◆王留芳 郅芬香 高 巖

(1.鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院 河南 458030；2.河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 河南 454000)

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

◆王留芳1郅芬香1高 巖2

(1.鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院 河南 458030；2.河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 河南 454000)

本文是依據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生自動(dòng)脫離教師機(jī)的監(jiān)控，上網(wǎng)、玩游戲等問題而開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在教師機(jī)設(shè)置合法上機(jī)程序的方法，控制學(xué)生實(shí)驗(yàn)課中可操作的內(nèi)容。教師機(jī)和學(xué)生機(jī)進(jìn)行通信，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 TCP/IP，獲取教師機(jī)上的合法的程序是通過Windows系統(tǒng)的庫函數(shù)，本系統(tǒng)使用的編程語言是C#，SQL Server 2008是本文使用的數(shù)據(jù)庫語言，利用B/S和C/S結(jié)合的模式，學(xué)生在上課期間不能進(jìn)行一些和上課內(nèi)容無關(guān)的操作，使學(xué)生順利完成教學(xué)任務(wù)。

自動(dòng)化監(jiān)控；合法程序

0 前言

現(xiàn)在大多數(shù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房還存在人工監(jiān)控學(xué)生上機(jī)情況，需要任課老師在教室來回走動(dòng)，來監(jiān)控學(xué)生是否在做實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，一旦出現(xiàn)教師不在旁邊，有些同學(xué)就開始玩游戲，上網(wǎng)，干一些與實(shí)驗(yàn)課程無關(guān)的內(nèi)容。增加了實(shí)驗(yàn)課教師課堂管理的難度。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)機(jī)房自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要協(xié)助教師管理課堂。杜絕學(xué)生做一些與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的內(nèi)容。系統(tǒng)采用C/S的模式的體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器是教師機(jī)，客戶端是學(xué)生機(jī)。教師機(jī)主要功能是進(jìn)行學(xué)生機(jī)可運(yùn)行合法程序的設(shè)置，學(xué)生機(jī)根據(jù)教師機(jī)指定的合法程序監(jiān)控本機(jī)上正在運(yùn)行的程序，學(xué)生機(jī)以教師機(jī)合法程序作為標(biāo)準(zhǔn)，只要學(xué)生機(jī)上有與標(biāo)準(zhǔn)程序不符的程序在運(yùn)行，學(xué)生機(jī)就被關(guān)閉。該系統(tǒng)能杜絕學(xué)生運(yùn)行與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的內(nèi)容，很好的維持了課堂紀(jì)律。

本系統(tǒng)的完成需要研究的相關(guān)工作是網(wǎng)絡(luò)編程，由于Windows系統(tǒng)在當(dāng)前計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)機(jī)房被廣泛的配置，所以語言開發(fā)基本上都用C#。所以需要了解C#的相關(guān)知識，Windows網(wǎng)絡(luò)的編程和技術(shù)以及 TCP/IP協(xié)議等方面的技術(shù)，，為了提高效率和開發(fā)的質(zhì)量，還需要對Windows核心編程很好地掌握以及對MFC有更高的要求.

1 教師機(jī)和學(xué)生機(jī)的通信

本系統(tǒng)采用C/S模式實(shí)現(xiàn)，教師機(jī)和學(xué)生機(jī)的通信是基層的運(yùn)行系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在通信的基礎(chǔ)上，面向連接的服務(wù)或面向非連接的服務(wù)是一個(gè)協(xié)議提供的。本系統(tǒng)的 TCP/IP協(xié)議是面向連接的。面向連接的 TCP/IP協(xié)議，在數(shù)據(jù)進(jìn)行交換之前，必須建立一條鏈路，傳輸?shù)目煽啃愿?，但鏈路費(fèi)用成本高。

本軟件采用通信模塊需要引入套接字，該套接字是一種接口，為網(wǎng)絡(luò)編程服務(wù)，它是一種抽象基于通信端點(diǎn)，一種數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的機(jī)制。流套接字是本系統(tǒng)中使用的，流套接字是一種數(shù)據(jù)傳輸方式，提供面向連接的一種可靠機(jī)制。TCP協(xié)議的使用，保證到達(dá)目的地，按順序，無重復(fù)按正確的路徑，如果斷開，在傳輸數(shù)據(jù)過程中如果斷開，應(yīng)用程序就會(huì)收到通知。

在Windows中，系統(tǒng)包含著接口， WinSock API是針對網(wǎng)絡(luò)編程的專用接口，為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序的開發(fā)接口，這個(gè)接口與協(xié)議無關(guān).該接口包含了庫函數(shù)，這些庫函數(shù)用來獲取網(wǎng)絡(luò)信息，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序通過這些函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)調(diào)用.動(dòng)態(tài)鏈接WinSock.DLL里存在WinSock的庫函數(shù)。

動(dòng)態(tài)鏈接庫WinSock.DLL是橋梁，連接的TCP/IP協(xié)議和應(yīng)用程序，這樣程序代碼的編寫可以不依賴于TCP/IP協(xié)議。

2 教師機(jī)模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

教師機(jī)的功能合法程序的設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸。

2.1 設(shè)置合法的系統(tǒng)程序

設(shè)置合法程序是教師機(jī)上提取的標(biāo)志性信息，該信息是合法的，主要根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提取學(xué)生機(jī)以此作為標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生機(jī)以此來驗(yàn)證運(yùn)行的程序是否合法，不合法的話，電腦自動(dòng)關(guān)閉，合法程序的設(shè)置至關(guān)重要，如果合法程序設(shè)置出錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行正常程序也會(huì)出現(xiàn)問題，所以教師機(jī)合法程序的設(shè)置是關(guān)鍵，它的正確性關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，計(jì)算機(jī)上正常運(yùn)行的合法程序被關(guān)閉甚至導(dǎo)致學(xué)生機(jī)癱瘓。這也是選擇TCP/IP協(xié)議的重要原因。保證信息的正確傳輸。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師必須在實(shí)驗(yàn)開始前設(shè)置合法程序，如果在實(shí)驗(yàn)開始前沒有設(shè)置，學(xué)生機(jī)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 獲取運(yùn)行程序

程序是指令序列呈現(xiàn)靜態(tài)的，要想獲得計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程，就要了解這些程序時(shí)如何被系統(tǒng)管理的。Windows中引入進(jìn)程協(xié)同程序運(yùn)行，不發(fā)生錯(cuò)誤。

（1）程序是一段可執(zhí)行的代碼；

（2）相關(guān)數(shù)據(jù)（工作空間、變量、緩沖區(qū)等）是程序所需要的；

（3）執(zhí)行程序的上下文環(huán)境。

進(jìn)程管理是多方面的，主要協(xié)調(diào)多個(gè)程序的正常運(yùn)行，讓各個(gè)進(jìn)程都能順暢的運(yùn)行，相互不干擾而有序地實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程的交互，進(jìn)程與進(jìn)程之間是關(guān)聯(lián)的.相互連接，密切配合，系統(tǒng)首先要為每個(gè)正在運(yùn)行的程序創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，有一塊存儲區(qū)在主存儲器中，存儲進(jìn)程的各種數(shù)據(jù)，跟蹤過程調(diào)用和傳遞，進(jìn)程控制塊，是和每個(gè)進(jìn)程相關(guān)的，這些進(jìn)程都有進(jìn)程映像，進(jìn)程和映像是對應(yīng)的，部分或者全部執(zhí)行上下文環(huán)境還包括每個(gè)進(jìn)程的存儲塊地址指針。

在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)，可執(zhí)行文件是要讓系統(tǒng)首先找到的，擴(kuò)展名為.EXE的文件時(shí)可執(zhí)行文件，可執(zhí)行文件映射到地址空間，文件的數(shù)據(jù)也映射到地址空間，進(jìn)程有一個(gè)生存周期，在這個(gè)周期內(nèi)，每個(gè) DLL文件被賦予獨(dú)一無二的句柄，進(jìn)程被加載到進(jìn)程空間，可執(zhí)行文件也被賦予句柄， WinMain是可執(zhí)行文件第一個(gè)的實(shí)例參數(shù)，用HinstExe來傳遞，句柄的值是加載資源時(shí)調(diào)用函數(shù)所需要的，圖片資源被加載，從可執(zhí)行文件里加載， hinst是用來說明資源存放的位置。

這樣計(jì)算機(jī)中全部正在執(zhí)行的程序可以被確定，在字符串組中存儲能夠唯一標(biāo)示可執(zhí)行的文件的信息，一并發(fā)給學(xué)生機(jī)。

2.3 當(dāng)前的程序信息(運(yùn)行的)

PSAPI函數(shù)是利用 C#編程實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)上述功能需要在PSAPI.DLL中。

3 本系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過局域網(wǎng)由教師機(jī)連接學(xué)生機(jī)完成，教師機(jī)接收局域網(wǎng)發(fā)送給學(xué)生請求信息，訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)相應(yīng)的信息內(nèi)容，認(rèn)證各個(gè)學(xué)生合法的身份，認(rèn)證準(zhǔn)確請求在后臺通過后，發(fā)送時(shí)間被數(shù)據(jù)庫中記錄下來，并發(fā)送請求，具體時(shí)間發(fā)送出去，學(xué)生的合法身份確認(rèn)后，即可，登錄，若沒有找到學(xué)生的信息，再重新錄入學(xué)生信息.設(shè)置學(xué)生的帳戶和密碼。

該軟件的結(jié)構(gòu)模塊有：后臺的數(shù)據(jù)庫、教師機(jī)可以訪問后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、教師機(jī)信息收發(fā)系統(tǒng)、學(xué)生機(jī)信息收發(fā)系統(tǒng)、學(xué)生機(jī)監(jiān)控軟件。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)是上機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，主要針對實(shí)驗(yàn)課安排，幫助教師很好的管理課堂，減輕了教師上課的負(fù)擔(dān).提高了上課效率，但實(shí)現(xiàn)思想和采用技術(shù)具有一定的普遍意義。系統(tǒng)采用 TCP/IP協(xié)議能充分保證數(shù)據(jù)的可靠性。系統(tǒng)功能具有擴(kuò)展性和可移植性。但系統(tǒng)性能還有待優(yōu)化。

[1]江銀．多媒體機(jī)房簽到系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)．云南大學(xué)(碩士學(xué)位論文)，2013．

[2]劉海萍．高校計(jì)算機(jī)機(jī)房管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．華南理工大學(xué)(碩士學(xué)位論文)，2013．

[3]劉璐．機(jī)房自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．復(fù)旦大學(xué)(碩士學(xué)位論文)，2014．

[4]馬莉．基于_NET的機(jī)房管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)．山東大學(xué)(碩士學(xué)位論文)，2013．

本文受河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃高校實(shí)驗(yàn)機(jī)房自動(dòng)化管理系統(tǒng)研究（15B510008)項(xiàng)目支持。