摘要：随着网络信息技术的进一步发展，数字化学校已逐渐成为潮流，在线选课系统也成为了数字化学校的重要推进工具之一，给学校师生带来了诸多便利，但其在实际使用中仍存在诸多问题。这里我们以北华大学为例，研究高校选课系统的优化与实现。经过研究后发现，北华大学现有的选课系统虽然已经趋于完善，但仍存在一些如网络拥堵造成的卡顿、学生无法按照自己的意愿选课等问题，所以在这里我们进一步完善了选课系统。首先，我们在学生子系统下增设了预选课模块，尽可能的满足学生的选课意愿;其次，为了解决网络拥堵及卡顿等问题，我们采用了镜像服务器来分担主服务器的负载，保证选课的正常进行。

关键词：选课系统;预选课模块;镜像服务器;分担负载

一  研究背景

随着网络信息技术的进一步发展，数字化学校的概念逐步深入各大院校，在线选课系统也成为了数字化学校的重要推进工具之一。经过研究表明，目前的选课系统尽管功能已经日益完备，也为同学们提供了许多方便，但在具体的教学应用环节中仍面临着一些问题如课程人数容量设置不当，导致学生无法选自己想选的课程、因同一时间内人流量过大造成选课途中的网络拥挤或网络系统瘫痪等。

二  优化思路及创新点

本课题以北华大学为案例。北华大学现有的选课系统分为学生子系统、教师子系统以及管理员子系统。我们拟在学生子系统下添加预选课模块。学生可以从个人兴趣爱好、就业趋向等方面去预选课程，后台经过统计之后，按照预选结果适当定好每门课程的学生容量，从而在学生正式选课时能按照自己的意愿与需求去选课。通过该环节，后台可以知晓每门课程学生选课的人数数据，接着利用统计分析的方法收集、整理、分析数据，以供校方参考，并依据预选模块的数据，适当调整课程人数容量，进而满足学生的个性化发展。此外，我们在主服务器下添加了镜像服务器，以分担主机负载，从而减少网络卡顿、瘫痪等现象，保证选课的正常进行。与此同时，我们从另一台远程或内部镜像服务器上拷贝了主服务器的全部内容，以保证主服务器出现故障时，能够恢复数据，免受损失。

三  项目研究内容

（一）   预选课模块

我们将预选课模块分为两个部分-增设预选课网页以及优化选课录入环节。通过预选课环节，后台可以知晓每门课程选课的人数数据，依照这些数据适当调整课程人数容量，尽可能的让学生选到自己想选的课程。

预选课程模块的设计极大地提高了学生选课的有效性，同时也提高了学生对学习的热情，从而促进学生的个性化发展，十分贴合现代教育的潮流。

1. 增设预选课网页

我们在原有的学生子系统下增设了预选课选项，学生点开之后进入预选课网页，该网页中涵盖了每门课程的学分、课时、课程概况以及教师个人简介等信息，学生了解后根据个人兴趣及喜好对课程进行预选，预选结束后后台将选课结果反馈给教师子系统和管理员子系统。

根据预选课网页的结果，学校通过统计分析的方法对这些数据进行整理、分析，适当调整课程的人数容量。同时通过预选课得出来的数据还有助于给校方提供参考，有针对性的引进人才，优化教师资源，从而达到最好的教学效果。

2. 优化选课录入环节

整个选课环节可分为预选、正选和退补选三个部分。预选课结束后，后台自动将预选课结果进行录入、分析，根据实际情况进行调整。正式选课时，对于学生容量充足的课程直接默认，而人数容量不足的且校方暂时无能力扩充线下教学的课程，可以采取雨课堂、腾讯会议等线上授课的方式让学生按照自己的意愿选课，后台将选课结果反馈给学生本人。一些对选课结果不满意的同学可以在开课的一周内进行退补选。学生点开退补选网页，该网页中包含了所有人数未满的课程，学生可以从这些课程中再次进行选课。

（二） 镜像服务器

1. 原理

镜像服务器，指的是在本质上内容完全一致并且可以同时更新的两台或多台服务器，除了主服务器之外，其他的都被叫做镜像服务器。服务器镜像是一种用于业务连续性、灾难修复和备份的技术。从另一台内部或远程服务器上拷贝主服务器的全部内容，从而能够在主服务器出现故障时找回和还原数据。

服务器镜像技术主要用来建立容错和冗余服务器计算的基础架构。这个过程通过安装在备份服务器和要镜像的服务器上的专用备份软件来运行。该软件通常通过安全的Internet连接或VPN将数据从主服务器同步和备份到备份服务器。

除了备份与灾难修复之外，通过服务器镜像还可以进行负载均衡，办法是通过提取同样的数据信息，从而迅速地加载到通过远程网络连接的用户。

2. 镜像服务器的部署

通过在OpenStack中的Kolla子项目和Glance（提供获取镜像）、Keystone（认证身份）等业务中部署镜像节点，或单独建立镜像服务器和验证服务器，以保证主服务器的正常运行，防止主服务器瘫痪。同时镜像服务可以虚拟出多个主服务器的虚拟场景，分别承担不同的功能，减少在主服务器下的负载，从而腾出更多可利用空间提供给其他操作系统。利用主体服务器、镜像服务器和见证服务器，创建一个数据库镜像端口，以确保其他服务器无法访问该端口。在主服务器进行正常维护、或被攻击而被迫关闭时，利用镜像服务器，以便保证选课系统的正常运行。同时，还能够从另一台远程或内部镜像服务器上恢复原主服务器的全部内容，使得当主服务器出现故障时，可以立即修复数据，免受损失。

3. 负载的均衡

这里我们采用DNS负载均衡技术。DNS负载均衡技术是最初的负载均衡方案，就是利用在DNS业务中的随机名称分析技能来进行的，在DNS网络服务器中，人们可以给几个不同的位置分配一个名称，而最终查询这个名称的客户端将在分析这个名称时会获取其中的某个位置。这样，由于同一名字，不同的客户机会获得不同的位置，同时也就访问了不同位置上的网络服务器，从而实现了负载均衡的目的。

参考文献：

[1]蒋舟;杨健叶;张红伟.高校学生选课系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2019.

[2]黄震.高考网上信息采集中Linux平台下DNS负载均衡技术浅析[J].阜阳师专学报（自然科学版），2009.

项目组成员：北华大学数学与统计学院数学与应用数学专业张志伟、殷莹莹、李想，数据科学与大数据技术专业张西杨、沈泽宏，指导教师：北华大学数学与统计学院郭微。郭微为本文通讯作者。