專利名稱：一種試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及云計算平臺設(shè)計技術(shù)，特別是涉及一種試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)上閱卷時，試卷按照科目、考場分袋掃描后，過濾掉試卷上的紅色，包括客觀題部分的紅色選項框，該系統(tǒng)包括兩個部分，一個部分是主觀題評卷部分，另一部分是客觀題智能識別部分。主觀題評卷部分由評卷教師在主觀題Web評卷客戶端完成給分，客觀題部分交給計算機(jī)圖像識別完成，客觀題的識別，首先定義試卷的模板，根據(jù)定位孔精確定位客觀題各填涂框的位置，計算考生的客觀題涂點(diǎn)信息。在進(jìn)行主觀題部分閱卷時，單科閱卷老師人數(shù)一般在100 600人，由于并發(fā)量大，主觀題實(shí)時讀取圖片的速度相對于中低檔服務(wù)器硬件平臺讀取圖片的速度較快，如果將切割好的單科試卷圖片放在單臺服務(wù)器上，不能滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行需求，因此，在不提高服務(wù)器檔次的前提下，將試卷分散存儲到多臺服 務(wù)器是必要的。長期以來，國內(nèi)大型考試已經(jīng)形成一系列非常嚴(yán)格的考務(wù)制度及流程，網(wǎng)上評卷也逐步取代手工評卷，這一切都為閱卷整個過程的公平、公正、保密提供了強(qiáng)有力的保證。但現(xiàn)在的網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)在前期后臺處理時，存在數(shù)據(jù)管理員人為操作較多，權(quán)限過大的問題，由于整個閱卷周期跨度較長，不利于對數(shù)據(jù)管理員的監(jiān)管，數(shù)據(jù)的安全性有一定的風(fēng)險。此外，整個過程對服務(wù)器的性能，數(shù)據(jù)管理員專業(yè)素質(zhì)都提出了較為苛刻的要求，不利于推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法，在實(shí)現(xiàn)前期試卷圖像處理的智能化、自動化的同時，滿足無紙化閱卷過程中對數(shù)據(jù)安全和保密的高標(biāo)準(zhǔn)需求，降低對服務(wù)器性能及數(shù)據(jù)管理員的專業(yè)素質(zhì)要求。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明試卷后臺處理的智能云計算系統(tǒng)的設(shè)計方法將系統(tǒng)分解為匯聚層、整卷處理層、切割層、備份切割層、主觀題服務(wù)層、客觀題評判層、客觀題查錯層和核心層，核心層由數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器組成，其余各層為服務(wù)器群組，調(diào)度服務(wù)器統(tǒng)一分配各層的服務(wù)器任務(wù)。將系統(tǒng)分成不同的功能層，各層完成不同的功能，每一層的計算任務(wù)通過調(diào)度服務(wù)器的調(diào)度由本層的多臺服務(wù)器協(xié)作完成，保證各臺服務(wù)器之間的任務(wù)均衡，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，降低了系統(tǒng)對硬件的要求；管理員在不打開數(shù)據(jù)庫的前提下無法獲知試卷的存儲位置，提高了試卷的保密程度，降低了管理員的權(quán)限。優(yōu)選的，上述設(shè)計方法中，核心層的調(diào)度服務(wù)器采用改進(jìn)的輪盤賭算法統(tǒng)一分配各層的服務(wù)器任務(wù)，改進(jìn)的輪盤賭算法如下
調(diào)度服務(wù)器獲取下一層服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi (i ( 3)，如果存在等待任務(wù)量為0的服務(wù)器，則隨機(jī)選取I臺為下一層候選服務(wù)器；
若只存在I臺小于額定等待任務(wù)量100的服務(wù)器，則設(shè)置它為下一層候選服務(wù)器；若有n(2彡n彡3)臺服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi (I ( i ( n)小于額定等待任務(wù)量，則根據(jù)其前I分鐘的處理任務(wù)數(shù)fi( I ^ i ^ n),計算策略比《 i=fi/ffi, (I < i < n),令《0=0,
Ik=wi (0<k<n),生成
0 I之間的隨機(jī)數(shù)r，如果Ii-l/In〈r〈Ii/In，則選取服務(wù)器i作為候選服務(wù)器；
如果不存在小于額定等待任務(wù)量100的服務(wù)器，則系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)。具體的，前述設(shè)計方法中，系統(tǒng)中各層所完成的功能以及各層之 間的連接方式(SP該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，如圖I所示)如下
匯聚層與掃描客戶端、整卷處理層、切割層、備份切割層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從掃描客戶端發(fā)送來的圖像，更新核心層數(shù)據(jù)庫的試卷狀態(tài)為已匯聚并記錄整卷的存儲位置，根據(jù)核心層調(diào)度服務(wù)器的分配，同時向整卷處理層、切割層和備份切割層的服務(wù)器發(fā)送整卷圖像；
整卷處理層與匯聚層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，隱藏從匯聚層發(fā)送來的試卷上的考生姓名、考號、考場號，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已加密并記錄加密卷的存儲位置；
切割層與匯聚層、主觀題服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，根據(jù)切割模板信息將從匯聚層發(fā)送來的試卷進(jìn)行切割，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已切割并記錄切割卷的存儲位置，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的分配，供主觀題服務(wù)層調(diào)用；
備份切割層與匯聚層、主觀題服務(wù)層、客觀題評判層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，根據(jù)切割模板信息將從匯聚層發(fā)送來的試卷進(jìn)行切割，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已備份切割并記錄備份切割卷的存儲位置，供客觀題評判層調(diào)用；
主觀題服務(wù)層與切割層、備份切割層和數(shù)據(jù)庫相連，從切割層調(diào)取主觀題圖像完成網(wǎng)上閱卷主觀題評分并向數(shù)據(jù)庫提交相應(yīng)試卷的主觀題分?jǐn)?shù)；
客觀題評判層與備份切割層、客觀題查錯層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從備份切割層發(fā)送來的客觀題圖像，識別后得到處理好的客觀題圖像，評判，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)試卷狀態(tài)為已評判并記錄評判結(jié)果，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的分配向客觀題查錯層發(fā)送處理好的客觀題圖像；
客觀題查錯層與客觀題評判層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從客觀題評判層發(fā)送來的處理好的客觀題圖像，還原圖像的原始信息，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)試卷的狀態(tài)為已還原并記錄相應(yīng)的存儲位置；
核心層數(shù)據(jù)庫完成試卷數(shù)據(jù)狀態(tài)、存儲位置、客觀題評判結(jié)果的記錄，調(diào)度服務(wù)器調(diào)度和分配各層任務(wù)。數(shù)據(jù)庫在記錄試卷的存儲位置時，記錄試卷存儲服務(wù)器的IP地址和文件目錄。優(yōu)選的，除主觀題服務(wù)層和核心層外，各層中的服務(wù)器均設(shè)定額定處理任務(wù)量并定時向調(diào)度服務(wù)器發(fā)送當(dāng)前等待處理的任務(wù)量和處理任務(wù)的平均速度，每臺服務(wù)器由一個監(jiān)聽線程、m個處理線程、n個發(fā)送線程、k個存儲線程、一個待處理隊列、一個待存儲隊列、一個待發(fā)送隊列組成。
上述服務(wù)器的運(yùn)行過程如下監(jiān)聽線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽前一層服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接，如果連接存在，則臨時啟動一個與上一層服務(wù)器的發(fā)送線程對應(yīng)的客戶處理線程，由客戶處理線程將任務(wù)添加到待處理隊列；處理線程從待處理隊列中取出任務(wù)，處理后添加到待存儲隊列，存儲線程根據(jù)待存儲隊列完成對數(shù)據(jù)庫的更新后將任務(wù)添加到待發(fā)送隊列，發(fā)送線程從待發(fā)送隊列中獲取任務(wù)，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的指令，等待或發(fā)向下一層的指定服務(wù)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將系統(tǒng)分為不同的層，每層完成不同的功能，在以下幾方面提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性、保密性以及可推廣性
(1)主觀題閱卷老師通過主觀題服務(wù)層防問核心層數(shù)據(jù)庫，沒有直接連接核心層，提高了系統(tǒng)的安全性和保密性；
(2)管理員在不打開數(shù)據(jù)庫的前提下無法知道任務(wù)處理由群中哪幾臺服務(wù)器完成、試卷存儲在什么位置，提高了試卷處理的保密程度，降低了管理員的權(quán)限；
(3)隱藏了試卷的敏感信息，提高系統(tǒng)的保密性，降低管理員的素質(zhì)要求；
(4)多臺切割服務(wù)器提高了主觀題服務(wù)層閱卷時讀取圖像的并發(fā)吞吐量，降低了單臺服務(wù)器檔次的要求；
(5)單臺切割層服務(wù)器出現(xiàn)異常故障時，備份切割層服務(wù)器群提供實(shí)時閱卷的冗余備
份；
(6)設(shè)計方法靈活，可以根據(jù)實(shí)際情況合并或添加相應(yīng)的處理層，例如匯聚層可以和整卷處理層合并，切割層可以分為多個切割層，進(jìn)一步降低了主觀題閱卷時對單個節(jié)點(diǎn)的并發(fā)量要求；
(7)在單臺服務(wù)器上使用基于臨界段隊列控制的多線程技術(shù)，最大程度利用了目前服務(wù)器或PC機(jī)的多核技術(shù)，大幅度地提高了計算性能；
(8)任務(wù)調(diào)度由調(diào)度服務(wù)器完成，保證各臺服務(wù)器之間任務(wù)均衡的同時，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)作業(yè)的流水化、自動化。


圖I是本發(fā)明云計算平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 圖2是本發(fā)明試卷后臺處理的智能云計算平臺評卷系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式云計算平臺系統(tǒng)分為匯聚層I、整卷處理層2、切割層3、備份切割層4、主觀題服務(wù)層5、客觀題評判層6、客觀題查錯層7和核心層8，核心層8由數(shù)據(jù)庫81和調(diào)度服務(wù)器82組成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖I所示，下面結(jié)合試卷評卷實(shí)例，詳細(xì)說明本發(fā)明的智能云計算平臺。如圖2所示，除核心層的數(shù)據(jù)庫81和調(diào)度服務(wù)器82為I臺外，其它各層的服務(wù)器群分別為3臺，掃描客戶端的數(shù)量為2套，所有服務(wù)器的額定等待任務(wù)量分別為100，設(shè)置整卷處理層、切割層、備份切割層、客觀題評判層、客觀題查錯層的各服務(wù)器每隔I分鐘向調(diào)度服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，包括等待任務(wù)量、前I分鐘的處理任務(wù)量等，各臺服務(wù)器設(shè)置監(jiān)聽線程I個、待處理線程3個、發(fā)送線程I個、存儲線程I個、待處理隊列I個、待存儲隊列I個、待發(fā)送隊列I個。該系統(tǒng)的工作流程如下(I)調(diào)度服務(wù)器通過改進(jìn)的輪盤賭算法計算篩選下一層候選服務(wù)器從調(diào)度服務(wù)器獲取下一層服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi (i ≤3)，如果存在等待任務(wù)量為O的服務(wù)器，則隨機(jī)選取I臺為下一層候選服務(wù)器；若只存在I臺小于額定等待任務(wù)量100的服務(wù)器，則設(shè)置它為下一層候選服務(wù)器；若有n (2≤n≤3)臺服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi(I ≤ i ≤ n)小于額定等待任務(wù)量，則根據(jù)其前I分鐘的處理任務(wù)數(shù)fi (I≤i≤n)，計算
策略比 w i=fi/ffi, (I ( i Sn),令
權(quán)利要求
1.一種試卷后臺處理的智能云計算系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于將系統(tǒng)分解為匯聚層、整卷處理層、切割層、備份切割層、主觀題服務(wù)層、客觀題評判層、客觀題查錯層和核心層，核心層由數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器組成，其余各層為服務(wù)器群組，調(diào)度服務(wù)器統(tǒng)一分配各層的服務(wù)器任務(wù)。
2.按照權(quán)利要求I所述試卷后臺處理的智能云計算系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于調(diào)度服務(wù)器采用改進(jìn)的輪盤賭算法統(tǒng)一分配各層的服務(wù)器任務(wù)，改進(jìn)的輪盤賭算法如下 調(diào)度服務(wù)器獲取下一層服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi (i ( 3)，如果存在等待任務(wù)量為O的服務(wù)器，則隨機(jī)選取I臺為下一層候選服務(wù)器； 若只存在I臺小于額定等待任務(wù)量100的服務(wù)器，則設(shè)置它為下一層候選服務(wù)器； 若有n (2≤n≤3)臺服務(wù)器的等待任務(wù)量Wi (I≤i≤n)小于額定等待任務(wù)量，則根據(jù)其前I分鐘的處理任務(wù)數(shù)fi (I ≤ i ≤ n),計算策略比ωi=fi/wi, (I≤i≤n),令
3.按照權(quán)利要求I所述試卷后臺處理的智能云計算系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于 匯聚層與掃描客戶端、整卷處理層、切割層、備份切割層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從掃描客戶端發(fā)送來的圖像，更新核心層數(shù)據(jù)庫的試卷狀態(tài)為已匯聚并記錄整卷的存儲位置，根據(jù)核心層調(diào)度服務(wù)器的分配，同時向整卷處理層、切割層和備份切割層的服務(wù)器發(fā)送整卷圖像； 整卷處理層與匯聚層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，隱藏從匯聚層發(fā)送來的試卷上的考生姓名、考號、考場號，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已加密并記錄加密卷的存儲位置； 切割層與匯聚層、主觀題服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，根據(jù)切割模板信息將從匯聚層發(fā)送來的試卷進(jìn)行切割，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已切割并記錄切割卷的存儲位置，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的分配，供主觀題服務(wù)層調(diào)用； 備份切割層與匯聚層、主觀題服務(wù)層、客觀題評判層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，根據(jù)切割模板信息將從匯聚層發(fā)送來的試卷進(jìn)行切割，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)的試卷狀態(tài)為已備份切割并記錄備份切割卷的存儲位置，供客觀題評判層調(diào)用； 主觀題服務(wù)層與切割層、備份切割層和數(shù)據(jù)庫相連，從切割層調(diào)取主觀題圖像完成網(wǎng)上閱卷主觀題評分并向數(shù)據(jù)庫提交相應(yīng)試卷的主觀題分?jǐn)?shù)； 客觀題評判層與備份切割層、客觀題查錯層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從備份切割層發(fā)送來的客觀題圖像，識別后得到處理好的客觀題圖像，評判，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)試卷狀態(tài)為已評判并記錄評判結(jié)果，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的分配向客觀題查錯層發(fā)送處理好的客觀題圖像； 客觀題查錯層與客觀題評判層、數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器相連，接收從客觀題評判層發(fā)送來的處理好的客觀題圖像，還原圖像的原始信息，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置相應(yīng)試卷的狀態(tài)為已還原并記錄相應(yīng)的存儲位置； 核心層數(shù)據(jù)庫完成試卷數(shù)據(jù)狀態(tài)、存儲位置、客觀題評判結(jié)果的記錄，調(diào)度服務(wù)器調(diào)度和分配各層任務(wù)。
4.按照權(quán)利要求3所述試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法，其特征在于試卷存儲位置在數(shù)據(jù)庫中的記錄包括試卷存儲服務(wù)器的IP地址和文件目錄。
5.按照權(quán)利要求I或2所述試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法，其特征在于除主觀題服務(wù)層和核心層外，各層中的服務(wù)器均設(shè)定額定處理任務(wù)量并定時向調(diào)度服務(wù)器發(fā)送當(dāng)前等待處理的任務(wù)量和處理任務(wù)的平均速度，每臺服務(wù)器由一個監(jiān)聽線程、m個處理線程、n個發(fā)送線程、k個存儲線程、一個待處理隊列、一個待存儲隊列、一個待發(fā)送隊列組成。
6.按照權(quán)利要求5所述試卷后臺處理的智能云計算平臺的設(shè)計方法，其特征在于所述監(jiān)聽線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽前一層服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接，如果連接存在，則臨時啟動一個與上一層服務(wù)器的發(fā)送線程對應(yīng)的客戶處理線程，由客戶處理線程將任務(wù)添加到待處理隊列；處理線程從待處理隊列中取出任務(wù)，處理后添加到待存儲隊列，存儲線程根據(jù)待存儲隊列完成對數(shù)據(jù)庫的更新后將任務(wù)添加到待發(fā)送隊列，發(fā)送線程從待發(fā)送隊列中獲取任務(wù)，根據(jù)調(diào)度服務(wù)器的指令，等待或發(fā)向下一層的指定服務(wù)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種試卷后臺處理的智能云計算系統(tǒng)的設(shè)計方法，將系統(tǒng)分解為匯聚層、整卷處理層、切割層、備份切割層、主觀題服務(wù)層、客觀題評判層、客觀題查錯層和核心層，核心層由數(shù)據(jù)庫和調(diào)度服務(wù)器組成，其余各層為服務(wù)器群組，調(diào)度服務(wù)器統(tǒng)一分配各層的服務(wù)器任務(wù)，將系統(tǒng)分為不同的層，每層完成不同的功能，提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性、保密性以及可推廣性，在實(shí)現(xiàn)前期試卷圖像處理的智能化、自動化的同時，滿足無紙化閱卷過程中對數(shù)據(jù)安全和保密的高標(biāo)準(zhǔn)需求，降低對服務(wù)器性能及數(shù)據(jù)管理員的專業(yè)素質(zhì)要求。
文檔編號H04L29/08GK102790783SQ201110127918
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者喻國軍, 張安鈺, 謝曉堯 申請人:貴州師范大學(xué)