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1、(10)申请公布号 CN 102790783 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 9 0 7 8 3 A *CN102790783A* (21)申请号 201110127918.9 (22)申请日 2011.05.18 H04L 29/08(2006.01) G06F 19/00(2011.01) (71)申请人贵州师范大学 地址 550001 贵州省贵阳市宝山北路116号 贵州师范大学 (72)发明人谢晓尧 张安钰 喻国军 (74)专利代理机构贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人刘楠 (54) 发明名称 一种试卷后台处理的智能云计算平台的设计 方法 (。
2、57) 摘要 本发明公开了一种试卷后台处理的智能云计 算系统的设计方法，将系统分解为汇聚层、整卷处 理层、切割层、备份切割层、主观题服务层、客观题 评判层、客观题查错层和核心层，核心层由数据库 和调度服务器组成，其余各层为服务器群组，调度 服务器统一分配各层的服务器任务，将系统分为 不同的层，每层完成不同的功能，提高了系统的安 全性、可靠性、保密性以及可推广性，在实现前期 试卷图像处理的智能化、自动化的同时，满足无纸 化阅卷过程中对数据安全和保密的高标准需求， 降低对服务器性能及数据管理员的专业素质要 求。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国。
3、家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种试卷后台处理的智能云计算系统的设计方法，其特征在于：将系统分解为汇聚 层、整卷处理层、切割层、备份切割层、主观题服务层、客观题评判层、客观题查错层和核心 层，核心层由数据库和调度服务器组成，其余各层为服务器群组，调度服务器统一分配各层 的服务器任务。 2.按照权利要求1所述试卷后台处理的智能云计算系统的设计方法，其特征在于：调 度服务器采用改进的轮盘赌算法统一分配各层的服务器任务，改进的轮盘赌算法如下： 调度服务器获取下一层服务器的等待任务量Wi（i3），如果存在等待任务量为0的 服务器。
4、，则随机选取1台为下一层候选服务器； 若只存在1台小于额定等待任务量100的服务器，则设置它为下一层候选服务器； 若有n（2n3）台服务器的等待任务量Wi（1in）小于额定等待任务量，则 根据其前1分钟的处理任务数fi（1in），计算策略比i=fi/Wi，（1in），令 0=0，Ik= i（0kn）， 生成01之间的随机数r，如果Ii-1/InrIi/In，则选取服务器i作为候选服务器； 如果不存在小于额定等待任务量100的服务器，则系统进入等待状态。 3.按照权利要求1所述试卷后台处理的智能云计算系统的设计方法，其特征在于： 汇聚层：与扫描客户端、整卷处理层、切割层、备份切割层、数据库和调度。
5、服务器相连， 接收从扫描客户端发送来的图像，更新核心层数据库的试卷状态为已汇聚并记录整卷的存 储位置，根据核心层调度服务器的分配，同时向整卷处理层、切割层和备份切割层的服务器 发送整卷图像； 整卷处理层：与汇聚层、数据库和调度服务器相连，隐藏从汇聚层发送来的试卷上的 考生姓名、考号、考场号，在数据库中设置相应的试卷状态为已加密并记录加密卷的存储位 置； 切割层：与汇聚层、主观题服务层、数据库和调度服务器相连，根据切割模板信息将从 汇聚层发送来的试卷进行切割，在数据库中设置相应的试卷状态为已切割并记录切割卷的 存储位置，根据调度服务器的分配，供主观题服务层调用； 备份切割层：与汇聚层、主观题服务。
6、层、客观题评判层、数据库和调度服务器相连，根据 切割模板信息将从汇聚层发送来的试卷进行切割，在数据库中设置相应的试卷状态为已备 份切割并记录备份切割卷的存储位置，供客观题评判层调用； 主观题服务层：与切割层、备份切割层和数据库相连，从切割层调取主观题图像完成网 上阅卷主观题评分并向数据库提交相应试卷的主观题分数； 客观题评判层：与备份切割层、客观题查错层、数据库和调度服务器相连，接收从备份 切割层发送来的客观题图像，识别后得到处理好的客观题图像，评判，在数据库中设置相应 试卷状态为已评判并记录评判结果，根据调度服务器的分配向客观题查错层发送处理好的 客观题图像； 客观题查错层：与客观题评判层、。
7、数据库和调度服务器相连，接收从客观题评判层发送 来的处理好的客观题图像，还原图像的原始信息，在数据库中设置相应试卷的状态为已还 原并记录相应的存储位置； 核心层：数据库完成试卷数据状态、存储位置、客观题评判结果的记录，调度服务器调 权 利 要 求 书CN 102790783 A 2/2页 3 度和分配各层任务。 4.按照权利要求3所述试卷后台处理的智能云计算平台的设计方法，其特征在于：试 卷存储位置在数据库中的记录包括试卷存储服务器的IP地址和文件目录。 5.按照权利要求1或2所述试卷后台处理的智能云计算平台的设计方法，其特征在于： 除主观题服务层和核心层外，各层中的服务器均设定额定处理任务量。
8、并定时向调度服务器 发送当前等待处理的任务量和处理任务的平均速度，每台服务器由一个监听线程、m个处理 线程、n个发送线程、k个存储线程、一个待处理队列、一个待存储队列、一个待发送队列组 成。 6.按照权利要求5所述试卷后台处理的智能云计算平台的设计方法，其特征在于：所 述监听线程负责监听前一层服务器的网络连接，如果连接存在，则临时启动一个与上一层 服务器的发送线程对应的客户处理线程，由客户处理线程将任务添加到待处理队列；处理 线程从待处理队列中取出任务，处理后添加到待存储队列，存储线程根据待存储队列完成 对数据库的更新后将任务添加到待发送队列，发送线程从待发送队列中获取任务，根据调 度服务器的。
9、指令，等待或发向下一层的指定服务器。 权 利 要 求 书CN 102790783 A 1/5页 4 一种试卷后台处理的智能云计算平台的设计方法 技术领域 0001 本发明涉及云计算平台设计技术，特别是涉及一种试卷后台处理的智能云计算平 台的设计方法。 背景技术 0002 网上阅卷时，试卷按照科目、考场分袋扫描后，过滤掉试卷上的红色，包括客观题 部分的红色选项框，该系统包括两个部分，一个部分是主观题评卷部分，另一部分是客观题 智能识别部分。主观题评卷部分由评卷教师在主观题Web评卷客户端完成给分，客观题部 分交给计算机图像识别完成，客观题的识别，首先定义试卷的模板，根据定位孔精确定位客 观题各填。
10、涂框的位置，计算考生的客观题涂点信息。在进行主观题部分阅卷时，单科阅卷老 师人数一般在100600人，由于并发量大，主观题实时读取图片的速度相对于中低档服务 器硬件平台读取图片的速度较快，如果将切割好的单科试卷图片放在单台服务器上，不能 满足系统正常运行需求,因此，在不提高服务器档次的前提下，将试卷分散存储到多台服 务器是必要的。 0003 长期以来，国内大型考试已经形成一系列非常严格的考务制度及流程, 网上评卷 也逐步取代手工评卷，这一切都为阅卷整个过程的公平、公正、保密提供了强有力的保证。 但现在的网上阅卷系统在前期后台处理时，存在数据管理员人为操作较多，权限过大的问 题，由于整个阅卷周期。
11、跨度较长，不利于对数据管理员的监管, 数据的安全性有一定的风 险。此外，整个过程对服务器的性能，数据管理员专业素质都提出了较为苛刻的要求，不利 于推广。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是提供一种试卷后台处理的智能云计算平台的设计 方法，在实现前期试卷图像处理的智能化、自动化的同时，满足无纸化阅卷过程中对数据安 全和保密的高标准需求，降低对服务器性能及数据管理员的专业素质要求。 0005 为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案： 本发明试卷后台处理的智能云计算系统的设计方法：将系统分解为汇聚层、整卷处理 层、切割层、备份切割层、主观题服务层、客观题评判层、客观题查错层和核心。
12、层，核心层由 数据库和调度服务器组成，其余各层为服务器群组，调度服务器统一分配各层的服务器任 务。将系统分成不同的功能层，各层完成不同的功能，每一层的计算任务通过调度服务器的 调度由本层的多台服务器协作完成，保证各台服务器之间的任务均衡，提高了系统的运行 速度，降低了系统对硬件的要求；管理员在不打开数据库的前提下无法获知试卷的存储位 置，提高了试卷的保密程度，降低了管理员的权限。 0006 优选的，上述设计方法中，核心层的调度服务器采用改进的轮盘赌算法统一分配 各层的服务器任务，改进的轮盘赌算法如下： 调度服务器获取下一层服务器的等待任务量Wi（i3），如果存在等待任务量为0的 说 明 书CN。
13、 102790783 A 2/5页 5 服务器，则随机选取1台为下一层候选服务器； 若只存在1台小于额定等待任务量100的服务器，则设置它为下一层候选服务器； 若有n（2n3）台服务器的等待任务量Wi（1in）小于额定等待任务量，则根 据其前1分钟的处理任务数fi（1in），计算策略比i=fi/Wi，（1in），令0=0， Ik= i（0kn），生成 01之间的随机数r，如果Ii-1/InrIi/In，则选取服务器i作为候选服务器； 如果不存在小于额定等待任务量100的服务器，则系统进入等待状态。 0007 具体的，前述设计方法中，系统中各层所完成的功能以及各层之间的连接方式（即 该系统的网络。
14、拓扑，如图1所示）如下： 汇聚层：与扫描客户端、整卷处理层、切割层、备份切割层、数据库和调度服务器相连， 接收从扫描客户端发送来的图像，更新核心层数据库的试卷状态为已汇聚并记录整卷的存 储位置，根据核心层调度服务器的分配，同时向整卷处理层、切割层和备份切割层的服务器 发送整卷图像； 整卷处理层：与汇聚层、数据库和调度服务器相连，隐藏从汇聚层发送来的试卷上的 考生姓名、考号、考场号，在数据库中设置相应的试卷状态为已加密并记录加密卷的存储位 置； 切割层：与汇聚层、主观题服务层、数据库和调度服务器相连，根据切割模板信息将从 汇聚层发送来的试卷进行切割，在数据库中设置相应的试卷状态为已切割并记录切割。
15、卷的 存储位置，根据调度服务器的分配，供主观题服务层调用； 备份切割层：与汇聚层、主观题服务层、客观题评判层、数据库和调度服务器相连，根据 切割模板信息将从汇聚层发送来的试卷进行切割，在数据库中设置相应的试卷状态为已备 份切割并记录备份切割卷的存储位置，供客观题评判层调用； 主观题服务层：与切割层、备份切割层和数据库相连，从切割层调取主观题图像完成网 上阅卷主观题评分并向数据库提交相应试卷的主观题分数； 客观题评判层：与备份切割层、客观题查错层、数据库和调度服务器相连，接收从备份 切割层发送来的客观题图像，识别后得到处理好的客观题图像，评判，在数据库中设置相应 试卷状态为已评判并记录评判结果，。
16、根据调度服务器的分配向客观题查错层发送处理好的 客观题图像； 客观题查错层：与客观题评判层、数据库和调度服务器相连，接收从客观题评判层发送 来的处理好的客观题图像，还原图像的原始信息，在数据库中设置相应试卷的状态为已还 原并记录相应的存储位置； 核心层：数据库完成试卷数据状态、存储位置、客观题评判结果的记录，调度服务器调 度和分配各层任务。数据库在记录试卷的存储位置时，记录试卷存储服务器的IP地址和文 件目录。 0008 优选的，除主观题服务层和核心层外，各层中的服务器均设定额定处理任务量并 定时向调度服务器发送当前等待处理的任务量和处理任务的平均速度，每台服务器由一个 监听线程、m个处理线程。
17、、n个发送线程、k个存储线程、一个待处理队列、一个待存储队列、 一个待发送队列组成。 说 明 书CN 102790783 A 3/5页 6 0009 上述服务器的运行过程如下：监听线程负责监听前一层服务器的网络连接，如果 连接存在，则临时启动一个与上一层服务器的发送线程对应的客户处理线程，由客户处理 线程将任务添加到待处理队列；处理线程从待处理队列中取出任务，处理后添加到待存储 队列，存储线程根据待存储队列完成对数据库的更新后将任务添加到待发送队列，发送线 程从待发送队列中获取任务，根据调度服务器的指令，等待或发向下一层的指定服务器。 0010 与现有技术相比，本发明将系统分为不同的层，每层完。
18、成不同的功能，在以下几方 面提高了系统的安全性、可靠性、保密性以及可推广性： （1）主观题阅卷老师通过主观题服务层防问核心层数据库，没有直接连接核心层，提高 了系统的安全性和保密性； （2）管理员在不打开数据库的前提下无法知道任务处理由群中哪几台服务器完成、试 卷存储在什么位置，提高了试卷处理的保密程度，降低了管理员的权限； （3）隐藏了试卷的敏感信息，提高系统的保密性，降低管理员的素质要求； （4）多台切割服务器提高了主观题服务层阅卷时读取图像的并发吞吐量，降低了单台 服务器档次的要求； （5）单台切割层服务器出现异常故障时，备份切割层服务器群提供实时阅卷的冗余备 份； （6）设计方法灵活，。
19、可以根据实际情况合并或添加相应的处理层，例如汇聚层可以和整 卷处理层合并，切割层可以分为多个切割层，进一步降低了主观题阅卷时对单个节点的并 发量要求； （7）在单台服务器上使用基于临界段队列控制的多线程技术，最大程度利用了目前服 务器或PC机的多核技术，大幅度地提高了计算性能； （8）任务调度由调度服务器完成，保证各台服务器之间任务均衡的同时，实现系统作业 的流水化、自动化。 附图说明 0011 图1是本发明云计算平台的网络拓扑图； 图2是本发明试卷后台处理的智能云计算平台评卷系统示意图。 具体实施方式 0012 云计算平台系统分为汇聚层1、整卷处理层2、切割层3、备份切割层4、主观题服务 层。
20、5、客观题评判层6、客观题查错层7和核心层8，核心层8由数据库81和调度服务器82 组成，其网络拓扑图如图1所示，下面结合试卷评卷实例，详细说明本发明的智能云计算平 台。 0013 如图2所示，除核心层的数据库81和调度服务器82为1台外，其它各层的服务器 群分别为3台，扫描客户端的数量为2套，所有服务器的额定等待任务量分别为100，设置整 卷处理层、切割层、备份切割层、客观题评判层、客观题查错层的各服务器每隔1分钟向调 度服务器发送数据，包括等待任务量、前1分钟的处理任务量等，各台服务器设置监听线程 1个、待处理线程3个、发送线程1个、存储线程1个、待处理队列1个、待存储队列1个、待 发送队。
21、列1个。该系统的工作流程如下： 说 明 书CN 102790783 A 4/5页 7 （1）调度服务器通过改进的轮盘赌算法计算筛选下一层候选服务器 从调度服务器获取下一层服务器的等待任务量Wi（i3），如果存在等待任务量为0 的服务器，则随机选取1台为下一层候选服务器；若只存在1台小于额定等待任务量100 的服务器，则设置它为下一层候选服务器；若有n（2n3）台服务器的等待任务量Wi （1in）小于额定等待任务量，则根据其前1分钟的处理任务数fi（1in），计算 策略比i=fi/Wi，（1in），令0=0，Ik=i（0kn），生成01之间 的随机数r，如果Ii-1/InrIi/In，则选取服务。
22、器i作为候选服务器；如果不存在小于额定 等待任务量100的服务器，则系统进入等待状态。 0014 （2）扫描客户端91将扫描的整卷图像随机（均匀分布）发送到汇聚层1的某一台 文件服务器比如文件服务器11，文件服务器11接收并存储相应的图像，向数据库服务器81 更新试卷状态为已汇聚并记录存储位置（文件服务器11的IP地址及相应目录），扫描客户 端91在本机的Access数据库中记录试卷发送的位置和状态。 0015 （3）文件服务器11向调度服务器82请求下一级任务的发送目标，调度服务器根据 步骤1计算产生下一级需要处理的切割层3（如切割服务器32）、备份切割层4（如备份切 割服务器41）、整卷处。
23、理层2（如整卷处理服务器23）的候选服务器IP地址，并发往文件服 务器11，文件服务器11将发送任务添加到发送队列，由后台发送线程负责完成发送任务。 0016 （4）切割层3、备份切割层4、整卷处理层2接收并完成分布式任务 （a）整卷处理服务器23接收到文件服务器11发来的整卷图像，隐藏考生的姓名、考号、 考场号等敏感信息后存储，在数据库81中设置相应试卷的状态为已加密并记录加密卷的 存储位置（整卷处理服务器23的IP地址及相应目录），以便提供主观题阅卷时出现雷同、答 题不规范等异常卷的处理； （b）切割服务器32接收到文件服务器11发来的整卷图像，根据事先定义的模板信息， 进行试卷切割，并向。
24、数据库服务器81提交相应试卷的存储位置（切割服务器32的IP地址 及相应目录），更新相应试卷为已切割状态； （c）备份切割服务器41收到文件服务器11发来的整卷图像，根据事先定义的模板信 息，进行试卷切割，并向数据库服务器81提交相应试卷的存储位置（备份切割服务器41的 IP地址及相应目录），作为切割层3的备份冗余；备份切割服务器41向调度服务器82请求 下一级任务的发送目标，调度服务器81根据步骤1计算产生下一级需要处理的客观题评判 层6（如客观题评判服务器62）的候选服务器IP地址，并发往备份切割服务器41，备份切 割服务器41将发送任务添加到发送队列，由后台发送线程负责完成发送客观题图像。
25、到客 观题评判层服务器62，更新相应试卷为已备份切割状态。 0017 （5）客观题评判服务器62获取客观题图像后，通过区域精确定位，计算图像原点 坐标、倾斜度、变形度后，旋转、平移、拉伸等图像处理，完成客观题的智能涂点信息识别任 务，向数据库服务器82提交识别结果，更新相应试卷的状态为已评判状态。 0018 （6）客观题评判服务器62向调度服务器82请求下一级任务的发送目标，调度服 务器82根据步骤1计算产生下一级需要处理的客观题查错层7（如客观题查错服务器73） 的候选服务器IP地址，并发往客观题评判服务器62，客观题评判服务器62将发送任务添加 到发送队列，由后台发送线程负责完成发送任务。。
26、 说 明 书CN 102790783 A 5/5页 8 0019 （7）客观题查错服务器73还原客观题原始信息，包括填涂框的边缘矩形框、填涂 框本身的代码，向数据库服务器81更新相应试卷状态为已还原并记录相应的存储位置（客 观题查错服务器73的IP地址及相应目录），为人工查错提供图像。 0020 （8）循环步骤2到7，直至处理完本次考试的所有客观题评卷。 0021 （9）主观题服务层5主要服务于现场阅卷老师，比如：Web服务器51，从数据库服 务器81获取主观题未评阅的试卷，通过Web浏览器从切割服务器32加载相应试卷的图像 到Web客户端，评卷教师从Web客户端输入该试卷的分数，主观题服务层5服务器根据误差 控制等相关阅卷流程控制规则获得考生的最终成绩，直至本次考试的主观题评卷结束。 说 明 书CN 102790783 A 1/2页 9 图1 说 明 书 附 图CN 102790783 A 2/2页 10 图2 说 明 书 附 图CN 102790783 A 10 。