计算机实验机房自动监控系统的设计与实现

◆王留芳 郅芬香 高 岩

(1.鹤壁汽车工程职业学院 河南 458030；2.河南理工大学计算机学院 河南 454000)

计算机实验机房自动监控系统的设计与实现

◆王留芳1郅芬香1高 岩2

(1.鹤壁汽车工程职业学院 河南 458030；2.河南理工大学计算机学院 河南 454000)

本文是依据计算机实验课中，学生自动脱离教师机的监控，上网、玩游戏等问题而开发的监控系统。该系统通过在教师机设置合法上机程序的方法，控制学生实验课中可操作的内容。教师机和学生机进行通信，通过网络协议 TCP/IP，获取教师机上的合法的程序是通过Windows系统的库函数，本系统使用的编程语言是C#，SQL Server 2008是本文使用的数据库语言，利用B/S和C/S结合的模式，学生在上课期间不能进行一些和上课内容无关的操作，使学生顺利完成教学任务。

自动化监控；合法程序

0 前言

现在大多数计算机实验机房还存在人工监控学生上机情况，需要任课老师在教室来回走动，来监控学生是否在做实验课的内容，一旦出现教师不在旁边，有些同学就开始玩游戏，上网，干一些与实验课程无关的内容。增加了实验课教师课堂管理的难度。本文设计的实验机房自动监控系统主要协助教师管理课堂。杜绝学生做一些与实验无关的内容。系统采用C/S的模式的体系结构，服务器是教师机，客户端是学生机。教师机主要功能是进行学生机可运行合法程序的设置，学生机根据教师机指定的合法程序监控本机上正在运行的程序，学生机以教师机合法程序作为标准，只要学生机上有与标准程序不符的程序在运行，学生机就被关闭。该系统能杜绝学生运行与实验无关的内容，很好的维持了课堂纪律。

本系统的完成需要研究的相关工作是网络编程，由于Windows系统在当前计算机的实验机房被广泛的配置，所以语言开发基本上都用C#。所以需要了解C#的相关知识，Windows网络的编程和技术以及 TCP/IP协议等方面的技术，，为了提高效率和开发的质量，还需要对Windows核心编程很好地掌握以及对MFC有更高的要求.

1 教师机和学生机的通信

本系统采用C/S模式实现，教师机和学生机的通信是基层的运行系统，网络协议在通信的基础上，面向连接的服务或面向非连接的服务是一个协议提供的。本系统的 TCP/IP协议是面向连接的。面向连接的 TCP/IP协议，在数据进行交换之前，必须建立一条链路，传输的可靠性高，但链路费用成本高。

本软件采用通信模块需要引入套接字，该套接字是一种接口，为网络编程服务，它是一种抽象基于通信端点，一种数据发送和接收的机制。流套接字是本系统中使用的，流套接字是一种数据传输方式，提供面向连接的一种可靠机制。TCP协议的使用，保证到达目的地，按顺序，无重复按正确的路径，如果断开，在传输数据过程中如果断开，应用程序就会收到通知。

在Windows中，系统包含着接口， WinSock API是针对网络编程的专用接口，为网络的应用程序的开发接口，这个接口与协议无关.该接口包含了库函数，这些库函数用来获取网络信息，网络应用程序通过这些函数的功能实现调用.动态链接WinSock.DLL里存在WinSock的库函数。

动态链接库WinSock.DLL是桥梁，连接的TCP/IP协议和应用程序，这样程序代码的编写可以不依赖于TCP/IP协议。

2 教师机模块系统设计与系统实现

教师机的功能合法程序的设置、数据传输。

2.1 设置合法的系统程序

设置合法程序是教师机上提取的标志性信息，该信息是合法的，主要根据本次实验内容提取学生机以此作为标准，学生机以此来验证运行的程序是否合法，不合法的话，电脑自动关闭，合法程序的设置至关重要，如果合法程序设置出错会导致运行正常程序也会出现问题，所以教师机合法程序的设置是关键，它的正确性关系到整个系统的稳定和安全，计算机上正常运行的合法程序被关闭甚至导致学生机瘫痪。这也是选择TCP/IP协议的重要原因。保证信息的正确传输。实验指导教师必须在实验开始前设置合法程序，如果在实验开始前没有设置，学生机没有统一的标准。

2.2 获取运行程序

程序是指令序列呈现静态的，要想获得计算机中的进程，就要了解这些程序时如何被系统管理的。Windows中引入进程协同程序运行，不发生错误。

（1）程序是一段可执行的代码；

（2）相关数据（工作空间、变量、缓冲区等）是程序所需要的；

（3）执行程序的上下文环境。

进程管理是多方面的，主要协调多个程序的正常运行，让各个进程都能顺畅的运行，相互不干扰而有序地实现多个进程的交互，进程与进程之间是关联的.相互连接，密切配合，系统首先要为每个正在运行的程序创建一个进程，有一块存储区在主存储器中，存储进程的各种数据，跟踪过程调用和传递，进程控制块，是和每个进程相关的，这些进程都有进程映像，进程和映像是对应的，部分或者全部执行上下文环境还包括每个进程的存储块地址指针。

在创建进程时，可执行文件是要让系统首先找到的，扩展名为.EXE的文件时可执行文件，可执行文件映射到地址空间，文件的数据也映射到地址空间，进程有一个生存周期，在这个周期内，每个 DLL文件被赋予独一无二的句柄，进程被加载到进程空间，可执行文件也被赋予句柄， WinMain是可执行文件第一个的实例参数，用HinstExe来传递，句柄的值是加载资源时调用函数所需要的，图片资源被加载，从可执行文件里加载， hinst是用来说明资源存放的位置。

这样计算机中全部正在执行的程序可以被确定，在字符串组中存储能够唯一标示可执行的文件的信息，一并发给学生机。

2.3 当前的程序信息(运行的)

PSAPI函数是利用 C#编程实现的，实现上述功能需要在PSAPI.DLL中。

3 本系统总体的结构的设计

本系统通过局域网由教师机连接学生机完成，教师机接收局域网发送给学生请求信息，访问数据库，根据相应的信息内容，认证各个学生合法的身份，认证准确请求在后台通过后，发送时间被数据库中记录下来，并发送请求，具体时间发送出去，学生的合法身份确认后，即可，登录，若没有找到学生的信息，再重新录入学生信息.设置学生的帐户和密码。

该软件的结构模块有：后台的数据库、教师机可以访问后台数据库系统、教师机信息收发系统、学生机信息收发系统、学生机监控软件。

4 结论

本系统是上机开发系统，主要针对实验课安排，帮助教师很好的管理课堂，减轻了教师上课的负担.提高了上课效率，但实现思想和采用技术具有一定的普遍意义。系统采用 TCP/IP协议能充分保证数据的可靠性。系统功能具有扩展性和可移植性。但系统性能还有待优化。

[1]江银．多媒体机房签到系统的分析与设计．云南大学(硕士学位论文)，2013．

[2]刘海萍．高校计算机机房管理系统的设计与实现．华南理工大学(硕士学位论文)，2013．

[3]刘璐．机房自动监控系统的设计与实现．复旦大学(硕士学位论文)，2014．

[4]马莉．基于_NET的机房管理系统的研究与开发．山东大学(硕士学位论文)，2013．

本文受河南省高等学校重点科研项目计划高校实验机房自动化管理系统研究（15B510008)项目支持。