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(hù)界面的在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)，用于在線檢測(cè)代碼的正確性。本文利用python語(yǔ)言和Linux環(huán)境的命令行方式，為當(dāng)前OJ設(shè)計(jì)并搭建一個(gè)基于Linux的純命令行在線提交環(huán)境，使用該環(huán)境可以在純命令行下向OJ提交題目。該環(huán)境成本低，占用資源少，運(yùn)行速度快，服務(wù)端便于統(tǒng)一管理。

【關(guān)鍵詞】程序設(shè)計(jì) 命令行 在線提交環(huán)境（平臺(tái)）

1 前言

人機(jī)交互隨軟件技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步，一直在按照用戶(hù)的期望向著友好、方便、自然的方向發(fā)展。人機(jī)交互從原始的命令行（Command Line Interface，CLI）到圖形化用戶(hù)界面（Graphical User Interface， GUI），再發(fā)展到現(xiàn)在的自然用戶(hù)界面（NaturalUserInterface， NUI）。雖然當(dāng)前CUI已經(jīng)不是主流了，但命令行技術(shù)作為更接近底層的文本模式，永遠(yuǎn)不會(huì)過(guò)時(shí)。

隨著程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)的發(fā)展，各個(gè)高校紛紛建立OJ，但當(dāng)前OJ平臺(tái)是基于圖形化用戶(hù)界面的，目前還沒(méi)有OJ平臺(tái)使用命令行界面。針對(duì)當(dāng)前的情況，本文使用純命令行界面，設(shè)計(jì)并搭建了純命令行的OJ在線提交環(huán)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(wù)器，圖形模式會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源，尤其是內(nèi)存?；诜?wù)器的考慮，該環(huán)境的搭建借用Linux環(huán)境的命令行方式。系統(tǒng)終端為純文本，不使用圖形化界面，占用資源少，運(yùn)行速度快，可以對(duì)資源有效利用。另外，該系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要太多的外部環(huán)境，客戶(hù)端不需要特殊環(huán)境搭建，可以通過(guò)終端方式（借用putty，ssh，Xshell等工具）實(shí)現(xiàn)登錄。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)環(huán)境搭建

本文基于遠(yuǎn)程登錄，ssh映射的原理，將OJ服務(wù)器與用戶(hù)之間增加一個(gè)Linux服務(wù)器和一個(gè)中轉(zhuǎn)服務(wù)器，搭建該環(huán)境。使用的搭建工具包括Linux服務(wù)器，OJ服務(wù)器，終端軟件。搭建提交環(huán)境步驟如下：

（1）實(shí)現(xiàn)端口轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)長(zhǎng)inux服務(wù)器使用的是局域網(wǎng)，只能在特定（124）網(wǎng)段使用，需要將端口轉(zhuǎn)發(fā)到中轉(zhuǎn)服務(wù)器的特定（6666）端口上才能實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)訪問(wèn)。

（2）創(chuàng)建固定數(shù)目的學(xué)生賬戶(hù)和老師賬戶(hù)。

（3）給賬戶(hù)設(shè)定權(quán)限。使學(xué)生之間不能互相訪問(wèn)進(jìn)入各自的目錄下，但教師用戶(hù)可以進(jìn)入學(xué)生的目錄。

（4）將特定的功能分配到每個(gè)用戶(hù)，如設(shè)定提交指令。

這其中所有的操作通過(guò)shell腳本實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)操作都建了一個(gè)腳本。

當(dāng)前OJ的結(jié)構(gòu)是用戶(hù)直接登錄到OJ服務(wù)器，本文將OJ服務(wù)器與用戶(hù)之間增加一個(gè)Linux服務(wù)器和一個(gè)中轉(zhuǎn)服務(wù)器，各個(gè)服務(wù)器與運(yùn)行在Linux服務(wù)器中的服務(wù)程序構(gòu)成了為本校OJ設(shè)計(jì)的命令行提交系統(tǒng)。用戶(hù)需要通過(guò)終端方式遠(yuǎn)程登錄到Linux服務(wù)器，再進(jìn)行相應(yīng)操作，Linux服務(wù)器將登錄請(qǐng)求和提交題目操作傳遞到OJ服務(wù)器，OJ服務(wù)器再對(duì)這些操作進(jìn)行相應(yīng)處理，再通過(guò)服務(wù)器之間的連接將結(jié)果依次返回。但是Linux服務(wù)器不能被用戶(hù)直接訪問(wèn)，用戶(hù)需要通過(guò)一個(gè)能被直接訪問(wèn)到的服務(wù)器登錄到Linux服務(wù)器，所以我們將OJ平臺(tái)的服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)服務(wù)器，靠ssh端口映射將中轉(zhuǎn)服務(wù)器與Linux服務(wù)器聯(lián)系起來(lái)。為了加以區(qū)別，本文將中轉(zhuǎn)服務(wù)器與OJ服務(wù)器分別表示。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括用戶(hù)登錄、代碼編寫(xiě)及編譯、代碼運(yùn)行、代碼暫存、用戶(hù)提交、結(jié)果返回。用戶(hù)通過(guò)終端程序，遠(yuǎn)程登錄到Linux服務(wù)器，再登錄OJ賬號(hào)，連接到OJ服務(wù)器，進(jìn)行想要進(jìn)行的操作。代碼的編寫(xiě)可以使用Linux系統(tǒng)中的編輯器（如vim等）。在終端中輸入“vimtest（文件名稱(chēng)）.c”，回車(chē)進(jìn)入vim編輯器，進(jìn)入編輯狀態(tài)（按a鍵），輸入代碼語(yǔ)句。輸入完成后，退出編輯狀態(tài)（按esc鍵），輸入“：wq”，按回車(chē)，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(zhí)行，查看結(jié)果。因?yàn)榇a的編寫(xiě)、編譯、運(yùn)行和暫存功能是在Linux服務(wù)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，所以在這里重點(diǎn)介紹一下用戶(hù)登錄，用戶(hù)提交（包括結(jié)果返回）的過(guò)程。

3.1 登錄

通過(guò)終端程序遠(yuǎn)程登錄到Linux服務(wù)器后，用戶(hù)要進(jìn)行登錄賬號(hào)操作，通過(guò)命令行向Linux服務(wù)器提交登錄請(qǐng)求，Linux服務(wù)器接收到請(qǐng)求后，返回相應(yīng)結(jié)果，用戶(hù)輸入賬號(hào)密碼。登錄具體操作通過(guò)python語(yǔ)言中的提交表單實(shí)現(xiàn)，服務(wù)程序?qū)⒂脩?hù)輸入的賬號(hào)密碼提交到OJ服務(wù)器，OJ服務(wù)器對(duì)賬號(hào)密碼進(jìn)行驗(yàn)證。若驗(yàn)證錯(cuò)誤，則登錄失敗，將結(jié)果依次返回；若驗(yàn)證正確，Linux服務(wù)器對(duì)登錄結(jié)果進(jìn)行處理，判斷用戶(hù)是否屬于學(xué)生組，若是，則需要判斷學(xué)生是否使用的自己的賬號(hào)，檢測(cè)cookie是否有效，是則登錄成功，否則登錄失敗。不屬于學(xué)生組（屬于教師組）則只需檢測(cè)cookie是否有效。用戶(hù)登錄的流程如圖2所示。

3.2 題目提交

題目分為兩類(lèi)，一類(lèi)是OJ系統(tǒng)上普通的題目，可以任意選擇提交，需要輸入的參數(shù)有四個(gè)，格式如下：

--problem

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

另一類(lèi)是作業(yè)題目，由學(xué)生將指定題目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交，需要輸入的參數(shù)如下：

--contest

第二個(gè)參數(shù)（Contestcid）作業(yè)序號(hào)，其他參數(shù)意義同上。

用戶(hù)提交的參數(shù)傳遞到Linux服務(wù)器，Linux服務(wù)器獲取到參數(shù)數(shù)據(jù)且未檢測(cè)到無(wú)異常后，程序會(huì)利用參數(shù)構(gòu)造POST數(shù)據(jù)，如果線程不出現(xiàn)異常，學(xué)生提交的代碼會(huì)通過(guò)該程序的POST數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆J。OJ接收到數(shù)據(jù)后會(huì)進(jìn)行提交、判題、檢測(cè)相似度和返回結(jié)果等操作。程序通過(guò)抓取網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)，返回抓取到的信息并顯示到命令行。學(xué)生提交題目流程如圖3所示。

4 結(jié)果分析

本文針對(duì)煙臺(tái)大學(xué)OJ（202.194.119.110）搭建了在線提交平臺(tái)，測(cè)試得到如下結(jié)果：命令行界面資源消耗少，占用內(nèi)存少，運(yùn)行速度優(yōu)于圖形化用戶(hù)界面；對(duì)服務(wù)器配置要求低，成本低于圖形化界面；服務(wù)端實(shí)驗(yàn)環(huán)境便于統(tǒng)一維護(hù)；暫存代碼功能相比u盤(pán)存儲(chǔ)，更加方便安全。另外學(xué)生使用該提交環(huán)境的同時(shí)增加了對(duì)命令行的使用，減少了對(duì)鼠標(biāo)等外設(shè)的依賴(lài)。

5 總結(jié)

本文針對(duì)當(dāng)前程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中的需求，設(shè)計(jì)并搭建了基于Linux的在線提交環(huán)境，該環(huán)境實(shí)現(xiàn)了通過(guò)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(biāo)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(guò)使用該在線提交環(huán)境，可以快速便捷的進(jìn)行命令行操作，提高了效率，節(jié)省了用戶(hù)的時(shí)間。使用者在使用該在線提交環(huán)境的同時(shí)，對(duì)命令行有了更深入的了解，也提高了自己操作計(jì)算機(jī)的效率。

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作者簡(jiǎn)介

盧云宏（1972-），男，山東省煙臺(tái)市人。博士學(xué)位?，F(xiàn)為煙臺(tái)大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)和編譯技術(shù)。

作者單位

煙臺(tái)大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院 山東省煙臺(tái)市 264005