多层分布式结构教学管理信息系统的应用研究

硕 士 学 位 论 文论文题目 多层分布式结构教学管理信息系统的应用研究 作者姓名 叶 建 文 指导教师 干 红 华 学科(专业) 软件工程 所在学院 软件学院 提交日期 2005 年 月 浙 江 大 学硕 士 学 位 论 文多层分布式结构教学管理信息系统的应用研究作者姓名 叶建文 指导教师 干红华 学科(专业) 软件工程 所在学院 软件学院 2005 年 月摘 要随着计算机应用领域的拓展和系统规模的扩大，计算机软件的复杂度也在不断增加，软件系统结构在软件设计和开发过程中所起的作用也越来越重要。多层分布式结构模式以其可伸缩性、可配置性、安全性以及体现软件集成的思想优点，正在得到广泛应用。本文结合公安海警高等专科学校教学管理信息系统的开发实例对如何开发多层分布式结构的管理信息系统做了较深入的论述。首先，详细介绍了多层分布式结构体系的发展及其技术特征；然后着重阐述了管理系统的核心-数据库技术，并结合 MS SQL Server 2000 分析了当今数据库管理系统的主要特点；讨论了多层数据库应用程序的开发方法；最后论述了教学管理系统的整个开发过程，包括系统分析、系统设计和系统实现三个阶段，并列举了学生信息系统、课程管理模块的数据流程图、E-R 图和代码。本系统在开发过程中应用了一种较新的开发方法，即在系统分析和系统设计阶段采用的是生命周期法和原型法相互结合，在系统实施阶段采用了面向对象的程序设计方法。这种开发方法使用户最大限度地参与到系统的开发过程中，使开发出的系统能较好地满足用户的需求。为了加强系统的安全稳定性，采用了暂存数据技术，使系统中当数据库服务器或应用服务器发生故障时，用户能够把更新的数据暂时存储在客户端机器中，待数据库服务器或应用服务器工作恢复正常后，再把数据加载到系统中并更新回数据库。关键词 多层分布式；数据库；数据库管理系统；面向对象AbstractWith the development of the application and enlargement of systematic scale in computer domain,on one hand the complication of software also is increasing continuously;on the other hand the functions of systematic structure of software are more and more significant in the procedure for designing and exploiting for software.Because of it virtues such as flexibility,configurability,reliablity and embodying the thought of integrated software etc.,Multi-tier distributed strctuctre mould is putting in use popularly.In this article the development of The Public security marine Pokice Academys management information system on the Multi-tier Distributed structure is described by means of a specific example in detail.Above of all ,in the beginning of the article,we present the development and the technical characteristics of the Multi-tier Distributed structure systematically.Subsequently, the article puts the emphasis on the core of the management information system-the database technology,and analses the main characteristics of database management system in combination with the MS SQL Server 2000.Finally,we take the teaching management system as an instance to discuss the whole exploiting process,in which there stages,that is,thesystem analyses,the system design and the system implement,and especially the article emphasizes on the adjustment of the system capability. 并列举了学生信息系统、课程管理模块的数据流程图、E-R 图和代码。A new development methodology is used,that is,in the course of the system analysis and design,there is the combination of life circle approach and prototyping approach,but the object-oriented program design methodologies in the procedure of the system implement.Using this method to exploit system,the users can take part in the development process of the system utmodt,and the system can be in corps with the needs of users preferably.In order to strengthen the security and stability of the system,the technology of data interim store is applied .When the database server or application server is out of control,the users can dtore the updated data into the client computers;after the database server or application server can work,the users load the data and update into the database.Keywords Multi-tier distributed;Database;Database Management System;Object Oriented目 录摘 要 .3ABSTRACT .4目 录 .5第一章 概述 .71.1 问题的提出 .71.2 课题研究现状及需求 .81.3 系统的可行性和关键技术 .91.4 本文主要内容和结构安排 .10第二章 多层分布式结构体系 .112.1 结构体系的发展过程 .112.1.1 客户机 /服务器模式 .122.1.2 浏览器 /服务器模式 .142.1.3 多层分布式结构 .162.2 多层分布式结构的技术特征 .19第三章 数据库技术 .203.1 数据库技术的发展 .203.2 数据库系统的三种数据模型 .213.2.1 层次模型 .213.2.2 网状模型 .223.2.3 关系模型 .223.3 MS SQL SERVER 2000 关系数据库管理系统 .253.3.1 数据管理 . 数据库对象 . 事务处理 .283.3.2 数据保护 .2 备份和恢复 .2 安全性管理 .30第四章 使用 Delphi 开发多层数据库应用程序.324.1 多层数据库技术概述.324.1.1 单/双层数据库程序324.1.2 C/S 模式多层数据库应用程序. 334.1.3 B/S 模式数据库应用程序.344.2 MIDAS 技术344.2.1 基于 Midas 技术的多层数据库应用程序执行过程364.2.2 应用程序服务器的结构374.2.3 选择合适的通信协议384.3 ActiveForm 技术.384.3.1 在应用服务器端建立数据库别名394.3.2 建立应用服务器程序.394.3.3 建立客户端应用程序.394.3.4 使用 ActiveForm 进行包装.40第五章 教学管理信息系统的总体设计 .435.1 教学管理信息系统的开发方法 .435.2 教学管理信息系统的模块设计 .455.3 教学管理信息系统的体系结构 .485.4 教学管理信息系统的数据库设计 .495.4.1 数据流程图.495.4.2 数据库概念结构设计.505.4.3 数据库逻辑结构设计.525.5 其它功能模块 .565.4.1 输入输出设计.565.4.2 安全性设计 .565.4.3 备份和恢复设计 .57第六章 教学管理系统系统的实现 .596.1 系统的实现 .596.2 相关问题及措施 .666.2.1 提高系统性能的方法 .666.2.2 遗留的问题 .67第七章 结束语 .69参考文献 .69个人论文 .69致 谢 .70附件一：学生信息管理子系统代码附件二：课程管理子系统代码第一章 概述1.1 问题的提出随着计算机多媒体技术、网络通信技术的飞速发展及其在教育教学领域的应用，教育史上正在引发一场全面、深刻的历史性变革，它包括教育思想、观念、模式、规律、手段、方法等的变革。基于网络的多媒体教学、以学习者为中心的结构化发现式学习、研讨型协同式学习、个别化主动式学习和大规模的远距离交互式学习都已成为可能。校园网已经成为各级各类学校必不可少的教育教学和管理的信息平台。近几年来，随着教育体制改革的不断深入，如何做好教育教学管理信息系统成为公安海警高等专科学校研讨的课题。教学管理是学校工作的重要组成部分，它既有教学管理全过程的序列，又有德智体美全面管理的内涵，既组织、指挥、协调教学活动，又提供条件、创造环境为教学工作服务，所以教学管理是保证教学秩序稳定，提高教学质量的必要条件和基本要求。由于我校的发展历程特殊和校园内其他客观条件的限制，我校在原举办中专学历转为举办大专学历教育时，各部门也相继开发了许多各自为满足日常工作需要的一些管理软件，这些有关教学管理信息系统的软件多是基于“主机-终端”模式或 C/S 模式，信息不能共享。随着管理信息系统应用的逐渐扩大，这种结构已日益显示出它的弊端。主要表现在执行效率低、安全性差、维护成本高，而且在这种结构中一旦数据库服务器出现故障，整个系统就将瘫痪。后来许多日常工作的信息处理系统开发成了 B/S 模式，这种模式虽然弥补了 C/S 模式的缺点，但是它的交互性能比较差。去年开始，我校正在拟将全面提升大专学历教育为本科教育。由于我校是一所隶属公安部的军校，办学宗旨是： 因此有别于一般的地方大学和普通的军校，许多院校使用的系统不适用于我校。为使适应学校发展需要，全面提高教学管理水平，提高工作效率，建立一个较系统的教学管理信息系统是当务之急。那么，如何使我校新开发的教学管理信息系统更为安全稳定且信息共享，不会因应用程序服务器或数据库服务器故障而导致整个应用系统无法继续运行，又有较好的交互，是管理系统的研究的核心。随着网络、数据库技术的发展，我校的教学管理信息系统采用了多层分布式结构，它是现在开发数据库应用的最新技术。多层分布式结构是继两层 C/S 模式和 B/S 模式后出现的，它是多层C/S 和多层 B/S 相结合的结构模式。采用 C/S、B/S 相结合的多层分布式结构建立的管理信息系统，既考虑到 B/S 模式的先进性，又考虑到 C/S 模式的成熟性，在拥有 B/S 模式优点的同时，还可以获得 C/S 模式的迅速、快捷、强大的事务处理服务功能，同时也提高了数据安全性，增加了系统的负载平衡能力和容错能力。1.2 课题研究现状及需求1、课题研究现状管理信息系统发展到 20 世纪 90 年代，产生了客户机/服务器（Client/Server,简称 C/S）模式，它是一个数据库应用系统分成前端的应用程序和后台的服务器两部分，两者通过网络连接。客户运行程序向服务器提出请求，服务器完成服务请求后将结果返回给客户端。C/S 模式强大的技术优势给企业带来了巨大的管理效益，从而在相当长的时间内是管理信息系统的主流方式。但是基于 C/S 模式的管理信息系统普遍存在开放性差，软件的开发周期长，开发费用高，软件的维护量大等缺点。近年来， Internet/Web 技术扩展了传统的客户机/服务器模式，形成了一种极具吸引力的服务平台模式-浏览器/服务器（Browser/Server，简称B/S）模式。B/S 模式以 Web 为技术基础，它的诸多优势与 WWW 技术的诸多优势紧密联系。采用 B/S 模式来开发管理信息系统，客户端的软件层次及安装配置的工作量均为明显减少，仅仅是服务端的工作量相对增加，但总的工作量大为减少。B/S 模式是一种分布式的 C/S 结构，客户机把不同网络上的许多服务器当成一台巨大的虚拟主机，用户通过浏览器向服务器发出请求，而不必关心是哪一台具体的服务器。但是 B/S 模式与 C/S 模式相比，存在着交互性差的缺点。于是开发人员将C/S 模式和 B/S 模式相结合，取长补短，发挥各自特长，后来又在这种结合模式中加入应用程序服务器，形成了多层分布式结构。目前这一模式正成为研究管理信息系统的主流模式。2、需求分析根据高校教学管理的特点，归纳出本系统主要完成的功能有教师和学生管理，即要管理教师的各种科研资料和学生上学期间的各种资。教师资料包括撰写论文学术讲座、发表专著、各种获奖等，学生资料包括成绩、奖励、处罚以及毕业论文等。不同用户对系统数据的操作权限不同，本系统的系统管理员可以维护（添加、删除、修改）系统的所有数据，一般用户只能够查询数据。系统的查询功能是面向全校师生，即不认是谁，只要拥有一台与本校网络相连的计算机，通过选择查询条件，输入查询值，就可以快速获得所需情况。教师的一些情况如人数、年龄、学历、学位、职称等信息分布，发表论文、专著的等级分别做出详尽的统计。本系统的需求可以归纳如下：（1）系统就有较好的用户界面，特别是各种基本信息的输入应简便、高效、快速。（2）系统应提供方便灵活的查询方式，除提供必要的基本查询以外，还应提供复杂的、可以在一定范围内自由纵使的综合性查询，做到只要数据库中有相关的基本数据，就能得到所需的相关查询结果。（3）系统应具有良好的安全性和数据保密性。1.3 系统的可行性和关键技术可行性研究就是分析现实条件是否允许建立这样一个系统。在这个阶段工作一定要认真、细致，否则将会造成时间、资源和经费的浪费。一般来说，至少应从技术、经济和操作三个方面加以考虑。（1）技术可行性计算机技术的发展令开发多层分布式结构的应用完全可行。从软件方面看，选择 Windows 2000 Server 作为系统应用程序服务器和数据库服务器平台，它易于使用，具有高度的灵活性和完备的安全性，并且与通信服务紧密集成。与Windows 2000 相适应，采用 Windows 2000 Server 作为数据库管理系统，两者结合集成度高、一致性好。系统的开发语言选用 Delph