管理平臺通信協議層的核心協議包括SNMP、SSH、Telnet、

JDBC、JMX、Onvif、NetConflPMI、HTTP/HTTPS等，除此之外，該信息化教學管理平臺架構設計還采用TCP、UDP、SPX、NWLink、ATP、EIA/TIA等協議。

豐富的協議組成為信息化教學管理平臺設計提供了支撐，但復雜的協議組成也會對平臺業務流程造成干擾。例如，C/S架構是以客戶端訪問為主，在移動端、Web端訪問時需要調取TCP/IP協議，并與“云”服務器建立通信鏈路，在此基礎上，由“云”服務器復制用戶信息等向信息化教學管理平臺發起訪問請求，從而完成移動端、Web端向客戶端的訪問主體轉變［5］。在此過程中，協議管理模塊將對協議調取情況進行分析，并確定不同協議之間是否存在沖突，同時，在跨平臺訪問過程中，該協議管理模塊能夠實現臨時協議適配，為信息化教學管理平臺接口擴展提供協議支撐。

3 結束語

信息化教學管理平臺有助于解決高校擴招所帶來的教學管理壓力增加的問題。本文針對原有架構設計的局限性，基于C/S架構設計了高校信息化教學管理平臺，通過優化模塊設計，豐富平臺教學管理功能。本文設計的信息化教學管理平臺架構更加完善，使平臺具有更強的兼容性、可擴展性，能為高校教學管理工作的順利開展提供可靠的服務。

主要參考文獻

［1］方志中.信息化背景下微信公眾平臺的培訓管理系統設計分析［J］.中國新通信，2022（4）：65-67.

［2］趙德才，陳善繼.青海民族大學實踐創新基地工作室管理系統設計與實現［J］.煙臺職業學院學報，2020（1）：84-88.

［3］張華偉.基于流程平臺高校外事信息管理系統的應用［J］.電子技術與軟件工程，2020（17）：257-258.

［4］孫成，閆曉莉.高校大學生競賽信息管理系統的建設與分析［J］.電腦知識與技術，2023（35）：169-171，174.

［5］王曉霞，王承明，徐明，等.基于云平臺的計算機實驗中心信息化體系建設［J］.電子設計工程，2022（15）：39-44.

［收稿日期］2024-04-02

［作者簡介］劉紅川（1980— ），男，山東德州人，碩士，

講師，主要研究方向：教學管理。