基于云计算的实验室管理系统的设计和研究
本文选题:云计算 + 实验室管理系统 ; 参考:《东南大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着高校实验室的不断发展,实验室人员和实验室资源的不断增加,使得实验室资源共享、庞大数据文件的存储以及实验室管理成为一个难题。由于云计算技术和移动互联网技术在海量数据存储、资源共享方面有着巨大的优势。因此,研究基于web技术和云计算技术的高校实验室云平台管理系统具有较好的技术意义和工程应用价值。论文首先通过调研部分高校实验室的管理和资源需求,在查询大量国内外文献的基础上,研究了系统的需求分析。其次,采用Hadoop技术构建实验室管理云平台,以云计算三层服务模型为理念,将实验室管理云平台分为基础设施层、基础管理层、应用接口层和应用层,并对各层的实现过程进行了详细设计。系统开发的软件框架采用B/S三层体系架构和Struts2+Spring+hibernate (S2SH)。 B/S架构分为表示层、业务层、持久层,S2SH框架正好是对各层的实现。通过该框架集成开发的实验室管理系统,客户端不直接与数据库交互,而是通过组件与中间层建立连接,再由中间层与数据库交互,层次结构清晰、耦合度高。然后,分析研究了Hadoop的HDFS文件管理系统技术,设计以HDFS代替传统的文件管理系统,实现系统的云存储功能。HDFS在上传下载过程中采用基于数据流的控制方法,将读与写的过层进行分离,在存储大型文件时,通过分割块的机制将文件进行切割,然后进行细粒化的存储。这种存储机制大大节约了计算机资源,而且可行性比较高,成本也比较低。对于系统数据的访问和并发控制,系统通过Hibernate直接操作JDBC实现数据库的连接,避免在查询过程中,当数据库的表比较多、表之间的级联关系比较复杂时产生大量冗余的SQL操作,提高了系统的响应速度;并且系统将数据库MySQL自带的封锁法和Hibernate框架中自带的乐观锁机制进行结合,协同控制,确保在大量用户并发访问时系统能够稳定运行。此外,还研究了通过MD5算法对用户密码进行加密和采用基于角色的访问控制RBAC的访问控制模型实现用户的角色和权限分离。通过以上技术,最终设计实现了基于云平台的实验室管理系统,系统主要包括用户管理、实验室管理、项目管理、学科建设管理以及校友互动管理5个功能模块。最后,为了验证系统设计的功能能够正常运行,论文选择云存储和权限控制功能作为测试用例进行功能测试,测试表明通过云计算技术和web技术开发的实验室管理系统能够正常运行;对于系统的性能测试,本课题通过对单机和集群环境下,实验室管理系统的访问速度和云存储功能的上传速度进行测试对比,说明通过云计算技术不仅能够提高实验室管理系统的响应速度,而且能够大大缩短系统在存储大型数据文件时所需的时间,满足实验室的应用需求。
[Abstract]:With the development of university laboratories and the increasing of laboratory personnel and resources, the sharing of laboratory resources, the storage of huge data files and the management of laboratories have become a difficult problem. Due to cloud computing and mobile Internet technology in massive data storage, resource sharing has a huge advantage. Therefore, the research of cloud platform management system based on web and cloud computing technology has good technical significance and engineering application value. Firstly, by investigating the management and resource requirements of some university laboratories, this paper studies the requirement analysis of the system on the basis of consulting a large number of domestic and foreign literature. Secondly, the laboratory management cloud platform is constructed by using Hadoop technology. The cloud management cloud platform is divided into infrastructure layer, basic management layer, application interface layer and application layer, based on the concept of cloud computing three-tier service model, the laboratory management cloud platform is divided into infrastructure layer, basic management layer, application interface layer and application layer. The realization process of each layer is designed in detail. The software framework of the system is based on B / S three layer architecture and Struts2 Spring hibernate S2 SHN. The B / S architecture is divided into presentation layer, business layer, persistence layer and S2SH framework. Through the integrated laboratory management system developed by this framework, the client does not interact with the database directly, but establishes the connection with the middle layer through the component, and then interacts with the database by the middle layer. The hierarchy structure is clear and the coupling degree is high. Then, the technology of HDFS file management system of Hadoop is analyzed and studied. The traditional file management system is replaced by HDFS. The cloud storage function of the system. HDFS adopts the control method based on data flow in the process of uploading and downloading. The read and write layers are separated. When storing large files, the files are cut by the mechanism of partition blocks, and then stored in fine granulation. This storage mechanism saves computer resources greatly, and has high feasibility and low cost. For the data access and concurrency control of the system, the system directly operates JDBC through Hibernate to realize the connection of the database, avoiding a large number of redundant SQL operations when there are more tables in the database and the cascading relationship between the tables is more complex in the query process. The system improves the response speed of the system, and the system combines the blockage method of database MySQL with the optimistic locking mechanism in the framework of Hibernate to ensure the system can run stably when a large number of users access concurrently. In addition, the encryption of user password by MD5 algorithm and the application of role-based access control (RBAC) access control model to realize the separation of user's role and authority are also studied. Through the above technology, the laboratory management system based on cloud platform is designed and implemented. The system mainly includes five functional modules: user management, laboratory management, project management, discipline construction management and alumni interactive management. Finally, in order to verify the function of the system design can run normally, the paper chooses cloud storage and privilege control as test cases to test the function. The test results show that the laboratory management system developed by cloud computing technology and web technology can run normally. Comparing the access speed of the lab management system with the upload speed of the cloud storage function, it shows that the cloud computing technology can not only improve the response speed of the laboratory management system, Moreover, it can greatly shorten the time required for the system to store large data files and meet the needs of laboratory applications.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP311.52
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,本文编号:1931375
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