基于Node.js的口试管理系统的设计与研究外文翻译资料

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2018年通信，网络和人工智能国际会议（CNAI 2018）

ISBN：978-1-60595-065-5

基于Node.js的口试管理系统的设计与研究

Wei-Na Z hu, yan-song Cu Ian and Dan-ZHI Wang

北京邮电大学，北京，中国

关键词：考试管理，Node.js，NW.js，Socket.IO，WebSocket。

抽象。本文旨在提供一种使用Web技术开发PC桌面应用程序的实用方法。管理系统选择NW.js作为基础，然后使用Node.js，Web技术进行开发。它还使用Socket.IO实现双向即时通信。在技术方面，本文提出的开发方法可以解决传统PC桌面应用的缺点，包括审美用户界面，可移植性差等。从效果的角度来看，管理系统可以减少学校在口试中花费的财力，人力和空间。本文将Web技术应用于PC桌面应用程序的创新开发。

介绍

随着素质教育的普及，口语教育在中小学教育中的重要性日益凸显。为了提高口语教学质量，网上口语考试制度应运而生。本文主要介绍了在线口语考试系统的管理系统。管理系统的功能主要包括论文的分发，答案文件的上传以及考试进度的监控。管理系统放弃了以前的PC桌面应用程序的开发模型，而不是使用Web技术进行开发。

系统结构

口语考试管理系统是在线口语考试系统的一部分，在数据连接中起着重要作用。在线口语考试系统包括考试客户，考试管理系统，支持平台和云存储平台，如图1所示。

图1.在线口腔检查系统结构图。

在线口语考试系统中，支持平台和云存储平台在WAN中，考试客户端在局域网中，考试客户端无法直接访问WAN。在LAN中，管理系统相当于考试客户端的服务器。管理

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system是考试客户端和WAN之间的桥梁。管理系统首先从支持平台请求试卷，然后将论文广播给考试客户。管理系统可以即时获取所有考试客户的进度信息和答案文件。检查后，管理系统将所有应答文件上传到云存储平台。详细的流程图如图2所示。

图2.管理系统的流程图。

关键技术

随着互联网技术的发展，桌面应用的用户越来越关注程序界面的美学和交互性。同时，管理系统与检查客户端相比起到服务器的作用，它需要文件存储，文件传输等功能。因此，该管理系统的关键技术包括三个主要方面：用户界面，服务器设计和文件处理。

用户界面

该管理系统注重风格的美感和操作的便利性。为了实现这些目的，该管理系统在用户界面中采用NW.js和Vue.js。

NW.js基于Chromium和Node.js运行。它支持使用HTML5，CSS3和JS开发应用程序。此外，它还完全支持Node.js API和所有第三方模块。对于轻量级应用程序，其性能也很好。在NW.js的帮助下，这种管理可以通过Web技术开发，并通过其他工具轻松打包到桌面应用程序中。

Vue是一个轻量级，先进的前端开发框架，专为自下而上的应用程序而设计。 Vue的核心库仅关注视图层，它不仅易于使用，而且易于与第三方库或现有项目集成。 Vue的数据驱动器可以避免频繁的DOM操作。当考试客户的进度发生变化时，我们只需要更改数据，Vue就可以自动刷新相应的DOM元素。此外，Vue.js还具有模块化和组件化的优点。

服务器设计

在LAN中，管理系统是相对于考试客户端的服务器。考虑到管理系统和考试客户端之间的各种数据传输，UDP协议，TCP协议，WebSocket协议和Socket.IO在Node.js的基础上应用于此管理。

Node.js的Node.js是在Chrome V8上运行的平台，用于构建快速，可扩展的Web应用程序.Node.js使用事件驱动的非阻塞I / O模型，该模型还可以使分布式设备上的数据密集型实时应用程序更轻松，更高效，更完美。在高并发请求的情况下，由异步非阻塞Node.js构建的服务器具有更短的响应时间和更高的响应时间

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吞吐量比同步阻塞语言PHP构建的应用程序。因此，管理系统采用Node.js进一步实现多用户实时监控。[1]

传输协议和Socket.IO。 TCP协议是面向连接的可靠传输层协议。它使用三次握手协议建立连接。 UDP也是传输层协议。与TCP协议不同，UDP协议是无连接的，不太可靠。 WebSocket协议是HTML5上的一种新的帧协议。 WebSocket协议的本质是通过HTTP协议握手，然后创建TCP连接以交换数据。之后，服务器和浏览器通过此TCP连接实时通信。[3]该管理系统使用webSocket实现双向通信并使用UDP进行广播。

Socket.IO是Node.js的扩展模块。它简化了WebSocket并统一了通信API。它提供服务器和客户端的两个组件，使服务器和客户端能够发送事件，发送数据，相互通信，甚至支持服务器将数据广播到所有客户端.Socket.IO将自动选择最佳根据浏览器实现实时协作网络应用程序的方法。[5]

文件处理

该管理系统涉及大量文件处理。 Node.js的fs模块提供文件操作的接口。我们可以获取文件信息，读取和写入文件，创建目录和文件，删除目录和文件等。 fs模块为所有函数提供同步和异步方法。由于异步模式不会阻止程序执行，因此通常建议使用异步方法来实现所需的功能。但是，使用同步方法进行重复更为合适。

功能实现

管理系统的实现主要涉及四个方面：用户界面的构建，服务器的实现，文件处理的实现

用户界面的构建

管理系统使用NW.js和Vue.js构建用户界面。建议使用NPM安装NW.js.对于基于NW.js的项目，条目HTML文件和名为package的配置文件。 json在目录结构中是必需的。分别称为“name”和“main”的两个属性必须包含在名为package的文件中。 JSON。名为“name”的属性引用程序名称，名为“main”的属性引用条目HTML文件。另外，包。 json可以用来配置窗口信息，模块依赖等等.Vue.js可以直接下载到官方网站上，我们可以在构建一个小应用程序时通过名为script的HTML标签使用它;在构建大型应用程序时，建议通过NPM下载Vue.js以实现模块化和组件化。该管理系统的主要用户界面如图3所示：

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图3.此管理系统的主要页面。

服务器实现

管理系统在启动时开始寻找可用端口，然后管理系统通过UDP协议将IP和端口号广播到LAN中的检查客户端。监考人员登录后，该管理系统创建HTTP服务器，并通过Socket.IO将HTTP协议升级为WebSocket协议。然后，考试客户端连接管理系统以构建WebSocket通信。

我们应该用NPM安装dgram模块，http模块和Node.js的socket.IO模块。 dgram模块封装了一些UDP接口，Socket.IO模块提供了简化的WebSocket接口。这些模块在JavaScript中使用如下：

var http = require（http）;

var dgram = require（“dgram”）;

var socket = dgram.createSocket（“udp4”）;

var server = http.createServer（function（req，res）{

...

}）听（端口）;

var io = require（socket.io）。listen（server）;

文件处理的实现

管理系统使用Node.js的fs模块来实现文件处理。要使用fs模块，首先需要使用NPM安装fs模块，然后通过var fs = required（fs）语句加载它。

为了防止管理系统在大量检查后占用大量磁盘空间，检查存储目录，并在系统启动时发现一个月前创建的文件夹被删除。虽然建议使用fs模块的异步模式，但迭代时最好使用同步方法。并且该函数的代码是独立运行的，因此性能不会受到影响。实现此功能时，使用名为fs.statSync的方法查看文件或文件夹的属性，使用名为fs.unlinkSync的方法删除文件，使用名为fs.rmdirSync的方法删除空文件夹。

此外，当管理系统从支持平台下载音频和图片时，fs.createWriteStream用于将请求的原始数据写入所需文件。在读取和写入日志文件时，使用fs.readFile，fs.writeFile和fs.appendFile的方法。

系统测试

该管理系统的系统测试主要包括功能测试和性能测试两个方面，具体测试内容如表1所示。

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表1.测试内容。

功能测试

将纸张分发给考试客户

获得考试客户的进度

收集考试文件的答案文件

性能测试

高并发连接请求

主要事件的响应时间

CPU占用率和内存占用率

功能测试

管理系统在Windows10操作系统上运行，TCP / UDP性能测试工具用于同时模拟双核4G内存和Windows XP系统计算机上的多个考试客户端的连接。编写其他脚本以使测试工具与Socket.IO兼容。根据表2，在TCP / UDP性能测试工具中设置连接数和通信事件。

表2.连接数和通信事件

根据单变量原理在功能测试中进行了9次测试，每次测试10次。最后，分别计算了九个平均值。功能测试结果如图5所示。从图5可以看出，当并发连接请求数上升到5000时，成功率仍然超过99.9％。所以管理系统的性能还算不错，并且错误率非常低。

图5.功能测试的结果。

性能测试

检查客户端和管理系统之间的文件传输功能在所有功能中花费最多

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