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摘要:本文介紹了一種對等網絡結構的分布式社區管理系統的設計。通過系統的需求分析、系統架構設計和軟件設計，實現了對等網絡架構下的社區管理系統。解決了小型分布式應用系統的P2P節點通信、信息同步和任務協同問題。實驗結果表明，可作為對等網絡結構下的分布式應用信息系統的設計與實現的參考。

關鍵詞:對等網絡；分布式應用；社區管理；節點信息同步

大學的學生社區一直是維穩工作的重點。學校的要求包括：阻止不法人員隨意進入學生社區，保障學生的人身和財產安全；輔導員、班主任定期走訪學生，了解學生思想狀況解決學生的一些實際問題；組織豐富多樣的社區活動，引導學生健康成長；防火防盜管理，保障社區安全。但是社區低效的傳統的手工管理方式已經不適應要求，需要實現信息化和智能化。除學生工作部以外，學生社區管理各部分的功能需求相對獨立，相互間信息交換頻度不大。采用對等網絡（peertopeer，P2P）模式[1]來實現學生社區管理系統，可使系統的可靠性得到提高[2]，擴展性更好，工作負荷得到平衡[3-4]，從而避免客戶服務器模式的一些問題。

1存在的問題

傳統手工方式的社區管理存在諸多問題。（1）來訪者管理存在隱患。一些學校還在采用的由來訪者自行在來訪者登記簿上登記個人信息，社區管理人員進行人工查驗、信息查詢和統計工作。隨著外來人員的增加，面臨社區通行效率低、核查來訪者身份困難、易發生漏登漏查、查閱和統計低效等問題。（2）社區走訪管理工作量大。輔導員、班主任定期走訪學生社區是學生管理工作的考核目標。但是手工方式下，走訪社區的登記、查詢、統計等工作量大。（3）學生晚歸監控難度大。控制學生晚歸是社區管理工作的一項重要內容，通過定期與輔導員交換學生晚歸信息，輔導員可以及時了解學生晚歸情況，采取管控措施。周末和節假日是學生晚歸的高發期，易造成晚歸登記的時段性堵塞和漏登現象。（4）學生社區活動包括社區組織的文娛、體育、學術交流等活動，社區安全事件包括發生在社區的盜竊、火災和各種沖突等，這些方面也有大量工作需要信息化。

2對等網絡分布式系統設計

2.1系統功能設計。按照社區管理提出的功能需求，系統劃分為7個子系統，包括：來訪者管理、輔導員及班主任走訪社區管理、學生晚歸管理、社區活動管理、社區安全管理、學生工作管理和系統信息服務。由于社區有出入口、社區辦公室、學生工作部和社團等多處管理場所，按照需要在多處配置對等網絡節點（P2P節點），將子系統被部署到節點中。下面是P2P節點的功能。（1）來訪者管理主要包括來訪者信息登記、查詢、統計和維護功能。登記時，社管人員查看來訪者的有效證件，錄入姓名、訪問事由（親友來訪、參觀學習、辦理公事等），系統采集人臉圖像、記錄來訪時間。通過公安系統公布的犯罪通緝人員信息和人臉圖像識別技術，排除對社區安全可能構成威脅的隱患，實現嫌疑人預警。可以進行本地查詢、接受學生工作管理系統的網絡查詢和多P2P節點聯合查詢。在查詢方式上可根據來訪者姓名、進入時間、訪問事由等，進行單項查詢和組合分類查詢，然后在本機顯示或由網絡回傳查詢結果。（2）輔導員及班主任走訪社區管理主要功能包括走訪記錄、查詢、統計和維護。輔導員、班主任使用校園卡進出社區，讀卡器讀取身份信息，系統記錄出入社區的時間和地點，作為信息統計的依據。查詢和統計時，按照姓名、部門、走訪時間進行單項和組合條件查詢。同樣，可以接受學生工作管理系統的網絡查詢和多P2P節點聯合查詢。（3）學生晚歸管理在固定時段（如學校規定的晚歸時段），系統記錄學生的進出信息，以反映學生的晚歸情況。學生使用校園卡進出社區，讀卡器讀取身份信息，系統記錄他們出入社區的時間地點，采集學生圖像，對學生身份進行識別。提供晚歸查詢、維護、統計和報送等功能。接受輔導員和學生工作管理系統的網絡查詢和統計。（4）社區活動管理包括社區活動的登記、查詢、維護和統計功能。同樣，可以接受學生工作管理系統的網絡查詢，回傳查詢結果。（5）社區安全管理包括社區安全事件的登記、查詢、維護和統計功能。接受學生工作管理系統的網絡查詢。社區案件信息可以和公安系統交換數據。（6）學生工作管理學生工作管理系統與各子系統形成分布式應用模式，協同完成社區信息匯總工作。主要功能包括對系統信息的綜合查詢、綜合統計、報表制作等。子系統分布在社區不同位置，負責局部信息獲取和處理，學生工作管理系統通過網絡聯查、匯總，可以完成整個社區的綜合統計查詢。網絡聯查是系統的基本要求。例如統計學生晚歸情況，由于學生可能出入于社區多個出入口，通過各P2P節點的聯合查詢，對返回的結果進行匯總才能獲得全面信息。（7）系統信息服務主要功能包括系統基礎信息（如學生、教師、來訪者、部門、院系等相關基礎信息）管理、系統信息同步、用戶訪問權限管理、P2P節點連接信息的同步和狀態監控。通過網絡的刷新和同步，保證各系統之間連接和信息交換的暢通，實現透明的信息交換。2.2系統架構設計。對等網絡是局域網常用的組網方式之一[5]。P2P節點通過提供服務和內容可以共享資源，協同P2P節點完成任務[6]，它們既是資源的提供者也是使用者，還是任務的協同完成者[2,7]。P2P節點間可以直接互訪。由于P2P技術具有分布性、動態性、可靠性和開放性等特點，基于P2P技術實現以信息資源共享為基礎的分布式應用系統是有優勢的。社區系統沒有采用客戶服務器C\S模式和B\S模式，而采用如圖1所示的P2P集中式架構，主要因為大部分子系統功能相對獨立，業務信息分布在P2P節點的本地數據庫中便于處理。盡管學生工作管理和系統信息服務與各P2P節點上的子系統有較強的信息依賴關系，但它們彼此間信息交換的頻度不高，來訪者管理與公安系統（外部系統）有信息交換，頻度更低。然而C\S和B\S的集中式數據庫和服務器，使各子系統節點間的依賴關系增大，系統可靠性會降低，服務器的工作負荷加大。本系統P2P節點的業務數據分散保存在本地，由子系統維護，包括：來訪者登記表、學生晚歸登記表、輔導員班主任走訪登記表、社區活動信息表、社區安全信息表。需要同步的數據放在系統信息服務節點，包括：來訪者基本信息表、學生基本信息表、輔導員班主任基本信息表、機構院系基本信息表、用戶訪問權限表、P2P節點信息表。來訪者基本信息表由P2P節點收集，并提交系統信息服務節點，其余系統信息由系統信息服務維護，各P2P節點對系統基本信息有需求時可以向系統信息服務節點請求，系統信息服務節點信息更新后主動向P2P節點刷新。P2P節點信息表保存所有P2P節點的連接信息，包括：編號、節點IP地址、業務類型、活動狀態。P2P節點信息表是為了維系P2P節點的連接。2.3P2P節點通信設計。P2P信息通信架構[8]如圖2所示，包括：消息收發、消息解析與任務調度、P2P節點注冊管理、P2P節點狀態監測、各種業務功能等模塊。（1）P2P節點消息收發與解析。P2P節點之間的通信采用TCP協議，通過TCP協議提供的機制保證消息及資源傳輸的可靠性。每個P2P節點監聽連接請求端口，有連接請求時創建消息接收線程，建立socket通信連接并接收消息，再按照系統應用層通信協議解析消息，并由任務調度模塊交給相應業務處理模塊完成相應的業務處理。（2）P2P節點注冊與信息同步。P2P節點的通信[9-10]需要連接節點的IP地址和端口號等信息，在系統信息服務節點建立網絡P2P節點目錄，集中管理P2P節點信息，向節點定期傳送P2P目錄，方便節點間的通信。新P2P節點要加入系統，在登陸時要在系統信息服務節點注冊，向系統信息服務節點發送P2P節點登陸消息，系統信息服務節點記錄登陸節點的IP地址、端口號、用戶信息、業務類型等。P2P節點離線時向系統服務節點發送離線消息。在系統信息服務節點，當系統信息更新時要向所有相關P2P節點發刷新消息，進行信息同步。（3）P2P節點狀態檢測。由于網絡環境等因素的影響可能導致P2P節點網絡連接的中斷，系統信息服務節點定時向各P2P節點發送“心跳消息”，檢查P2P節點的在線狀態，反映節點的連接情況。（4）業務處理。各子系統信息處理主要在本地進行，學生工作管理節點要處理的信息則分散在各P2P節點上，通過向相關P2P節點發送查詢、統計消息，相關節點回傳結果，再匯總和分析結果來完成工作。

3系統軟件設計與實現

系統的類圖結構如圖3所示。P2P節點間的通信由通信類完成，通過任務調度與所有相關業務類相聯系。可以按P2P節點業務需求和用戶訪問權限進行配置。用戶登陸時，主控類根據用戶訪問權限，為P2P節點配置業務模塊，即發送用戶驗證消息給系統信息服務節點，根據驗證回復打開業務模塊。一個P2P節點可配置多個模塊，如社區處入口的P2P節點可以配置來訪者管理、輔導員班主任走訪社區管理、學生晚歸管理。本系統軟件采用MicrosoftVisualC++6.0編程實現。

4結束語

本文介紹了一種基于P2P網絡結構的社區管理系統，系統能夠滿足大學社區管理的需求。對等網絡系統提高了系統的可靠性、擴展性和靈活性，工作效率也得到提升。經實驗驗證，系統運行穩定，可為同類系統在小型分布式應用方面的設計和實現提供經驗。下一步考慮在學校更大范圍內推廣應用。另外，還要在網絡安全性、穩定適應性和文件傳輸效率方面開展研究。

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作者:鄭曉健 李彤 單位:1.昆明理工大學津橋學院 2.云南農業大學