蘇海鏈，沈雨絲，諶祖滕，張常斌，賴光均

（景德鎮(zhèn)學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

Dubbo+Zookeeper是近年來比較流行的分布式服務(wù)的解決方案之一。Dubbo是Alibaba開源的分布式服務(wù)框架，主要是為了解決如何在網(wǎng)絡(luò)中安全地傳遞服務(wù)，也就是網(wǎng)絡(luò)通信的安全問題，不是提供方提供服務(wù)，就是消費(fèi)方消費(fèi)服務(wù)。Zookeeper則是一個(gè)服務(wù)中心，提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)和注冊的功能，解決服務(wù)管理難的問題。它集成了分布式技術(shù)中的分布式服務(wù)，分布式服務(wù)顧名思義就是將服務(wù)分別存放在不同服務(wù)器上，根據(jù)服務(wù)占用資源的不同來分配服務(wù)器資源，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。而本方案將考試的核心功能放置在高性能的云服務(wù)器上，將不需要占用太多資源的登陸注冊、修改密碼、數(shù)據(jù)管理等功能放置在本地電腦上，以達(dá)到提高軟件響應(yīng)速度和運(yùn)行效率的目的。

1 需求分析

傳統(tǒng)的醫(yī)師自我檢測考試往往采用筆試的方式，由于執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試周期長，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)成本和時(shí)間成本較大，醫(yī)師模擬考試軟件就可以解決這一問題，用戶可以通過碎片化的時(shí)間檢測學(xué)習(xí)成果，并且可以不限地點(diǎn)只需要有網(wǎng)絡(luò)。只需要一套完整的題庫，考試試卷就可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成和批改，節(jié)約時(shí)間成本，讓學(xué)習(xí)效率大幅度提高，用戶只需要專注于對知識掌握程度的測驗(yàn)而不需要在考慮如何去獲取合適試卷，一切都可以由軟件自動(dòng)完成。用戶可以通過軟件快速查看到考試的成績，也可以隨時(shí)隨地的生成試卷進(jìn)行考試，不需要固定的時(shí)間和地點(diǎn)，在有互聯(lián)網(wǎng)的地方就可以進(jìn)行考試。

2 軟件框架

基于分布式技術(shù)的臨床醫(yī)師模擬考試軟件使用Spring Boot框架進(jìn)行開發(fā)。這一框架是近年來比較流行的微服務(wù)框架，在其中可以快捷地集成分布式技術(shù)，同時(shí)在Spring Boot框架中集成了SSM框架，而SSM框架則是非常流行的JavaEE企業(yè)級框架。本方案就是以Spring Boot框架集成的SSM框架搭建后端管理界面，然后集成分布式技術(shù)dubbo+zookeeper。這兩個(gè)分布式技術(shù)是比較流行的技術(shù)，使用方便快速，其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)效率高、運(yùn)行速度快、軟件負(fù)載高、開發(fā)成本低[1]。

3 總體功能設(shè)計(jì)

3.1 超級管理員功能

①登錄注銷功能：超級管理員進(jìn)行登錄，Shiro會(huì)接管賬號密碼并對賬號密碼進(jìn)行核對，核對無誤則進(jìn)入軟件后端。

②權(quán)限管理功能：超級管理員可以對管理員用戶和普通用戶進(jìn)行降權(quán)和升權(quán)操作。

③題庫管理功能：超級管理員可以對題庫進(jìn)行增刪改查的操作，可以生成excel表格。

④試卷管理功能：超級管理員可以對試卷進(jìn)行增刪改查的操作，可以生成excel表格。

⑤用戶管理功能：超級管理員可以對用戶進(jìn)行增刪改查的操作，可以生成excel表格。

⑥歷史考試記錄管理功能：超級管理員可以對歷史記錄進(jìn)行查看并且管理。

⑦修改密碼功能：超級管理員可以對管理員和自身進(jìn)行密碼管理，可以對指定用戶實(shí)施一鍵密碼還原。

⑧發(fā)布公告功能：超級管理員可以發(fā)布公告，公告會(huì)顯示在軟件首頁上。

3.2 管理員功能

①登錄注銷功能：與超級管理員相似進(jìn)行登錄，Shiro會(huì)接管賬號密碼并對賬號密碼進(jìn)行核對，核對無誤則進(jìn)入軟件后端。

②試卷管理功能：超級管理員可以對試卷進(jìn)行增刪改查的操作，可以查看試卷預(yù)生成，并生成excel表格。

③用戶管理功能：超級管理員可以對用戶進(jìn)行增刪改查的操作，可以生成excel表格。

④歷史考試記錄管理功能：超級管理員可以對歷史記錄進(jìn)行查看并且管理。

⑤修改密碼功能：管理員對自身進(jìn)行密碼管理，并可以對指定用戶實(shí)施一鍵密碼還原。

⑥發(fā)布公告功能：超級管理員可以發(fā)布公告，公告會(huì)顯示在軟件首頁上

3.3 用戶功能

①考試功能：用戶登錄后可以選擇試卷進(jìn)行測試。

②錯(cuò)題查看功能：軟件會(huì)記錄下考試對應(yīng)的錯(cuò)題。并給出正確答案。

4 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用SOA思想搭建，即面向服務(wù)的架構(gòu)，集成了分布式技術(shù)中的分布式服務(wù)，使用Spring Boot框架進(jìn)行開發(fā)，以Spring Boot框架集成的SSM框架搭建后端管理界面，然后集成分布式技術(shù)dubbo+zookeeper，使用Shiro安全框架，以及Maven進(jìn)行依賴的管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，然后再使用逆向工程生成我們需要的代碼[2]?？傮w分為三層架構(gòu)，控制層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

控制層：服務(wù)的消費(fèi)者，當(dāng)相應(yīng)的url請求過來，controller控制器就會(huì)去調(diào)用service公開的接口服務(wù)，使用SpringMVC框架實(shí)現(xiàn)，以Servlet為核心，負(fù)責(zé)接收前端數(shù)據(jù)并將處理好的數(shù)據(jù)傳遞給前端。

服務(wù)層：處理對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，被消費(fèi)者調(diào)用，消費(fèi)者只知道暴露的接口，而不知道真正的實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)類是真正業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相對應(yīng)的操作。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：采用主流的Mysql數(shù)據(jù)庫，Mysql是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用結(jié)構(gòu)化查詢語言也就是SQL語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理。持久化框架使用基于Java的Mybatis框架，其高度可定制化的SQL語句，高效的存儲(chǔ)過程以及高級的對象關(guān)系映射使得代碼編寫更加簡潔方便。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

5 技術(shù)實(shí)現(xiàn)分析

軟件采用Dubbo+zookeeper分布式架構(gòu)管理，Dubbo主要使用RPC實(shí)現(xiàn)服務(wù)的調(diào)用，即客戶端和服務(wù)端共用一個(gè)接口（將接口打成一個(gè)jar包，在客戶端和服務(wù)端引入這個(gè)jar包），客戶端調(diào)用這個(gè)接口，服務(wù)端實(shí)現(xiàn)這個(gè)端口的功能，中間的網(wǎng)絡(luò)通信交給框架去實(shí)現(xiàn)，而Zookeeper作為服務(wù)注冊中心，提供服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和注冊功能，監(jiān)控各個(gè)服務(wù)之間的狀態(tài)信息[3]。

通常情況下，D u b b o 節(jié)點(diǎn)主要有P r o v i d e r、Consumer、Registry、Monitor、Container等五種角色。Provider主要是服務(wù)的提供方，提供服務(wù)所需要公開的接口，通過注冊服務(wù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)進(jìn)行負(fù)載均衡，提高服務(wù)的并發(fā)量，同時(shí)避免出現(xiàn)服務(wù)的單點(diǎn)故障的發(fā)生，提高服務(wù)器的容錯(cuò)率。Consumer主要是服務(wù)的調(diào)用方，調(diào)用服務(wù)公開的接口，本次技術(shù)上的調(diào)用采用的是最少活躍調(diào)用數(shù)負(fù)載均衡，相比于其他的負(fù)載均衡算法，該算法可以在服務(wù)機(jī)器上自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)性能低的機(jī)器所被調(diào)用的服務(wù)的次數(shù)更少，性能高的機(jī)器被調(diào)用的服務(wù)的次數(shù)就更高，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)集群整體性能的穩(wěn)定。Registry主要是服務(wù)的注冊中心，通過將多個(gè)服務(wù)注冊到多個(gè)服務(wù)中心處，提高服務(wù)的容錯(cuò)，做到一臺(tái)服務(wù)宕機(jī)，整體的服務(wù)依舊能繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)在服務(wù)中心處實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)使用Zookeeper實(shí)現(xiàn)，通過Zookeeper的心跳檢測機(jī)制，可以在自定義時(shí)間去檢測該服務(wù)是否處于存活狀態(tài)，同時(shí)在服務(wù)下線之后，通過服務(wù)的消費(fèi)端的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的調(diào)整服務(wù)的負(fù)載均衡，避免出現(xiàn)服務(wù)的雪崩現(xiàn)象，導(dǎo)致整體的服務(wù)宕機(jī)，使用Zookeeper技術(shù)是為后續(xù)的大數(shù)據(jù)Hadoop框架使用Zookeeper做一致性。Monitor則是統(tǒng)計(jì)服務(wù)的調(diào)用次數(shù)和調(diào)用時(shí)間的監(jiān)控中心，通過服務(wù)的調(diào)用次數(shù)，動(dòng)態(tài)的進(jìn)行性能優(yōu)化，在服務(wù)調(diào)用次數(shù)較少的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行服務(wù)的更新，程序bug的修復(fù)。Container是服務(wù)運(yùn)行容器，使用的是Spring容器，是運(yùn)行服務(wù)的提供者，通過Spring容器，將服務(wù)動(dòng)態(tài)地放入容器中，用于服務(wù)消費(fèi)者進(jìn)行調(diào)用服務(wù)[4]。

Spring Boot提供了特有的啟動(dòng)器機(jī)制，并與此同時(shí)使用Maven這一管理工具，簡化了我們使用第三方j(luò)ar包的流程。我們只需要通過Maven配置文件導(dǎo)入我們所需的啟動(dòng)器就可以直接在項(xiàng)目中使用而不需要配置。

Spring Boot內(nèi)置了SpringMVC框架，SpringMVC是一個(gè)嚴(yán)格遵循MVC模式的框架，以Servlet為核心，負(fù)責(zé)接收前端數(shù)據(jù)并將處理好的數(shù)據(jù)傳遞給前端。同時(shí)，Spring Boot還集成了Tomcat服務(wù)器，開發(fā)者在使用時(shí)就無需再外部導(dǎo)入服務(wù)器軟件，所以，Spring Boot是目前開發(fā)的首選框架。

該技術(shù)全部部署于Linux系統(tǒng)下，通過使用Linux命令和shell腳本語言來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的自動(dòng)化部署，同時(shí)自動(dòng)收集日志文件，并定期刪除日志文件，防止日志文件過多導(dǎo)致服務(wù)器的內(nèi)存溢出，造成服務(wù)器的崩潰。

6 數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用

用戶在登錄框中輸入用戶名、密碼和驗(yàn)證碼點(diǎn)擊登錄，驗(yàn)證碼功能使用JS實(shí)現(xiàn)，采用前端攔截的措施，使用正則表達(dá)式進(jìn)行用戶名和密碼的格式限制，驗(yàn)證碼無誤。前端通過Ajax方式使用post請求向后端傳輸?shù)卿浶畔?。后端的登陸?yàn)證則是由shiro框架實(shí)現(xiàn)的。后端取到用戶名和密碼，使用如下代碼執(zhí)行登錄驗(yàn)證[5]。

控制層核心代碼：

7 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫采取云端存儲(chǔ)的形式，使用WEB架構(gòu)的、以PHP語言為基礎(chǔ)的、對于MySQL的管理工具。它借由Web接口可以成為一個(gè)簡易方式輸入繁雜SQL語法的較佳途徑，尤其要處理大量資料的匯入及匯出更為方便。其中一個(gè)更大的優(yōu)勢在于，由于phpMyAdmin跟其他PHP程式一樣在網(wǎng)頁服務(wù)器上執(zhí)行，可以在任何地方使用這些程式產(chǎn)生的網(wǎng)頁，也就是于遠(yuǎn)端管理MySQL數(shù)據(jù)庫，方便建立、修改、刪除數(shù)據(jù)庫及資料表。也可借由phpMyAdmin建立常用的PHP語法，方便編寫網(wǎng)頁時(shí)所需要的SQL語法正確性。將單一用戶表分成用戶和管理員表的原因是為了方便節(jié)約性能。當(dāng)進(jìn)行簡單權(quán)限管理時(shí)，超級管理員管理普通管理員而不會(huì)對用戶進(jìn)行權(quán)限管理，對于普通用戶來說只需要使用功能即可。而用戶管理也不需要對用戶的權(quán)限進(jìn)行更改，并且唯一具有權(quán)限管理的功能的角色只有超級管理員這一角色。其他表的設(shè)計(jì)都是為了實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能，也是為了體現(xiàn)數(shù)據(jù)約束的完整性[6]。

本方案使用MySQL數(shù)據(jù)庫作為唯一數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)8張數(shù)據(jù)表，分別是章節(jié)表（chapter：存放章節(jié)信息）、班級表（examclass：存放班級信息）、考卷類型表（examtype：存放試卷類型信息）、用戶表（examuser：存放用戶的賬戶信息）、考卷信息表（library：存放試卷信息的數(shù)據(jù)）、管理員表（manager：記錄管理員的各項(xiàng)數(shù)據(jù)）、試題表（question：存放試題信息）、考試記錄表（record：存放考試記錄）。

8 結(jié)語

至此，本方案的功能基本完善，普通用戶和管理員用戶的功能也基本完成。它使用的Spring Boot框架，開發(fā)便捷，軟件功能也相對完善。它在設(shè)計(jì)之初還有許多不完善的地方，開發(fā)過程中遇到的難點(diǎn)重點(diǎn)主要有：①前期layui框架和Spring Boot使用的默認(rèn)模板引擎的資源沖突問題，它會(huì)導(dǎo)致前端頁面顯示時(shí)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤，使用靜態(tài)資源過濾解決了這個(gè)問題；②顯示的渲染問題，由于使用動(dòng)態(tài)的渲染，導(dǎo)致使用編輯信息的功能時(shí)會(huì)使后端獲取的數(shù)據(jù)無法顯示或者顯示不完全，解決方法是在渲染表格和彈窗時(shí)添加數(shù)據(jù)，然后等所有數(shù)據(jù)加載完成后，重載表格和彈窗；③文件上傳功能也是重難點(diǎn)之一，復(fù)雜文件的上傳并且是在同一頁面上使用兩個(gè)并行的表單上傳文件，并返回對應(yīng)路徑，遇到的問題是使用Ajax方式上傳文件會(huì)遇到文件上傳失敗或者文件獲取不到的問題。解決方法就是使用Ajax時(shí)嚴(yán)格限制上傳格式，并且在后端獲取時(shí)使用復(fù)雜文件對象接收，使用IO流的形式將文件存放到磁盤的固定位置。

開發(fā)過程中，本方案的創(chuàng)新點(diǎn)有：①使用Spring Boot框架集成dubbo+zookeeper分布式技術(shù)的應(yīng)用；②使用文件上傳功能，使題庫豐富且多樣化；③使用前端框架layui搭建后端管理模塊，頁面美觀且響應(yīng)速度快。