中國計量大學(xué) 鄭 坤

基于Blackboard平臺在線考試管理系統(tǒng)的研究

中國計量大學(xué) 鄭 坤

本文從學(xué)校教學(xué)資源出發(fā)，通過研究和分析我校BB平臺實際教學(xué)使用情況對硬件進行研究和測試，設(shè)計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平臺在線考試能夠順利進行。

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)無限自由的空間基礎(chǔ)上，通過利用先進的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，考試機構(gòu)可以隨時隨地對考生進行無紙化考試。這大大簡化了考試流程，減輕了考試機構(gòu)的工作量。這種考試模式在現(xiàn)代開放的考試系統(tǒng)中為考生的個性化提供了更為靈活、方便的考試服務(wù)，有效促進了考試管理水平的提高。

一、BB平臺在線考試系統(tǒng)的優(yōu)點和不足

筆者所在院校使用Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（以下簡稱BB平臺）其中一項主要功能就是在線考試，教師通過將原始試題資料錄入，生成試題庫；從題庫中隨機生成試卷，并可多次重復(fù)使用；教學(xué)人員可以通過創(chuàng)建和管理自測、測驗、考試和成績統(tǒng)計分析來強化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及根據(jù)需要制定課程；按照簡單、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：單選、多選、判斷正誤、匹配、排序、填空和論述題；為學(xué)生提供受密碼保護的測驗、限時的測驗，并可以得到即時結(jié)果反饋；按照時間表上指定的日期和時間，自動開放或關(guān)閉測驗。一直以來，由于BB平臺在線考試功能對服務(wù)器的硬件資源要求比較高，筆者所在院校包括全國大多數(shù)高等院校的基本配置中始終無法很好地解決并發(fā)量問題，經(jīng)常由于考試導(dǎo)致服務(wù)器崩潰停止服務(wù)，所以BB平臺的在線考試功能在國內(nèi)各高校中沒有得到很好推廣。

二、BB平臺系統(tǒng)測試方法

為了筆者所在院校1000余人學(xué)生可同時在線考試，必須對BB平臺軟硬件進行合理的配置和資源優(yōu)化。測試工具為IE瀏覽器、Loadrunner11，測試環(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)庫服務(wù)器（系統(tǒng)為Redhat 5.6 x64，內(nèi)存8G的四核CPU）。測試方法是用Loadrunner壓力測試工具向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送不同的訪問請求，模擬登錄、瀏覽課程、考試。通過對應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能進行監(jiān)測，結(jié)合Loadrunner工具得出最優(yōu)結(jié)論。為了更好測試訪問壓力，分別對50、100、200、300這幾個訪問人數(shù)進行壓力測試，主要列出300人的訪問情況。

測試雙核CPU內(nèi)存為4GB的應(yīng)用服務(wù)器。

1.發(fā)送點擊課程測試。300人同時進行訪問，當(dāng)人數(shù)達到236人時開始出現(xiàn)錯誤，瀏覽器訪問已經(jīng)非常困難，有20秒才能打開首頁，Vmstat的R值在17-101之間，說明CPU負載非常高，但memory的free值為1528876之上，說明內(nèi)存壓力不大。數(shù)據(jù)庫服務(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Web應(yīng)用服務(wù)器，瀏覽網(wǎng)頁的極限值應(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.考試壓力測試。嘗試300人參加考試，90人時開始出現(xiàn)事務(wù)失敗，此時應(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，Bb很難打開，點擊出現(xiàn)緩慢的狀況，考試會出現(xiàn)異常導(dǎo)致無法提交考卷。出現(xiàn)服務(wù)極限后，當(dāng)服務(wù)器請求壓力下降，服務(wù)器就能繼續(xù)正常服務(wù)。結(jié)合實際考試中產(chǎn)生的問題，通過對不同考試人數(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)生一起考試時基本順利，出現(xiàn)系統(tǒng)無法提交的現(xiàn)象。針對應(yīng)用服務(wù)器的瓶頸是CPU的情況，可以升級CPU為四核，并對200人訪問進行測試，此時Vmstat中R值則與雙核時50人的數(shù)據(jù)基本一致，當(dāng)達到300人同時進行考試進行測試時可知，CPU壓力較大，點擊會出現(xiàn)緩慢的現(xiàn)象，但基本能滿足需求，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器依然沒有壓力，說明當(dāng)CPU升級為四核時單臺應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)該可以承受600人左右的同時訪問或者300人左右同時在線考試。如果需要1000人同時在線考試，那么至少配置4臺四核CPU、4GB內(nèi)存的應(yīng)用服務(wù)器，1臺文件服務(wù)器和1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另外還需要加上負載均衡。

三、負載均衡的研究

負載均衡是通過某種算法實現(xiàn)負載分擔(dān)的方法。運用該方法在線考試必須先登錄到平臺，進入課程后才能進行考試，用戶發(fā)起請求一旦與該服務(wù)器連接成功，在訪問期間一定要分配給該應(yīng)用服務(wù)器才可以順利進行考試，也就是說一定要保持會話。筆者所在院校原先使用Nginx作為負載均衡，分配方式設(shè)置為Ip_hash，每個請求按訪問Ip的hash結(jié)果分配，這樣每個訪客固定訪問一個后端服務(wù)器，該策略能解決session的問題，從而解決會話保持的問題。但是，Nginx的健康檢查機制是如果其中一臺宕機了，還是會分發(fā)請求給它，默認1分鐘內(nèi)不會再轉(zhuǎn)發(fā)，之后再發(fā)給另一臺服務(wù)器，這樣就導(dǎo)致用戶一直無法訪問的狀態(tài)。F5設(shè)備則解決了這個問題，配置為基于SSL Session ID的會話保持，會話保持300秒，也就是如果該時間范圍內(nèi)沒有任何操作，該鏈接會被釋放，同時前端使用的是輪詢的方式，保證每臺服務(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)過研究和測試，筆者所在院校的BB平臺配置了4臺web服務(wù)器，1臺文件服務(wù)器和1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，加上F5負載均衡設(shè)備，組織過1100人左右的同時在線考試，學(xué)生全部順利地完成了考試。

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

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

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

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

ISSN2095-6711/Z01-2016-12-0220

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