基于Linux的OnlineJudge在线提交环境的搭建
作者：卢云宏 侯文涵 赵前 张丽颖 周世平
来源：《电子技术与软件工程》2017年第12期
        摘 要OnlineJudge（OJ）是基于图形化用户界面的在线评测系统，用于在线检测代码的正确性。本文利用python语言和Linux环境的命令行方式，为当前OJ设计并搭建一个基于Linux的纯命令行在线提交环境，使用该环境可以在纯命令行下向OJ提交题目。该环境成本低，占用资源少，运行速度快，服务端便于统一管理。
        【关键词】程序设计 命令行 在线提交环境（平台）
        1 前言
        人机交互随软件技术的发展而进步，一直在按照用户的期望向着友好、方便、自然的方向发展。人机交互从原始的命令行（Command Line Interface，CLI）到图形化用户界面（Graphical User Interface， GUI），再发展到现在的自然用户界面（NaturalUserInterface，
NUI）。虽然当前CUI已经不是主流了，但命令行技术作为更接近底层的文本模式，永远不会过时。
        随着程序设计基础教学的发展，各个高校纷纷建立OJ，但当前OJ平台是基于图形化用户界面的，目前还没有OJ平台使用命令行界面。针对当前的情况，本文使用纯命令行界面，设计并搭建了纯命令行的OJ在线提交环境。作为日常使用，图形化界面是方便且易于操作的，但作为服务器，图形模式会占用大量的系统资源，尤其是内存。基于服务器的考虑，该环境的搭建借用Linux环境的命令行方式。系统终端为纯文本，不使用图形化界面，占用资源少，运行速度快，可以对资源有效利用。另外，该系统运行环境相对简单，不需要太多的外部环境，客户端不需要特殊环境搭建，可以通过终端方式（借用putty，ssh，Xshell等工具）实现登录。
        2 实验平台环境搭建
        本文基于远程登录，ssh映射的原理，将OJ服务器与用户之间增加一个Linux服务器和一个中转服务器，搭建该环境。使用的搭建工具包括Linux服务器，OJ服务器，终端软件。搭建提交环境步骤如下：
        （1）实现端口转发。因为Linux服务器使用的是局域网，只能在特定（124）网段使用，需要将端口转发到中转服务器的特定（6666）端口上才能实现外网访问。
        （2）创建固定数目的学生账户和老师账户。vim命令进入编辑模式
        （3）给账户设定权限。使学生之间不能互相访问进入各自的目录下，但教师用户可以进入学生的目录。
        （4）将特定的功能分配到每个用户，如设定提交指令。
        这其中所有的操作通过shell脚本实现，每一个操作都建了一个脚本。
        当前OJ的结构是用户直接登录到OJ服务器，本文将OJ服务器与用户之间增加一个Linux服务器和一个中转服务器，各个服务器与运行在Linux服务器中的服务程序构成了为本校OJ设计的命令行提交系统。用户需要通过终端方式远程登录到Linux服务器，再进行相应操作，Linux服务器将登录请求和提交题目操作传递到OJ服务器，OJ服务器再对这些操作进行相应处理，再通过服务器之间的连接将结果依次返回。但是Linux服务器不能被用户直接访问，用户需要通过一个能被直接访问到的服务器登录到Linux服务器，所以我们将OJ平台的
服务器作为中转服务器，靠ssh端口映射将中转服务器与Linux服务器联系起来。为了加以区别，本文将中转服务器与OJ服务器分别表示。系统的数据交互体系结构如图1所示。
        3 系统实现
        该系统实现的功能主要包括用户登录、代码编写及编译、代码运行、代码暂存、用户提交、结果返回。用户通过终端程序，远程登录到Linux服务器，再登录OJ账号，连接到OJ服务器，进行想要进行的操作。代码的编写可以使用Linux系统中的编辑器（如vim等）。在终端中输入“vimtest（文件名称）.c”，回车进入vim编辑器，进入编辑状态（按a键），输入代码语句。输入完成后，退出编辑状态（按esc键），输入“：wq”，按回车，可保存代码文件且退出vim编辑器回到终端命令窗口。代码的编译可以依靠gcc命令，输入“gcctest.c”编译代码，最后使用“./test.out”执行，查看结果。因为代码的编写、编译、运行和暂存功能是在Linux服务器内部实现的，所以在这里重点介绍一下用户登录，用户提交（包括结果返回）的过程。
        3.1 登录
        通过终端程序远程登录到Linux服务器后，用户要进行登录账号操作，通过命令行向Linux服务器提交登录请求，Linux服务器接收到请求后，返回相应结果，用户输入账号密码。登录具体操作通过python语言中的提交表单实现，服务程序将用户输入的账号密码提交到OJ服务器，OJ服务器对账号密码进行验证。若验证错误，则登录失败，将结果依次返回；若验证正确，Linux服务器对登录结果进行处理，判断用户是否属于学生组，若是，则需要判断学生是否使用的自己的账号，检测cookie是否有效，是则登录成功，否则登录失败。不属于学生组（属于教师组）则只需检测cookie是否有效。用户登录的流程如图2所示。
        3.2 题目提交
        题目分为两类，一类是OJ系统上普通的题目，可以任意选择提交，需要输入的参数有四个，格式如下：
        --problem
        其中第一个参数（problem）是题目的种类，第二个参数（Problemid）是题目序号，第三个参数（Code file）是代码所在的文件，第四个参数（Language）是编程语言的种类。
        另一类是作业题目，由学生将指定题目在规定时间内提交，需要输入的参数如下：
        --contest
        第二个参数（Contestcid）作业序号，其他参数意义同上。
        用户提交的参数传递到Linux服务器，Linux服务器获取到参数数据且未检测到无异常后，程序会利用参数构造POST数据，如果线程不出现异常，学生提交的代码会通过该程序的POST数据传输到OJ。OJ接收到数据后会进行提交、判题、检测相似度和返回结果等操作。程序通过抓取网页数据，返回抓取到的信息并显示到命令行。学生提交题目流程如图3所示。
        4 结果分析
        本文针对烟台大学OJ（202.194.119.110）搭建了在线提交平台，测试得到如下结果：命令行界面资源消耗少，占用内存少，运行速度优于图形化用户界面；对服务器配置要求低，成本低于图形化界面；服务端实验环境便于统一维护；暂存代码功能相比u盘存储，更加方便安全。另外学生使用该提交环境的同时增加了对命令行的使用，减少了对鼠标等外设
的依赖。
        5 总结
        本文针对当前程序设计基础教学中的需求，设计并搭建了基于Linux的在线提交环境，该环境实现了通过命令行提交代码的一系列功能。命令行不需要频繁地使用鼠标等其它交互手段，在熟练记忆命令的前提下，命令行的效率是所有的交互手段中最高的，通过使用该在线提交环境，可以快速便捷的进行命令行操作，提高了效率，节省了用户的时间。使用者在使用该在线提交环境的同时，对命令行有了更深入的了解，也提高了自己操作计算机的效率。
        参考文献
        [1]陈蒙，王锋，邓辉，季凯帆.基于Python的天文软件命令行界面设计与实现[J].天文研究与技术，2015（02）：196-203.
        [2]李斌.怎样在程序中与命令行程序交互[J].电脑编程技巧与维护，2015（12）：95.
        [3]房晓南，徐功文，孙云晨，张化祥，杜颜伶.基于.NET与在线评测的分布式程序设计教学实验平台[J].实验室研究与探索，2013（11）：351-354+380.
        作者简介
        卢云宏（1972-），男，山东省烟台市人。博士学位。现为烟台大学计算机与控制工程学院讲师。主要研究方向为程序设计和编译技术。
        作者单位
        烟台大学计算机与控制工程学院 山东省烟台市 264005

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