分布式多级缓存技术在选课系统中的应用

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1、分布式多级缓存技术在选课系统中的应用　　【摘要】针对高校进行网上选课时Web应用服务器延迟比较大甚至宕机的现象，采用为Web应用服务器构建分布式多级缓存的办法，可以有效解决Web服务器吞吐量不够和响应时间比较长的问题。　　【关键词】分布式多级缓存技术选课系统　　【中图分类号】G【文献标识码】A　　【文章编号】0450-9889（2014）02C-0183-03　　一、高校选课系统现状分析　　高校选课系统大部分都采用B/S三层结构，浏览器、Web应用服务器和数据库服务器，同时为了保证数据的一致性和完整性，数据库服务器一般只有一个，而应用

2、服务器可以设置多个，逻辑结构描述如图1所示。当多个Web应用服务器在大量用户并发提出的请求时，因为操作数据库是串行执行，那么势必导致用户请求很久都得不到回应，延迟时间比较长，甚至出现浏览器页面超时等现象。　　图1高校教务系统的典型逻辑架构8　　针对选课系统现有的状况，必须进行相应的改进，以提高Web应用服务器的服务质量。缓存技术是其中比较热点的解决办法，它可以缓存数据库中的数据对象，也可以缓存中间处理对象和结果对象。搭建一个缓存服务器显然作用不大，在本文中将采用分布式缓存服务器集群的方式，也就是采用Web应用服务器分布式缓存技术，这样

3、可以极大改善现有服务器所面临的高负载问题，提高Web应用服务器的吞吐量，降低响应时间，解决数据库的伸缩性等问题。　　二、选课系统缓存对象分析与设计　　在设置缓存之前，首先要弄清楚选课的整个流程，里面所涉及的对象，分析出其中的数据对象、过程对象和结果对象，之后考虑如何对这些对象进行缓存。　　（一）选课系统流程分析。在学生进行抢选课的时候，首先进入课程页面找到自己喜欢的课程，如果该课程没有达到限定的选课人数，那么学生选择该课程成功，否则只能选择其他课程；然后当选择的课程通过后，便会进入该课程对应的教师页面，学生抢选自己喜欢的任课教师，如果

4、该任课教师没有达到限定人数，那么该学生选教师成功，也就意味着该课程整体抢选成功，否则该学生只能再选择其他教师。在选课过程中或选课结束后，学生可以随时通过结果页面查看自己选课的总体情况，以便作出调整。通过以上分析，可以得到如图2选课系统流程图。　　图2选课子系统流程图8　　（二）缓存对象分析。经过分析，在高校选课系统中可以进行缓存的对象包括以下对象：课程信息对象，可以是数据对象，也可以是课程信息所形成的页面对象；课程人数限制信息，这个属于数据对象；课程已选人数信息，这个属于数据对象；教师信息对象，这个可以是数据对象，也可以是教师信息所形

5、成的页面对象；教师人数限制信息，这个属于数据对象；教师已选人数信息，这个属于数据对象；选课结果信息，可以是数据对象，也可以是结果形成的页面对象。因此得出结论，这些信息都可以以数据对象的形式存储。　　（三）缓存对象分类。选课系统可缓存的数据对象各有其特点，因此这些数据对象不能全部以统一的方式进行缓存，按照这些数据对象的特点，把这些数据对象分为参考数据对象、活动数据对象和资源数据对象。参考数据对象是指主要用于读取的数据对象，虽然这些数据对象很少有写入操作，却因为读取数据对象的用户数量较大，数据对象检索和列表也会产生巨大的数据对象条目。活动

6、数据对象是指进行读取和写入的数据，这些数据对象是可以调整变化的，而且存在是短暂的。资源数据指的是同时进行读写的数据对象。　　按照以上分析，选课系统中的参考数据对象包括课程数据对象、课程人数限制数据对象、教师数据对象和教师人数限制数据对象；活动数据对象包括选课结果数据对象、课程已选人数数据对象和教师已选人数数据对象。　　（四）缓存逻辑模型设计。根据选课子系统可缓存对象的分析结果，分为三种不同的数据对象，那么在缓存这些数据对象的时候，需要在内存中建立对应独立的存储结构单元，称之为命名缓存。这些命名缓存之间完全互相隔离，互不干扰，当有多个应

7、用程序共享同一个缓存集群时，可以为每个应用程序分别建立命名缓存。在同一个命名缓存中，对同类型的数据对象，但是内容不通的，需要对命名缓存进行分区，这样即可以解决数据冲突的问题，极大地提高检索效率。这样就得出一种新的缓存服务中数据对象新的逻辑模型，如图3所示。　　图3缓存逻辑模型设计8　　在本文的选课系统中，将参考数据对象类型命名为MyBasicData，并根据内容不同进行分区，分为课程数据对象分区、课程限制人数数据对象分区、教师数据对象分区和教师人数限制数据对象分区等；活动数据对象类型命名为MyActiveData，划分为选课结果数据对

8、象分区、课程已选人数分区和教师已选人数分区等；资源数据对象类型命名为MySourceData。　　三、构建基于JBossCache3.0分布式多级缓存　　（一）分布式多级缓存逻辑架构设计。根据选课系统的特点，这些可被缓存