E_learning平臺(tái)中資源傳輸方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_以清華網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂為例

1、第18卷 現(xiàn)代教育技術(shù) Vo4. 18 2008 2008年第4期 Modern Educational Technology No.4E-learning平臺(tái)中資源傳輸方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以清華網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂為例王 昊 王行言（1.清華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，北京 100084；2.清華大學(xué) 計(jì)算中心，北京 100084）【摘要】資源傳輸是基于Web的E-learning平臺(tái)的一項(xiàng)必備功能。在對(duì)現(xiàn)有資源傳輸解決方案對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，提出了一套基于CGI方式實(shí)現(xiàn)資源傳輸?shù)慕鉀Q方案，其設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、資源庫(kù)管理系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)與開發(fā)，具有很好的參考價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】E-learning；資源

2、傳輸；Perl；CGI；進(jìn)度條【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】10098097 (2008) 040090052引言清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂是清華大學(xué)開發(fā)的一套基于Web的望打開而是希望先下載到硬盤的某個(gè)地方再做其他操作。這種直接打開的方式會(huì)讓用戶從下載頁(yè)面突然跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序界面，同時(shí)由于直接打開的方式中，系統(tǒng)是先將文件下載到臨時(shí)文件夾，再由相應(yīng)程序打開，這對(duì)用戶來(lái)講是一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間，也會(huì)迫使用戶從當(dāng)前頁(yè)面離開，這些都大大的降低了用戶操作的舒適度。所以新版的網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂就要求實(shí)現(xiàn)讓所有后綴名的文件在客戶端都不直接打開，而是提示用戶自己選擇下載或打開。E-learning網(wǎng)絡(luò)教育支持系

3、統(tǒng)。作為一個(gè)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教育基礎(chǔ)服務(wù)支撐平臺(tái)，為整個(gè)系統(tǒng)的集成提供公共的平臺(tái)與工具，包括用戶檔案管理、目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、資源共享等功能。該系統(tǒng)自1999年開始在清華大學(xué)運(yùn)行以來(lái)，為清華大學(xué)課堂教育的提供了有力的支持。并且于2004年7月通過(guò)國(guó)家CELTS標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。同時(shí)該系統(tǒng)適用于其它各類遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的應(yīng)用，目前已經(jīng)在全國(guó)多所各類高校得到實(shí)際運(yùn)用。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂開發(fā)過(guò)程中，遇到了文件資料或圖片資料客戶端上載到服務(wù)器以便資源共享的問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題也是基本上所以的E-learning平臺(tái)都會(huì)遇到的問(wèn)題。通常的做法是利用FTP工具將資料上傳到服務(wù)器，然后由管理員整理發(fā)布。這就要求有專人維護(hù)，不符合一般

4、的需求，最好的做法是讓想發(fā)布信息的用戶自己上傳文件資料,然后作為一條相關(guān)的記錄存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣其他用戶和系統(tǒng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的查詢即可獲得所需信息。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂是一個(gè)基于Web方式的E-learning平臺(tái)系統(tǒng)，用戶量非常大，用戶群也種類繁多，這也決定了不可能要求用戶都安裝相應(yīng)的FTP軟件來(lái)上傳需要共享的資源，而且，這樣上傳到服務(wù)器的文件也比較混亂，不便于管理員的管理和維護(hù)，以上這幾點(diǎn)就要求在Web方式下實(shí)現(xiàn)資源的上載。同樣的原因，資源的下載也需要在Web下實(shí)現(xiàn)，雖然當(dāng)前資源下載很方便實(shí)現(xiàn)，但大部分卻有一個(gè)普遍存在的問(wèn)題：當(dāng)用戶點(diǎn)擊下載的時(shí)候，對(duì)于很多例如doc、ppt等后綴名的文件會(huì)在用戶

5、的系統(tǒng)中直接打開，而這時(shí)候用戶往往并不希收稿日期：2008年1月29日 90一 WEB下實(shí)現(xiàn)技術(shù)1 PerlPerl 語(yǔ)言融合了許多語(yǔ)言的特性。它主要由C 語(yǔ)言、UNIX shell 等至少十?dāng)?shù)種其他的工具和語(yǔ)言演化而來(lái)。加上Perl 對(duì)文字極強(qiáng)的處理、變換能力，以及良好的移植性，所以，Perl 是CGI 編程語(yǔ)言的首選，適合于各種層次的編程人員進(jìn)行軟件開發(fā)。12 ASP由于ASP具有靈活的啟動(dòng)自定義服務(wù)器控制的處理機(jī)制，因此其功能非常強(qiáng)大，使得目前不少基于Web的應(yīng)用程序開發(fā)均采用ASP方式。此外，由于ASP 可以調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的OLE/ COM 組件，所以也可以用Delphi 等高級(jí)編程工具根據(jù)

6、自己的要求來(lái)定制自己的ASP 文件上載組件，滿足自己的應(yīng)用系統(tǒng)要求。23 Java在基于Java 的Web開發(fā)中實(shí)現(xiàn)文件上載, 主要使用HTTP 協(xié)議的RFC1876 方式, 它的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)運(yùn)用Java 的相應(yīng)組件。如果僅僅在JSP 頁(yè)面中實(shí)現(xiàn)文件上傳, 可以使用 JspSmartUpload 組件。如果是在流行的 Struts 框架下, 可 以使用 Struts 提供的 FormFile 類。文件可以直接上傳到服務(wù) 器上, 也可以上傳到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。 考慮到程序的可移植性，在服務(wù)端的設(shè)計(jì)中加入了一個(gè) 配置文件（服務(wù)器端文件存放目錄、臨時(shí)目錄等） ，服務(wù)器文 件接收進(jìn)程在啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)讀取

7、這個(gè)配置文件，這樣，在移 植這個(gè)組件到其他項(xiàng)目的時(shí)候只需要修改這個(gè)配置文件的內(nèi) 容就可以了。 二 設(shè)計(jì)思路 首先是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的選擇。 使用 Perl 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) WEB 模式 下文件上傳，不需要專用組件，就可以輕松實(shí)現(xiàn)文件上傳， 程序是純腳本寫成，簡(jiǎn)單易懂，調(diào)試容易，并且 Perl 語(yǔ)言的 運(yùn)行效率也較高。 而采用 ASP+第三方組件的方式進(jìn)行文件上 傳，則存在組件編寫、調(diào)試?yán)щy的問(wèn)題。用 JAVA 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì) 服務(wù)器的壓力比較大，特別是當(dāng)并發(fā)的用戶量很大的時(shí)候， 往往會(huì)使服務(wù)器不堪重負(fù)而當(dāng)?shù)簟?所以本文采用 Perl 通過(guò) CGI 來(lái)實(shí)現(xiàn)資源上傳和下載功能。 公共網(wǎng)關(guān)接口 CGI 是溝通 Web

8、 服務(wù)器與“外部程序”的 標(biāo)準(zhǔn)方法，所有的 Web 服務(wù)器都支持這種方法。在這種方法 中,Web 服務(wù)器將用戶端提交的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)輸入的方式輸入 給 CGI 程序。如圖 1 所示： 在上面流程中的寫數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，寫數(shù)據(jù)庫(kù)這個(gè) 操作并沒(méi)有放到 CGI 程序中去做，而是由 CGI 程序在接收成 功文件后，在把相關(guān)文件信息 POST 給相應(yīng)的程序，然后在 那個(gè)程序中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫。 例如 POST 給一個(gè) Jsp 頁(yè)面或 servlet。這樣設(shè)計(jì)的好處是給了程序更大的靈活性，并保證了 是在接收文件成功后才進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，避免了如下這個(gè)在 其他應(yīng)用程序中很常見的問(wèn)題：由于接收和寫數(shù)據(jù)庫(kù)不同步 的

9、原因，造成文件接收失敗，但數(shù)據(jù)庫(kù)卻寫成功，從而數(shù)據(jù) 庫(kù)中出現(xiàn)一個(gè)不存在的錯(cuò)誤項(xiàng)，造成數(shù)據(jù)不一致錯(cuò)誤。 同時(shí)，考慮到用戶的使用體驗(yàn)，以及在上傳大文件的時(shí) 候造成的頁(yè)面的“假死”，在上傳時(shí)，需要在客戶端顯示一個(gè) 實(shí)時(shí)的進(jìn)度條，而這個(gè)進(jìn)度條需要客戶端喚起服務(wù)器端的另 外一個(gè)實(shí)時(shí)檢查已上傳文件大小和進(jìn)度的進(jìn)程。進(jìn)度條設(shè)計(jì) 流程如圖 3 所示： 圖 1 CGI 文件傳輸工作原理 1 資源上傳 RFC1867 規(guī)范中建議了一個(gè)通過(guò)瀏覽器上傳文件的方 法，目前的瀏覽器均支持這個(gè)方法，在客戶端通過(guò) Form 對(duì)象 的設(shè)置，在用戶選擇好文件并提交后，服務(wù)器端調(diào)用一個(gè)外 部進(jìn)程來(lái)完成處理提交的 Multipart

10、/form-data 型數(shù)據(jù)3。而在 這里，服務(wù)器是通過(guò)調(diào)用一個(gè) CGI 程序來(lái)完成相關(guān)操作。用 CGI 實(shí)現(xiàn)的上傳文件的程序流程如圖 2 所示： 圖 3 文件上傳進(jìn)度顯示流程圖 在用戶點(diǎn)擊上傳文件時(shí)，客戶端會(huì)與服務(wù)器建立連接， 服務(wù)器此時(shí)也會(huì)記錄下需要上傳的文件的文件名，大小等信 息，并寫入一個(gè)臨時(shí)的上傳進(jìn)度描述文件，而客戶端會(huì)在當(dāng) 前頁(yè)面顯示出上傳進(jìn)度條。在服務(wù)器接收的過(guò)程中，會(huì)實(shí)時(shí) 的更新進(jìn)度描述文件的內(nèi)容，這個(gè)文件又會(huì)實(shí)時(shí)的將更新通 知客戶端的進(jìn)度條，從而真正意義上得實(shí)現(xiàn)了客戶端的進(jìn)度 條功能。同時(shí)，由于服務(wù)器數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)更新的，所以這個(gè)進(jìn) 度條反映的進(jìn)度信息也是實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的。 2 資源

11、下載 圖 2 上傳文件程序流程圖 資源下載程序流程如下： 91 圖4 下載文件程序流程圖下載的流程比較簡(jiǎn)單，和其他的下載實(shí)現(xiàn)基本一致，由一個(gè)download.cgi完成下載的工作。但由于特殊的一個(gè)要求，即要求實(shí)現(xiàn)讓所有后綴名的文件在客戶端都不直接打開，而是彈出對(duì)話框提示用戶選擇下載或打開。所以在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要對(duì)文件傳輸中的響應(yīng)頭Content-type和Content-Disposition做一些特殊設(shè)置，從而讓客戶端在接收從服務(wù)端傳過(guò)來(lái)的文件是彈出對(duì)話框，而不是對(duì)某些后綴名文件直接打開。三 技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端的配置文件UploadConfig.pm，其中包括對(duì)臨時(shí)文件存放目錄以及文件目標(biāo)目錄

12、等的設(shè)置。例如：temp_dir => '/home/services/thnsv2/data/temp', #臨時(shí)文件存放目錄target_dir => '/home/services/thnsv2/data', #上傳文件存放目錄max_upload_size => 70000000000000000,#最大可上傳文件量Kbyte 1資源上傳 （1）服務(wù)端Upload.cgi負(fù)責(zé)在服務(wù)端接收上傳的文件。它先通過(guò)讀入前面所描述的配置文件UploadConfig.pm來(lái)獲得服務(wù)器端文件存放目錄、臨時(shí)目錄等，再根據(jù)獲得的配置信息建立例如臨時(shí)子目錄

13、等上傳需要的環(huán)境目錄。由于Perl 語(yǔ)言是面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，在讀取上傳文件內(nèi)容前，只需建立CGI 類的對(duì)象就可以取得上傳文件的相關(guān)信息，如文件名。接下來(lái)就是接收文件，在接收文件的同時(shí)將已經(jīng)接收的文件的相關(guān)信息（以上傳量、速度等）寫入另外一個(gè)描述文件，而此文件用于提供客戶端顯示進(jìn)度條時(shí)需要的數(shù)據(jù)。此外還需要子過(guò)程用于將接收的文件從臨時(shí)文件夾移動(dòng)到存儲(chǔ)文件夾。在接收完后再根據(jù)客戶端傳過(guò)來(lái)的一個(gè)標(biāo)志（url_post）判斷是否將92文件信息POST到一個(gè)url，在那個(gè)url中將進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。在執(zhí)行完以上操作后還需要執(zhí)行清除臨時(shí)子目錄等清理工作。Upload.cg具體源代碼如下（由于源碼較長(zhǎng)，這里

14、只列出較為重要的部分）：use UploadConfig; mkdir $temp_dir; chmod $mode,$temp_dir; if(-e $target_dir) elsemkdir $target_dir; chmod $mode,$target_dir; . binmode $file; binmode OUTPUT;while ( read( $file, $buffer, BUFFER_SIZE ) ) print OUTPUT $buffer; sub SaveFile2my ($temp,$dir,$fname) = _; rename($temp,"$di

15、r/$fname"); if($url_post) my har;map push har, name=>$_, value=>param($_) grep $_=/post/ param(); print"<HTML><BODYprint"<textarea name='$_->name' style='display: none;'>$_->value</textarea>" for har; print"</Form></B

16、ODY></HTML>" exit; &DelData($temp_dir); &DeleteOldTempFiles; Upload_status.cgi用于實(shí)時(shí)記錄上傳的進(jìn)度，其中包括已經(jīng)上傳量、文件大小、速度等，并根據(jù)速度和文件大小計(jì)算出剩余時(shí)間等關(guān)鍵信息，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)地更新客戶端顯示進(jìn)度條。部分重要代碼如下：while( -e $flength_file && $init_flenght_size = -s $flength_file ) $curr_time = time; $size = &UpSize;$

17、percent = int(100*$size/$total);if ($old_percent != $percent | $old_time != $curr_time) $old_percent = $percent; $old_time=$curr_time; $time = $curr_time-$ftime; $size = int($size/1024);$speed = $time ? int($size/$time) : 0;$time_left = $speed =? int( ($totalKB-$size)/$speed ) : 0;=#以上是對(duì)一些進(jìn)度值的計(jì)算prin

18、t"<Script>SP($size,$time,$speed,$files_uploaded,$time_left);</Script>"#更新客戶端的進(jìn)度條顯示 （2） 客戶端客戶端的上傳部分代碼如下：<form name"F1" enctype"multipart/form-data"action=" /cgi-bin /upload.cgi?sid=" method="post" onSubmit="return StartUpload();&qu

19、ot; target="upload"> <input name="file1x" type="file" onChange="checkExt(this.value)"></form>通過(guò)HTTP上傳文件，在<Form>標(biāo)記中的enctype 屬性必須采用“multipart/form-data”格式，這樣才能保證文件原理的內(nèi)容傳輸時(shí)不作任何編碼處理，以二進(jìn)制流的方式上傳到服務(wù)器。并且該屬性一旦設(shè)置為"multipart/form-data"就創(chuàng)建了一

20、個(gè)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的post緩沖區(qū)(復(fù)合結(jié)構(gòu))，該緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)存放不同于普通表單元素?cái)?shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)存放格式4。如果在上傳后需要寫數(shù)據(jù)庫(kù)，則在客戶端的form里面將這些項(xiàng)的name的設(shè)置為post_*， 并通過(guò)<input type="hidden" name="url_post" value="/xx.jsp">來(lái)設(shè)置post的url，則在xx.jsp里面就可以通過(guò)getParameter來(lái)獲得這些參數(shù)值，如果沒(méi)有設(shè)置url_post，則服務(wù)器端的upload.cgi不post。此外，客戶端還要在上傳的同時(shí)顯示進(jìn)度條，在這

21、里，通過(guò)在這個(gè)頁(yè)面里面嵌套一個(gè)iframe來(lái)實(shí)現(xiàn)：<div id="div_inline" style="BORDER: ;display: none > <iframe src="about:blank" name="transfer" border=0 xSCROLLING=NO topmargin=0 leftmargin=0 frameborder=0 style="width: 320px; border: 1px;"></iframe> </div&g

22、t;在顯示進(jìn)度條時(shí)，還需要將頁(yè)面其他部分置為灰色的不可選狀態(tài)，可通過(guò)javascript設(shè)置一個(gè)圖層來(lái)實(shí)現(xiàn)：</DIV>在界面配置完后，需要通過(guò)javascript設(shè)置這個(gè)內(nèi)嵌的iframe的地址，讓它指向upload_status.cgi：這樣就可以實(shí)現(xiàn)有實(shí)時(shí)進(jìn)度條的資源上載了。 2 資源下載 （1） 服務(wù)端 download.cgi實(shí)現(xiàn)： use UploadConfig;my $target_file = "$c->target_dir/$sid/$u_type/$fname" #通過(guò)讀取上面的UploadConfig.pm獲得目標(biāo)文件的基本目錄pr

23、int "Content-type: application/octet-streamrn" print "Content-Disposition: attachment; filename=$fnamernrn"上面代碼是實(shí)現(xiàn)瀏覽器出現(xiàn)提示對(duì)話框，而不是直接打開的關(guān)鍵。文件下載時(shí)，可以把文件以二進(jìn)制的方式，輸出到客戶端(瀏覽器)，把content-type設(shè)為application/octet-stream就會(huì)自動(dòng)出下載窗口。（2） 客戶端客戶端不需要做其他的編碼，只用將下載鏈接的地址指向download.cgi即可。四 結(jié)論采用上述方案可以將資源傳輸

24、功能完全溶入具體的應(yīng)用程序中，資源上傳、下載與管理操作方便簡(jiǎn)單，可以免去維護(hù)環(huán)節(jié)。方案通過(guò)CGI實(shí)現(xiàn)，不僅效率較高，而且與應(yīng)用程序使用語(yǔ)言無(wú)關(guān)，在其他項(xiàng)目中只要將上述程序重新組織或修改一下配置文件即可使用。另外，進(jìn)度條的加入也使得傳輸界面更為友好。目前，該解決方案已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用到了清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂中。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，程序的執(zhí)行速度和執(zhí)行效率較好的滿足了實(shí)際要求。參考文獻(xiàn)1杜經(jīng)農(nóng),等. Perl5 編程核心技術(shù)M. 北京:希望電子出版社,2000.932金松.WEB的文件上載技術(shù)J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,1999.3王新房,鄧亞玲等. 基于瀏覽器的文件上載技術(shù)研究J.The Design and Real

25、ization of Resource Transmission on E-learning PlatformBased on Tsinghua WebSchoolWANG Hao1 WANG Xing-yan2(1. Department of Computer Science&Technology, Tsinghua University, Beijing 100084,China; 2.Computer and InformationManagement Center, Tsinghua University, Beijing 100084,China)Abstract: Res

26、ource transmission is essential for web-based E-learning platform. Based on CGI, a solution for the implementation of Resource transmission is stated in this paper. Its frame idea and process of implementation are of great value for the design and development of web-based learning platform and resou

27、rce warehouse manage system etc.Keywords: E-learning; Resource transmission; Perl; CGI; Progress Bar信息窗周濟(jì)：各級(jí)各類教育將進(jìn)入“提高質(zhì)量”新階段3月19日下午，教育部部長(zhǎng)周濟(jì)做客人民網(wǎng)，并接受了人民日?qǐng)?bào)記者的專訪。周濟(jì)結(jié)合政府工作報(bào)告談我國(guó)教育改革和發(fā)展的成效和面臨的挑戰(zhàn)，并就網(wǎng)友關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題與網(wǎng)友在線交流。他說(shuō)，近年來(lái)，我國(guó)堅(jiān)持教育優(yōu)先發(fā)展，努力辦好讓人民滿意的教育，在實(shí)現(xiàn)教育公平上邁出了重大步伐。下一步，我國(guó)各級(jí)各類教育都將進(jìn)入提高質(zhì)量的新階段，這個(gè)階段的標(biāo)志就是要讓孩子們“上好學(xué)”。【現(xiàn)狀】農(nóng)村孩子已基本“有學(xué)上”【目標(biāo)】提高教師水平，讓孩子們“上好學(xué)”周濟(jì)表示，廣大人民群眾對(duì)于教育改革和發(fā)展寄予很大期望，人民群眾都希望自己的孩子受到良好的教育。家長(zhǎng)花很大力氣去擇校，其實(shí)就是擇老師。所以，全社會(huì)都要關(guān)心教育，讓教師成為最受尊重的職業(yè)。同時(shí)，要提高教師待遇，完善和落實(shí)教師工資和津補(bǔ)貼制度，使教師待遇不低于當(dāng)?shù)毓珓?wù)員的水平，這樣才能吸引優(yōu)秀的人才來(lái)當(dāng)老師。周濟(jì)說(shuō)，近年來(lái)，雖然我國(guó)在農(nóng)村義務(wù)教育方面取得了很大成就，但必須保持清醒頭腦，一點(diǎn)都不能夠估計(jì)過(guò)