基于web服務(wù)器集群的師生互動(dòng)社區(qū)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙懿謙 徐其波 程細(xì)柱 陳智健

摘要：隨著高校校園網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，基于校園網(wǎng)的各種論壇也是層出不窮，但是大多數(shù)校園論壇都是以?shī)蕵方涣鳛橹?、功能有限。因此，該課題組結(jié)合高校的實(shí)際情況開發(fā)了一個(gè)方便老師和學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和提問與解答的WEB平臺(tái)，該平臺(tái)采用B/S的體系結(jié)構(gòu)，基于Spring+SpringMVC+Mybatis框架，采用Mybatis數(shù)據(jù)庫(kù)+Redis緩存數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開發(fā)，平臺(tái)的主要功能是老師和學(xué)生可以提出自己的問題，也可以解答別人提出的問題，還可以發(fā)表自己對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的見解，并記錄自己的學(xué)習(xí)過程，同時(shí)還可以在該論壇上組建自己的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，共享各種學(xué)習(xí)資源。作為老師用戶，還可以上傳自己的研究項(xiàng)目和發(fā)表的期刊論文。該文介紹了開發(fā)該平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)還介紹了Nginx反向代理服務(wù)器在本系統(tǒng)中的作用。

關(guān)鍵詞：校園論壇;Java;Redis;Nginx

中圖分類號(hào)：TP311.52? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）16-0065-05

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

為了方便高校老師之間共享教學(xué)資源和科研成果，分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，以及老師與學(xué)生之間提問與解答，本課題組共同開發(fā)了一個(gè)“基于web服務(wù)器集群的師生互動(dòng)平臺(tái)”網(wǎng)站。

該網(wǎng)站允許高校老師在自己的個(gè)人主頁(yè)中上傳自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分享課題研究困難的解決辦法，分享相關(guān)教學(xué)素材、所帶團(tuán)隊(duì)研究學(xué)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)度等資源，達(dá)到資源互享，學(xué)科互補(bǔ)的效果。

而且，本網(wǎng)站還提供高校學(xué)生課后與本學(xué)科或跨學(xué)科老師交流互動(dòng)、難點(diǎn)問答、學(xué)校硬件資源借用等功能，達(dá)到教學(xué)資源利用最大化。學(xué)生可以通過課程類別搜索到相應(yīng)的老師，發(fā)起疑難點(diǎn)的提問，師生間通過交流互動(dòng)解決課程難題。而且學(xué)生或老師可以組成團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

另外，利用該平臺(tái)，學(xué)生可以發(fā)表自己的參賽心得，展示自己的作品，供其他人瀏覽學(xué)習(xí)，同時(shí)還可以在論壇模塊開啟一些學(xué)術(shù)話題討論，還可以解答別人的問題，讓知識(shí)真正活起來，更加貼近現(xiàn)實(shí)生活。

該平臺(tái)能較好地整合優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手能力、規(guī)范教學(xué)管理、提高教學(xué)質(zhì)量，使教學(xué)資源利用率達(dá)到最大化。如果推廣使用，可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 系統(tǒng)分析

2.1 可行性分析

2.1.1 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性

本系統(tǒng)使用Java作為開發(fā)語言，使用Spring + SpingMVC + Mybatis作為系統(tǒng)的開發(fā)架構(gòu)[1]，數(shù)據(jù)庫(kù)使用Mysql，緩存數(shù)據(jù)庫(kù)使用Redis，視圖層使用freeMarker模板引擎，整個(gè)項(xiàng)目采用Maven進(jìn)行搭建。系統(tǒng)開發(fā)完成后部署到基于Nginx反向服務(wù)器的Tomcat集群上。因?yàn)樯鲜龅母鞴δ芙M件都是成熟穩(wěn)定，并且開源免費(fèi)，因此在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面是可行的。

2.2 需求分析

2.2.1 功能需求

通過對(duì)多個(gè)學(xué)校以及網(wǎng)絡(luò)上相關(guān)論壇的考察，結(jié)合老師與學(xué)生的具體需求，本系統(tǒng)主要包含如下幾大功能模塊。

1）問答模塊：登錄用戶可以在該模塊進(jìn)行提問與回答。

2）博客模塊：對(duì)于喜歡記錄學(xué)習(xí)過程的用戶，可以通過該模塊，發(fā)表自己對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)的見解。

3）團(tuán)隊(duì)模塊：用戶可以通過發(fā)表一個(gè)需要研究的項(xiàng)目從而招募成員。

4）資源模塊：用戶可以通過此模塊，共享自己的資源或者下載自己喜歡的資源。

5）科研成果展示模塊：該功能只有老師才能使用，老師用戶可以上傳自己的研究項(xiàng)目或者發(fā)表的論文，從而讓更多學(xué)生吸收到老師的研究成果。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)模塊的組成

3.1.1 系統(tǒng)模塊相對(duì)應(yīng)功能的概要描述。

登錄模塊：用戶可以使用賬戶和密碼登錄。

學(xué)生注冊(cè)模塊：學(xué)生填寫學(xué)號(hào)、性別、年級(jí)、就讀專業(yè)、郵箱等信息完成注冊(cè)。

個(gè)人信息管理模塊：用戶可以在該功能模塊中修改自己的個(gè)人信息。

關(guān)注和粉絲模塊：用戶可以通過該功能模塊查看自己關(guān)注的用戶，也可對(duì)關(guān)注用戶進(jìn)行取關(guān)，同時(shí)也可以查看自己的粉絲，刪除自己的粉絲。

博客模塊：用戶可以發(fā)表自己的博客，也可對(duì)博客進(jìn)行收藏，點(diǎn)贊，評(píng)論，舉報(bào)。

老師科研模塊：老師可以在該模塊管理自己的論文和課題。

團(tuán)隊(duì)管理模塊：用戶可以通過該功能模塊申請(qǐng)加入團(tuán)隊(duì)，也可以管理自己的團(tuán)隊(duì)。

用戶交流模塊：用戶可以在該模塊下提出問題，回答問題，也可以收藏問題和回答，也可以對(duì)提問和回答進(jìn)行點(diǎn)贊，評(píng)論，舉報(bào)。

項(xiàng)目管理模塊：老師用戶可以通過該模塊管理和展示自己的項(xiàng)目。

后臺(tái)管理模塊：管理員進(jìn)行注銷用戶和管理舉報(bào)消息和刪除違規(guī)消息。

權(quán)限管理模塊：為用戶賬戶授予權(quán)限及收回權(quán)限。

3.1.2 系統(tǒng)模塊之間的關(guān)系

該系統(tǒng)分為前臺(tái)模塊和后臺(tái)管理模塊，分別如圖1、圖2所示。

3.2 系統(tǒng)的整體流程

這里通過系統(tǒng)的流程圖來表示該系統(tǒng)的整體流程，如圖。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)整體設(shè)計(jì)

這里通過er圖模型來表示出該系統(tǒng)各個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系。問題模塊如圖4所示;資源模塊、關(guān)注和粉絲模塊、團(tuán)隊(duì)模塊的er圖如圖5所示;，博客和項(xiàng)目模塊er圖如圖6所示;私信模塊、權(quán)限管理模塊，論文模塊的er圖如圖7所示。

5 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 登錄注冊(cè)模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

用戶在登錄頁(yè)面（如圖6所示），填寫上用戶名、密碼。點(diǎn)擊登錄，后臺(tái)驗(yàn)證正確，就可以進(jìn)入系統(tǒng)首頁(yè)（如圖8所示），否則，就提示賬號(hào)密碼不匹配。如果用戶沒有注冊(cè)就點(diǎn)擊注冊(cè)新用戶，在注冊(cè)頁(yè)面（如圖7所示）填寫注冊(cè)信息，后臺(tái)錄入數(shù)據(jù)，注冊(cè)成功，跳轉(zhuǎn)到登錄頁(yè)面，否則，提示注冊(cè)失敗。

5.2 問答模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）發(fā)起提問

在提問頁(yè)面，描述好問題信息，點(diǎn)擊提問按鍵，后臺(tái)入庫(kù)，跳轉(zhuǎn)到瀏覽問題頁(yè)面。

2）舉報(bào)提問

在提問瀏覽頁(yè)面，點(diǎn)擊舉報(bào)按鍵，填寫舉報(bào)原因，提交后臺(tái)處理。

3）回復(fù)評(píng)論

瀏覽回答頁(yè)面上，點(diǎn)擊評(píng)論按鍵，填寫評(píng)論，點(diǎn)擊提交。

4）舉報(bào)回答

在回答瀏覽頁(yè)面，點(diǎn)擊的舉報(bào)按鍵，填寫好舉報(bào)原因，提交后臺(tái)。

5.3 資源共享模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

該功能支持最大500M的大文件的上傳，用戶點(diǎn)擊“上傳資源”，選擇目標(biāo)資源，即可上傳，如果中途上傳中斷，該功能還支持資源的續(xù)傳[2]。

5.4 團(tuán)隊(duì)模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）組建團(tuán)隊(duì)

在團(tuán)隊(duì)招募的頁(yè)面中，點(diǎn)擊“招募團(tuán)隊(duì)”，詳細(xì)填寫團(tuán)隊(duì)信息，點(diǎn)擊提交，新建團(tuán)隊(duì)出現(xiàn)在我的團(tuán)隊(duì)頁(yè)面中。

2）申請(qǐng)加入團(tuán)隊(duì)

瀏覽團(tuán)隊(duì)列表，點(diǎn)擊某個(gè)招募中的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)入該團(tuán)隊(duì)的詳細(xì)頁(yè)面，點(diǎn)擊“申請(qǐng)加入”，填好申請(qǐng)信息，提交給后臺(tái)。

3）上傳資源到團(tuán)隊(duì)

功能說明：進(jìn)入我的團(tuán)隊(duì)，點(diǎn)擊資源上傳按鍵，選好上傳的資源，將資源給服務(wù)器存儲(chǔ)入庫(kù)，成功，告訴前端。否則提示重傳。

4）從團(tuán)隊(duì)下載資源

進(jìn)入我的團(tuán)隊(duì)，點(diǎn)擊資源下載按鍵。后臺(tái)返回下載的資源。

5）團(tuán)隊(duì)成員管理

進(jìn)入我的團(tuán)隊(duì)，如果用戶是團(tuán)長(zhǎng)，點(diǎn)擊踢除按鍵，踢除團(tuán)隊(duì)成員;點(diǎn)擊“同意”入隊(duì)申請(qǐng)，就添加了一名隊(duì)員，或者點(diǎn)擊“駁回”，就拒絕了他的入隊(duì)申請(qǐng);點(diǎn)擊“團(tuán)隊(duì)解散”，就是將團(tuán)隊(duì)解散;點(diǎn)擊修改招募時(shí)間，就修改了截止招募日期。

如果用戶是隊(duì)員，點(diǎn)擊退出團(tuán)隊(duì)，向后臺(tái)入庫(kù)“退隊(duì)申請(qǐng)”，等團(tuán)長(zhǎng)同意，即可退隊(duì)。

5.5 論文模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）評(píng)論論文

瀏覽論文的頁(yè)面上，填寫評(píng)論，點(diǎn)擊發(fā)表評(píng)論。

2）舉報(bào)論文

瀏覽論文的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“舉報(bào)”，填寫舉報(bào)原因，提交后臺(tái)處理。

3）回復(fù)評(píng)論

瀏覽論文的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“回復(fù)”，填寫內(nèi)容，提交后臺(tái)，頁(yè)面顯示回復(fù)內(nèi)容。

5.6 項(xiàng)目模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）評(píng)論項(xiàng)目

瀏覽項(xiàng)目的頁(yè)面上，填寫評(píng)論，點(diǎn)擊發(fā)表評(píng)論。

2）舉報(bào)項(xiàng)目

瀏覽項(xiàng)目的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“舉報(bào)”，填寫舉報(bào)原因，提交后臺(tái)處理。

3）回復(fù)評(píng)論

瀏覽項(xiàng)目的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“回復(fù)”，填寫內(nèi)容，提交后臺(tái)，頁(yè)面顯示回復(fù)內(nèi)容。

5.7 博客模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）評(píng)論博客

瀏覽博客的頁(yè)面上，填寫評(píng)論，點(diǎn)擊發(fā)表評(píng)論。

2）舉報(bào)博客

瀏覽博客的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“舉報(bào)”，填寫舉報(bào)原因，提交后臺(tái)處理。

3）回復(fù)評(píng)論

瀏覽博客的頁(yè)面上，點(diǎn)擊“回復(fù)”，填寫內(nèi)容，提交后臺(tái)。

5.8 私信的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

在私信發(fā)送頁(yè)面上，選擇聯(lián)系人，填寫信息，點(diǎn)擊發(fā)送。聯(lián)系人收到私信。

5.9 個(gè)人信息管理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）修改用戶的基本信息

在個(gè)人信息頁(yè)面，點(diǎn)擊“修改”，填寫個(gè)人基本信息，點(diǎn)擊“保存”。

2）修改密碼

在個(gè)人信息頁(yè)面，點(diǎn)擊“修改密碼”，填寫新密碼，點(diǎn)擊“確認(rèn)”。

5.10 關(guān)注和粉絲模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

瀏覽其他用戶信息時(shí)，點(diǎn)擊“關(guān)注”，即關(guān)注了用戶，成為他的粉絲;

瀏覽我的關(guān)注頁(yè)面，點(diǎn)擊“取消關(guān)注”，即退出他的粉絲。

5.11 收藏模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

瀏覽博客、提問、問題的回答時(shí)，點(diǎn)擊收藏;在我的收藏中，點(diǎn)擊取消，取消相應(yīng)資源的收藏;

5.12后臺(tái)管理模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1） 權(quán)限管理

在管理端，創(chuàng)建、刪除權(quán)限 和 角色;為用戶賬戶授予權(quán)限及收回權(quán)限。

2） 舉報(bào)管理

審核舉報(bào)消息，同意或駁回。

3） 帖子管理

刪除違規(guī)的論文、提問、回答評(píng)論、資源、團(tuán)隊(duì)

4） 用戶管理

管理員進(jìn)行注銷用戶

5.13 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的session進(jìn)行持久化處理

本系統(tǒng)是通過重寫shiro框架中的類WebSessionManager中的SessionDao屬性來對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的session進(jìn)行持久化處理。具體操作如下：

1） 新建一個(gè)繼承AbstractSessionDAO的類：RedisSessionDao，然后重寫增刪改方法，讓session的獲取和創(chuàng)建都是經(jīng)過我們配置好的Redis服務(wù)器。

2） 測(cè)試上述步驟時(shí)發(fā)現(xiàn)，每次訪問服務(wù)器的請(qǐng)求，都需要從redis讀取session至少7次，這顯然會(huì)導(dǎo)致redis的高負(fù)載，很不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，因此，接下來，我們要重寫讀取redis中Session的規(guī)則。

3） Shiro中控制讀取session邏輯的是 DefaultWebSessionManager中的 retrieveSession（）方法，因此我們需要新建一個(gè)繼承DefaultWebSessionManager的類CustomSessionManager，然后將方法retrieveSession（）改寫為：只當(dāng)首次訪問時(shí)才從redis中取session接下來的請(qǐng)求都從request中獲取請(qǐng)求。

5.14 項(xiàng)目的部署

為了讓系統(tǒng)應(yīng)對(duì)高并發(fā)量的請(qǐng)求，這里將把系統(tǒng)部署到基于Nginx反向代理服務(wù)器的Tomcat集群中，具體操作如下：

然后在瀏覽器輸入nginx服務(wù)器的地址+項(xiàng)目根路徑，即nginx服務(wù)器的ip地址+項(xiàng)目根路徑對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行訪問，多次訪問發(fā)現(xiàn)nginx將多次請(qǐng)求，隨機(jī)的分發(fā)到了三個(gè)tomcat服務(wù)器中的本系統(tǒng)進(jìn)行處理。然后打開redis，發(fā)現(xiàn)redis只持久化了一份session。

因此，整個(gè)服務(wù)器集群搭建成功，并且session的持久化也成功了。

參考文獻(xiàn)：

[1] 舒禮蓮.基于SpringMVC的Web應(yīng)用開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化， 2013（11）.

[2] CSDN網(wǎng)站.Java實(shí)現(xiàn)瀏覽器端大文件分片上傳[Z].2017.

[3] 郝淑惠.基于Nginx的Web服務(wù)器負(fù)載均衡策略改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)[J].河套學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心，2019（2）.

【通聯(lián)編輯：梁書】