（机械电子工程专业论文）基于web的工艺信息管理系统研究与设计.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 本文结合机械制造企业中工艺设计、维护以及机床设备、刀具、量具、工装管 理的日常业务流程和特点，依托数据库技术，设计开发了基于w e b 的工艺信息管理 系统，旨在提高企业产品工艺设计效率和技术文件管理水平。论文探讨了w e b 数据 库的访问技术、w e b 系统的设计方法等基于w e b 的管理信息系统的开发技术；根据 企业工艺数据的特点，按照需求分析一一模型设计一一逻辑设计物理设计的流 程设计了系统数据库；分析了系统的可行性及系统的工作原理，描述了系统各模块 及其相互关系：研究了开发过程中所使用的关键技术。 关键词：工艺信息管理系统，工艺数据库，浏览器服务器，a s p a b s t r a c t i no r d e rt o h e i g h t e ne f f i c i e n c y a n dt h el e v e lo fm a n a g e m e n to ft e c h n o l o g y d o c u m e n t ，t h i st h e s i sc o m b i n e st h ep r o c e s sp l a n n i n g ，d a i l yb u s i n e s sp r o c e d u r ea n d c h a r a c t e r i s t i co f e q u i p m e n t a n dm a c h i n e t o o l ，c u t t e r ，m e a s u r i n gt o o l ，f r o c k d e p a r t m e n ti nt h em e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e ，r e l i e so nt h et e c h n o l o g yo f t h ed a t a b a s e ，h a s d e s i g n e d a n d d e v e l o p e d t h e m a n a g e m e n ts y s t e m o fp r o c e s s i n f o r m a t i o nb a s e do nw e b t h et h e s i sd i s c u s st h e v i s i t i n gt e c h n o l o g yo fw e b d a t a b a s e ，t h ed e s i g nm e t h o d so fw e bs y s t e m ，a l lo fw h a ta r et h et e c h n o l o g yo ft h e p r o c e s si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nw e b ；t h i st h e s i sa l s og e n e r a l i z e t h ed a t ao fp r o c e s s ，d e s i g nt h ed a t a b a s ea c c o r d i n gt ot h es e q u e n c eo fr e q u i r e m e n t a n a l y z e - - m o d e ld e s i g n - - l o g i cd e s i g n - - p h y s i c sd e s i g n ；t h e t h e s i sa l s o a n a l y s e s f e a s i b i l i t ya n dt h ep r i n c i p i u mo ft h es y s t e m ，d e s c r i b e st h er e l a t i o no fa l lm o d u l e s ； f i n a l l y , t h et h e s i si n v e s t i g a t e st h ep i v o t a lt e c h n o l o g yo f t h es y s t e m l i up e i y u e ( m e c h a n i c a le l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f z h a n gw e n j i a n k e yw o r d s ：t h em a n a g e m e n ts y s t e mo fp r o c e s si n f o r m a t i o n ，d a t a b a s eo ft h e p r o c e s s ，b r o w e r s e r v e r ，a s p 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于w e b 的工艺信息管理系 统研究与设计，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电 力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：a 出盟丝 e t 期： q 业：! 至：兰兰 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制弗保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅： 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：导师签名： d 华，2 二丐 华北电力大学硕士学位论文 第一章引言 在人类进入新世纪的今天，制造企业面临全球性竞争和复杂多变的环境。企业 为了生存和取得更大的发展，必须不断地提高产品质量，降低成本，提高市场响应 能力。从2 0 世纪7 0 年代开始，随着以计算机技术为支柱的信息技术的飞速发展， 将信息技术、现代系统管理技术和制造技术相结合，研究并改造传统制造模式和技 术，发展先进制造技术，一直是制造业的重要发展方向。今天，计算机辅助设计与 制造( c a d c a m ) 、计算机辅助工艺设计( c a p p ) 、制造资源计划( m r p i i ) 等技术已经有 了许多成功的应用，大大提高了生产效率，在此基础上，计算机集成制造系统 ( c i m s ) 、并行工程( c e ) 、精良生产( l p ) 、敏捷制造( a m ) 等先进制造模式也受到了越 来越广泛的重视，世界各国都在进行大力研究，以期从根本上改变传统的工业时代 的制造模式与技术，全面提升制造业生产力，适应信息时代的市场竞争“儿“。 先进制造首先是一种理念、哲理，其核心就是要实现产品全生命周期过程中的 物流、信息流的集成和优化。包含产品设计、工艺设计、生产管理等方面信息的信 息流系统是产品生产过程的指挥中枢。正确的生成相关信息并在正确的时间将正确 的信息传递到正确的地点，是确保生产顺利进行的关键；而产品设计、工艺设计、 生产管理等生产环节之间的信息集成，以及在此基础上实现的物流、信息流的整体 优化，更能大大的提高企业的柔性生产能力和市场竞争力。 产品工艺设计作为一项重要的生产技术准备工作，被认为是连接产品设计和产 品制造的桥梁，是产品生产过程中的关键环节。在这个领域，借助计算机辅助技术 改变传统工艺设计模式，发展c a p p 技术，被公认为是实现先进制造的关键。到目 前为止，c a p p 已经有三十年的发展历史，而2 0 世纪9 0 年代后期，随着计算机网络 技术的迅猛发展，信息化已取代工业化成为发展的主流，在这种新形势下，c a p p 技术也面临着新的发展。 1 1 计算机辅助工艺设计概述“儿。 工艺过程是改变原材料或半成品使之成为成品的直接相关的过程。工艺过程 设计则是在给定条件下，以高效率、低成本、合格的质量和规定的标准化程度来拟 订一个最佳的制造工艺方案，把产品的设计信息转化为制造信息。工艺过程设计是 生产技术准备工作的第一步，也是连接产品设计与产品制造之间的纽带。工艺规程 是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、 保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期以及改善劳动条件都有 1 华北电力大学硕士学位论文 直接的影响，因此，是生产中的关键工作。 工艺设计必须分析和处理大量的信息，既要考虑产品设计图上有关结构形状、 尺寸公差、材料及热处理等方面的信息，还要了解加工制造中有关加工方法、加工 设备、生产条件、加工成本及工时定额，甚至传统习惯等方面的问题。 高速发展的计算机技术为工艺设计的自动化奠定了基础。计算机能有效地管理 大量数据，进行快速、准确的计算，进行各种形式的比较和选择，自动绘图，编制 表格文件和提供便利的编辑手段等。计算机的这些优势正好是工艺设计所需要的， 于是计算机辅助工艺设计便应运而生了。 计算机辅助工艺设计系统( c a p p ) 能够利用工艺人员的经验知识和各种工艺数 据进行科学的决策，自动生成工艺规程，弥补企业中有经验的高级工艺师的短缺， 而且能使有经验的工艺师从烦琐的计算、设计工作中解脱出来，从事创造性的工作， 促进工艺水平的提高。c a p p 系统还能自动计算工序尺寸、绘制工序图、选择切削参 数和对工艺设计结果进行优化等，从而设计出一致性好的、高质量的工艺规程，也 使工艺设计与c a d 、c a m 乃至m i s 等系统的集成成为可能。另外，计算机中存储的 信息可以反复利用，从而大大提高了工艺设计的效率。 计算机辅助工艺过程设计发展到今天，经历了大约3 0 多年的时间。世界上最 早研究c a p p 的国家是挪威，始于1 9 6 6 年，并于1 9 6 9 年正式推出世界上第一个c a p p 系统a u t o p r o s ，1 9 7 3 年正式推出商品化a u t o p r o s 系统。美国是6 0 年代末7 0 年代 初开始研究c a p p 的，并于1 9 7 6 年由c a m l 公司推出颇具影响力的c a m sa u t o m a t e d p r o c e s sp l a n n i n g 系统。从6 0 年代末到目前二十多年期间，先后出现了在设计方 式上不同的两类系统，即派生式系统和刨成式系统。派生式( v a r i a n t ) 系统己从单 纯的检索式发展成为今天具有不同程度的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合 了部分创成式的原则和方法。创成式( g e n e r a t i v e ) 系统的研究与开发始于7 0 年代 中期，而且很快得到普遍重视，被认为是有前途的方法。近年来，这两类系统都在 发展中不断改进提高和互相渗透，而且在传统软件技术( 如传统的过程性结构和判 定树、判定表等决策形式) 继续应用的情况下，从8 0 年代开始探索将人工智能( a i ) 、 专家系统等技术应用于c a p p 系统的研究与开发，研究成功了基于知识的( k n o w l e d g e b a s e d ) 创成式c a p p 系统或c a p p 专家系统。近年来，有人将人工神经网络技术、模 糊推理以及基于实例的推理等用于c a p p 之中，也有人提出了c a p p 系统建造工具的 思路，并进行了卓有成效的实践。还有人将传统派生法、传统创成法与人工智能结 合在一起，综合它们的优点，构成了混合式( h y b r i d ) c a p p 系统。目前国内外已有许 多上述各类系统的实例，但这些系统一般都是针对某类零件的专用c a p p 系统，迄 今为止得到生产实际考验和令人满意的系统还不多。 我国对c a p p 的研究始于8 0 年代初，但与世界先进水平相距不远。特别是在国 2 华北电力大学硕士学位论文 家8 6 3 c i m s 计划的支持和推动下，近年来c a p p 技术己取得了很大的成绩。国内比 较著名的系统有西北工业大学开发的应用于c i m s 实验工程的n p u r c a p ，北京航空航 天大学的b h c a p p ，清华大学的t h c a p p ，东南大学的k p l a n 等。近年来，国内推出 的优秀的商品化c a p p 软件有：西北工业大学和北京高华计算机公司推出的g h c a p p ， 华软公司的i n t e c a p p ，凯思公司推出的相应c a p p 软件，开目公司的开目c a p p 等。 1 2 本课题的研究的背景和意义 许多事实证明，当前机械行业产品质量差，往往不是工艺技术上的问题，而是 工艺管理不善、工艺纪律松弛所致。为此，要把加强工艺管理，严格执行工艺纪律， 作为加强企业管理，提高产品质量的突破口。如何加强企业工艺管理，关键就是要 建立健全有效的工艺管理系统。由于行业、产品类则不同，企业的规模也不同，不 可能也不应当提出一个统一模式，只能根据企业的具体情况来研究决定。 现在中小企业工艺管理的实际状况是叫： ( 1 ) 企业的生产活动是以产品制造工艺为主线的纵横交错的大系统，纵向涉及 工厂、车间、班组直至每个工人。横向涉及技术、生产、检验、供应、设 备、人事劳资。产品制造工艺像一条纽带把这些部门连接起来，使之成为 一个整体，厂内缺乏一个强有力的工艺管理系统来协调和规划。 ( 2 ) 生产的产品大多是小批量多品种，且不是在一个车间完成整个生产过程， 各个车间工艺人员定制或修改工艺文件时各自为政，缺乏沟通。 ( 3 ) 由于每个工艺员的经验有限，习惯不同，技术水平也不一样，很难对生产 中错综复杂的因素考虑得十分周全，所以由人工设计的工艺规程一致性差， 质量不稳定、难以达到优化的目标，并且不便于工艺规程的标准化。 ( 4 ) 手工设计工艺规程不便于计算机对工艺技术文件进行统一的管理和维护。 工艺问题多种多样，如果缺乏规范化和标准化，仅仅依靠工艺人员的个人 经验进行工艺过程设计，则个体的工艺水平差异就造成工艺文件的多样化、 不稳定性，即使是同一个人，每次设计的结果也可能不完全相同。 ( 5 ) 手工设计工艺规程不便于将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分利 用。工艺设计的经验性很强，而工艺人员获取知识的过程太慢，服务工作 时间又相对太短，这就阻碍了工艺水平的迅速提高。 当代机械制造领域中，由于新工艺新技术的飞速发展，社会需求趋向于多样化。 市场的激烈竞争，迫使产品更新换代周期日益缩短。多品种小批量生产的企业大量 增加，制造系统正逐渐从刚性( 高效率的大批量生产模式) 向柔性( 高效率多品种小 批量生产模式) 转变，这要求将计算机技术应用于产品策划、设计、工艺规划、制 3 华北电力大学硕士学位论文 造与管理的全过程。 i n t e r n e t 网络的广泛应用使制造业不再是一个企业独立完成产品设计、制造的 孤军作战的时代，而是在网络制造模式管理下，去发现合适的产品设计、制造、销 售等的合作伙伴，形成一个分散型的网络制造体系。即通过i n t e r n e t 网络进行生 产经营活动各个环节的合作，以实现企业间的资源共享和优化组合，实现异地设计 制造，快速响应市场的需求，共同获得最大的利益，并赢得市场。分散网络制造是 从企业内部集成发展成企业间的集成，是以企业间的合作伙伴关系网为主要形态， 是适应世界统一市场和激烈竞争形势的主要制造模式。 本课题的研究正是在这样的背景下，针对中小制造企业的实际情况而提出来 的。其目的在于解决企业产品工艺设计中管理混乱、工作量大、周期长、统一性差、 质量难以保证、以及产品结构复杂，工艺信息汇总量大等问题，同时探索网络化制 造联盟的方法，为实现该系统同其它分系统的集成以及企业向c i m s 方向发展打下 良好的基础。 1 3 主要研究内容 目前市场竞争日益加剧，生产和科技趋于全球化，生产形式由大批量生产逐渐 向多品种小批量生产过渡，从而对制造资源的管理提出了更高的要求。制造资源的 动态重组、资源间的相互匹配以及资源同生产计划和生产调度的协调配置已成为必 然。根据以上要求，本文着重对工艺信息管理系统的实现进行了研究，研究的主要 内容包括： ( 1 ) 基于w e b 的管理信息系统开发技术。 ( 2 ) 系统数据库设计。 ( 3 ) 系统分析与设计。 ( 4 ) 系统关键技术研究。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章基于w e b 的管理信息系统开发技术 在过去的二十年中，随着计算机技术和网络技术飞速发展，世界的各个角落已 经连成了一个巨大的信息网。随着i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展，w e b 成了新的商 家必争之地，各商家都希望通过它能与最终用户建立直接联系，比如在w e b 上向用 户推销和订购产品、提供网上查询等。于是基于w e b 的数据库技术应运而生，如何 把数据库和w e b 技术有效地结合起来，更好地发挥二者的优越性，是当前计算机m i s 研究的热点问题。 2 1 计算机网络概述 2 1 1 计算机网络技术简介 计算机网络是计算机与现代通讯技术结合的产物，是用专用的外部通信设备把 分布在不同地理区域的计算机互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多 计算机可以方便地互传信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。计算机网络通常 按照规模大小和延伸范围划分为：局域网( l a n ) ，市域网( m a n ) ，广域网( w a n ) ， i n t e r n e t 可以视为世界上最大的广域网。 计算机网络内各设备问要实现通信必须遵守一些约定，即通信协议。通讯协议 对传输代码、速率、出错控制等网络基本问题都制定了标准。目前t c p i p ( 传输控 制协议互连网协议) 协议被广泛运用于洲际网、全国网等的互连中。 2 1 2ln t e r n e t 的特点及提供的服务 i n t e r n e t 的名字来源于2 0 世纪6 0 年代末由美国国防部资助一个为“t h e i n t e r n e t t i n gp r o j e c t ”的网络项目，b p a r p a n e t ( 阿帕网) 。到了9 0 年代，世界各 地无数的商业企业及个人纷纷涌入i n t e r n e t ，给i n t e r n e t 带来了一次质的飞跃。 i n t e r n e t 现己发展成为一个庞大的互联系统，主要有以下特点：全球范围内的信息 传播；信息容量大、时效长；检索使用便捷；接入方式灵活多样。i n t e r n e t 提供的 资源非常丰富、功能齐全。它提供的服务主要有以下几种： ( 1 ) 邮件( e m a i l ) ：目前运用最广泛的服务之一。 ( 2 ) 远程登陆( t e l n e t ) ：主要有两方面的应用：系统允许用户以“g u e s t ”免费 访问网内的资源；支持i n t e r n e t 的用户在他们的系统上建立个人账号。 ( 3 ) 文件传输( f t p ) ：直接进行任何类型文件的传输。 ( 4 ) 网络新闻( n e w s ) ：是i n t e r n e t 上用户提问或发表议论的公共布告栏。 5 华北电力大学硕士学位论文 ( 5 ) w w w ( w o r l dw i d ew e b ) ：简称w e b 或3 w 或万维网。它是一种基于超文本和超 媒体的服务，以h t t p 、h t m l 及统一资源定位器u r l 为基础，通过多媒体的手 段向用户展现丰富的信息。还有很强的链接功能，可以把e m a i l 、t e l n e t 、 f t p 等服务集成到w e b 页面中。尽管w w w 在i n t e r n e t 上是最后出现的，但它己 成为目前发展最快、最受欢迎、也最具有发展潜力的i n t e r n e t h 艮务。 2 2w e b 数据库的发展 传统的w e b 服务中，信息是以文件的形式来进行存储和管理，随着信息量的增 加、w e b 应用领域的扩展，静态的w e b 页面越来越不能满足人们对信息服务动态、实 时和交互的要求。另一方面，数据库技术经过几十年的发展，功能越来越强大，各 种数据库系统如：o r a c l e ，s y b a s e ，s q ls e r v e r ，i n f o r m i x 等都能对大批量数据进 行有效的组织管理和快速查询。 为了实现动态交互w e b 页面，必须要以大量数据资源为基础，必然要在w e b 中引 入数据库，集合二者优点，并使二者都发生了质的变化，w e b 页面从静态发展成数 据库驱动的动态网页，数据库实现了开发和应用环境的分离，实现了用户端统一、 跨平台和多媒体等服务。w e b 数据库充分利用了大量已有的数据库信息资源，方便 地检索和浏览数据库的内容，这对许多软件开发者具有巨大的吸引力。所以开发基 于w e b 数据库的动态网站现已成为w e b 技术研究的热点。w e b 数据库从其出现发展到 现在，经历了三个发展阶段”1 ： 第一代，主要提供静态访问和静态内容应用。程序员根据数据库内容编写w e b 页面供用户访问。这种模式存在非实时、数据库维护工作量大等缺点。 第二代，一提供静态访问和动态内容应用，实现基于数据库的动态文档的管理和 访问。用户访问的是静态的h t m l 文档，但其内容是利用c g i 技术随数据库而改变的 动态内容。这种模式存在性能瓶颈，缺少扩展性和保密性等缺点。 第三代，能提供基于w e b 的联机事务处理( o l t p ) ，实现了客户端与服务器动态 交流。随着w e b 数据库的发展，简单的c g i 程序演变成了具有强大功能的数据库应用 服务器，它既有面向w e b 服务器的接口，又有面向数据库服务器的接口。这样，所 有对数据库的操作( 增加、删除、修改、查询等) 都可通过i n t e r n e t 浏览器进行，方 便了最终用户，更适应了i n t e r n e t 发展和网络互联的需要。 2 3w e b 的体系结构 体系结构的正确设置与选择是数据库系统和整个管理信息系统最终成功的关 键。因为只有站在系统的高度，以统一的体系结构作为指导，才能建立一个逻辑清 6 华北电力大学硕士学位论文 楚、易于开发和维护的数据库系统。 2 3 1w e b 的b s ( b r o w e r s e r v e r ) 体系结构 b s ( 浏览器i i e 务器) 结构( 如图2 1 ) 是c s 结构的扩展，解决了其表示层不统一 的问题。 客户请求u r l 返回h t m l 页面 圈2 - 1w e b 数据库的b s 体系结构 w e b 的b s 结构的特点： ( 1 ) 用户端浏览器界面统一，实现了跨平台。便于操作、学习，而且能提供文 本、图形、图像、视频、音频等多种信息服务。 ( 2 ) 维护费用较低。b i s 结构中，服务器端几乎集中了所有应用程序的开发和维 护，不仅易于使用、降低了设备费用，也便于维护、开发和升级。 2 3 2w e b 的b s s ( w e bb r o w s e r w e bs e r v e r d bs e r v e r ) 体系结构 随着i n t e r n e t 的广泛应用，w e b 的b s 结构与数据库三层c s s 结构相结合，得 到t w e b 的b i s s ( 浏览器w e b 服务器数据库服务器) 三层体系结构( 如图2 2 所示) 。 h t i p 请求 1 w 曲服务器 i 数据r i w e b 浏览器jt is 请求 库服 h t m l 页面 i 中间件( 应用程序) i 务器 图2 - 2w e b 数据库的b s i s 体系结构 b s s 结构在c s s 结构的基础上，在客户端统一安装w e b 浏览器，w e b 服务器充 当应用服务器。该结构将表示层放在客户端，应用层放在中间层，数据层位于数据 库服务器上。各组成部分之间物理上通过i n t r a n e t 或i n t e r n e t 相连，软件上则在 t c p i p 支持下，遵守h t t p 协议。浏览器通过发送请求和服务器端建立连接，从而实 现以整个i n t e r n e t 为背景的数据存储和访问。 b s s 结构优点： ( 1 ) 基于t c p i p 开放式网络协议，具有很强的系统独立性和平台无关性。 ( 2 ) 规范和统一了客户端浏览器，完全实现了跨平台，同时也延伸了客户 7 华北电力大学硕士学位论文 机和服务器的物理距离。 ( 3 ) 软件维护开销大大降低，只需开发维护服务器应用程序，无需开发客户端 程序。 ( 4 ) 充分发挥了d b m s 高效的数据存储和管理能力，从而实现更大程度和范围的 数据库资源共享。 b s s 结构是i n t e r n e t 和数据库技术相结合的产物，代表了当前数据库应用软 件技术发展趋势，是目前人们开发w e b 数据库系统普遍采用的系统结构。 2 4w e b 数据库访问技术 w e b 数据库系统的主要目的是要实现w e b 与数据库的连接以产生基于数据库的 动态页面，这要通过w e b 数据库访问技术( 也称为动态网页技术) 实现。目前这种技 术种类繁多，大致可分为三类： 1 中间件。 在w e b s 务器端提供中间件来实现w e b 服务器和数据库服务器的互连，这种技术 的特点是w e b 匣务器为通信中介，它启动应用程序完成数据库的访问，再将结果返 回给浏览器。访问过程如下图3 - 3 所示： 图2 - 3 基于中间件的w e b 数据库系统结构 8 华北电力大学硕士学位论文 2 客户端应用程序。 把应用程序下载到客户端运行，在客户端直接访问数据库服务器，例如：j a v a a p p l e t 等。访问过程如下图2 4 所示： 一w eb 浏览器 访，、 if 1 叫 i 舯辗度 1 客户端应用程序 】1 结果l 二 图2 4 基于客户端应用软件的w e b 数据库系统 3 中间件与客户端应用程序结合。在服务器端提供中间件，将应用程序的部分 下载到客户端并在客户端通过w e bs e r v e r 及中间件来访问数据库。目前采用最多的 解决方案是还是第一种。 2 4 1 中间件概述 在b s s 体系结构中，有一个重要部件一一中间件，它是客户端和服务器端的 一个中间层，是一个用a p i 定义，具有强大通信能力和良好扩展性的分布式软件管理 框架，各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。它一般包含应用逻辑，负 责接收请求，处理请求后返回结果给客户端。随着网络计算模式的发展，中间件正 日益成为软件领域中新的热点。 中间件包括很多种类，数据库中间件是所有中间件中应用最广、发展前景最好 的一种，作为客户机和w e b 数据库之间的中间层，它负责它们之间的通信，并提供 应用程序服务。数据库中间件包括面向w e b 服务器的接口和面向d b m s 的接口。它驻 留在w e b j 艮务器上，调用作为w e b 朋 务器和数据库服务器之间“传输机制”的应用程 序，实现对数据库的各种操作。 数据库中间件的特点：把数据库连接的操作从客户端向后移到中间层，解决了 d b m s 连接用户数限制的问题，增加了访问用户数量，增强了系统的并发处理性能， 同时改善系统的安全性能；但是，系统对数据库中间件的可靠性要求就非常高，一 旦中间件出问题，所有数据库连接都将断掉，从而导致系统瘫痪。 下面各节具体介绍各种数据库中间件编程技术：c g i 、w e b a p i 、a s p 、j s p 等。 9 华北电力大学硕士学位论文 2 42c g l 技术 c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e 公共网关接口) 是一个位于w e b 服务器和外部 应用程序之间的参数规范通信协议。c g i 程序的作用是与w e b 浏览器进行交互，并通 过数据库的调用接口和数据库服务器进行通信，从而扩展w e b 服务器的功能，使之 能够执行一些其本身不能完成的任务。 c g i 程序一般是可执行程序，通常以进程的方式在服务器端运行。c g i 的工作过 程为： ( 1 ) w e b 浏览器向w e b 服务器发出请求。 ( 2 ) w e b 服务器利用c g i 所规定的语义，分析传来的参数，并启动c g i 程序。 ( 3 ) c g i 程序解释用户输入信息，通过参数将有关数据传送给c g i 程序。 ( 4 ) c g i 同d b m s 连接和交互，对数据库进行操作。 ( 5 ) 根据从数据库中检索到的数据生成动态h t m l 。 ( 6 ) w e b 服务器将h t m l 文档返回给浏览器，然后关闭与服务器的连接。 但是c g i 存在一些固有的缺点：程序装载与卸载时系统开销较大，性能不佳；编 程复杂，维护困难，功能有限，不具备事务功能等。 2 4 3w e ba p l 技术 w e ba p i ( w e ba p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，w e b 应用编程接口) 为w e b 程序员提供一个高级的开发环境，目前微软有一套面向i n t e r n e t 服务的a p i 接口一 i s a p i ( i n t e r n e ts e r v e ra p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ：i n t e r n e t 服务器应用 编程接口) ，n e t s c a p e 公司有n s a p i ( n e t s c a p es e r v e ra p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e ，n e t s c a p e 服务器应用编程接口) 等等。 a p i 应用程序通常以动态链接库d l l ( d y n a m i cl i n kl i b r a r y ) 的形式提供，w e b 服务器用线程方式运行它。w e ba p i i 作流程( 以i s a p i 的i s a 为例) 为：与c g i 程序一 样，用户调用i s a ，i s a 对其进行分析处理；用户请求被发送到w e b 服务器，w e b 服务 器检查i s a p i 函数进程，若内存中没有，则装载它；函数进程从e c b ( e x t e n s i o n c o n t r o lb l o c k ，扩展控制块) 读取数据，处理数据并将处理结果返回；w e b 服务器 终止函数进程，如有必要，从内存中卸载该进程。 与c g i 相比，a p i 应用程序与w e b 服务器结合更紧密，性能和灵活性优于c g i 程序。 占用的系统资源更少，而运行效率却更高，同时还具有更好的安全性。但是编程比 开发c g i 程序更困难。需要多线程、进程同步、赢接协议编程等知识；而且兼容性 差。由于不同的a p i 互不兼容，缺乏一个统一的业界标准，使用范围受到极大的限 制。 1 0 华北电力大学硕士学位论文 2 4 4a s p 技术 微软把建立在a c t i v e 平台上的a s p ( a c t i r es e r v ep a g e ) 技术描述为“一个服 务器的脚本环境，在这里可以生成和运行动态的、交互式的、高性能的w e b 服务器 应用程序”，并在w i n d o w s 下i i s 3 o k i i s 4 0 中作为附件提供。a s p 既不是一种语 言或开发工具而是一种技术框架，其主要功能是为v b s c r i p t ，j a v a s c r i p t ，p e r l 等脚 本语言提供脚本引擎，使得这些脚本的命令可以直接嵌入到h t m l 文件中建立起动态 的、交互的高性能w e b 应用程序。 a s p 通过自带的a c t i v e x 数据对象组件a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) 与任何跟 o d b c 兼容的数据库和o l ed b 数据源进行高性能的连接，并通过s q l 进行数据库访 问操作。基于a s p 的w e b 数据库，一般采用b s s 体系结构，使用a s p + a d o o d b c ( o p e n d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 的技术方案，即用a s p 实现中间件。 a s p 的工作流程： ( 1 ) w e b 服务器调用a s p 引擎响应用户的$ a s p 请求，当遇到任何与a c t i v e x s c r i p t i n g 兼容的脚本( 如v b s c r i p t ，j a v a s c r i p t ) 时，a s p 调用相应的脚本 引擎进行处理。 ( 2 ) 脚本中若含有访问数据库的请求，则通过o d b c o l ed b 与后台数据库相连， 由a d o 执行数据库访问操作。 ( 3 ) 根据访问数据库的结果集自动生成h t m l 主页，w e b 服务器负责发布工作。 a s p 的优点： ( 1 ) 平台无关性。a s p 在服务器端解释执行，实现了真正的“瘦客户”，且开发 者不必考虑浏览器是否支持a s p ，不必担心源程序被下载利用。 ( 2 ) 表示层和应用层的分离。通过使用脚本和组件，a s p 将编程工作和网页设计 等其它工作分离。所有的表示层由a s p 完成，所有的应用层由c o m d c o m ( 组 件对象模型动态组件对象模型) 组件完成，通过组件调用来实现整合。这 样开发者相对容易。 ( 3 ) 具有良好的扩展性。a s p 支持a c t i v e x 组件，可通过c o m d c o m 获得规模和多 层结构支持，本身的对象和所有w i n d o w s 下的a c t i v e x 对象都可在a s p 网页中 引用。但在实际应用中，a s p 系统存在稳定性和安全性有待提高的缺点。 华北电力大学硕士学位论文 2 4 5j s p 技术 j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 是由s u n 公司推出的一种h t m l i 内嵌式解释语言，其脚 本语言采用j a v a ，继承了j a v a 的所有优点。基于j s p 的w e b 数据库系统，一般采用 b s s 体系结构。j s p 访问数据库的工作原理如下图3 - 7 ： 图2 - 6j s p 访问w e b 数据库的工作原理 a s p 上的所有程序代码由a s p 引擎执行，而j s p 上则是w e b 服务器先将用户请求的 j s p 文件翻译成服务器端的j a v a 程序一s e r v l e t ，再对该s e r v l e t 进行编译，生成j a v a 语言的字节码，保存在缓存中；由j a v a 虚拟机解释执行该字节码，执行结果再传回 给用户。这样，j s p 网页只有第一次被请求时才编译，以后再有相同的请求无需编 译执行现有的s e r v l e t 即可。 j s p 的优点： ( 1 ) 分离了动态内容的生成和显示。j s p 将动态内容的核心逻辑封装在标识和 b e a n s 中，用户使用而不影响其生成。j s p 页面在服务器端执行，既保护了 原代码，又保证w e b 浏览器的完全可用性。 ( 2 ) 依赖可重用的，跨平台的组件( j a v a b e a n s 或者e j b 组件) 来扩充其功能，执 行应用程序中较为复杂的处理。 ( 3 ) 用标识简化了页面开发。标准的j s p 标识功能强大，能够访问和实例化 j a v a b e a n s 组件，设鼍或检索组件属性，下载a p p l e t ，以及执行用其它方法 难于编码和耗时的功能。 ( 4 ) 良好的兼容性、较好的灵活性和简易性。 缺点：目前，j s p 技术还不够成熟，用它开发动态网页技术成分要求太高，比较 适合于对执行效率要求较高，技术实力也较强的系统。 1 2 华北电力大学硕士学位论文 2 4 6 主要技术综合比较 表3 - 1 各种动态w e b 开发技术比较 中间件 c g ii s a p ia s p j s p 操作系统均可 w i n d o w sw i n d o w s均可 w e b 服务器均可 i i si i s 数种 稳定性最好差中等较好 执行效率慢快快极快 开发时间中等长短短 系统安全最好较好较好较好 网页结合差差较好较好 学习难度高高低 由 使用站点多少多多 综合比较以上各种中间件技术，并考虑本系统的各种技术要求，决定采用技术相对 成熟，而且开发难度不大的a s p 技术。 2 5 网络数据库选择 目前流行的动态网页解决方案中一般都强调与数据库的连接，在网页中挂接后 台数据库已称为当前最为热门的实用技术之一，此时数据库就称为w e b 应用程序后 台不可缺少的系统软件。现有的w e b 应用程序中，动态网页上需要显示的内容一般 都来源于网络数据库。尽管a s p 可以使用任何o d b c 兼容的数据库，如m i c r o s o f t f o x p r o 或m i c r o s o f ta c c e s s 等都可以作为有效的数据源，但是这些数据库一般用于 开发小规模的网络应用程序，在大规模的网络应用中将出现数据的拥堵现象，甚至 导致系统的瘫痪。因此在网络环境中，为了提高系统的性能和可靠性，一般都采用 具有“客户服务器数据库引擎”的大型关系型数据库系统。目前使用较为广泛的 网络数据库平台有s q ls e r v e r o r a c l e 等。 2 5 1m ss o ls e r v o r s q ls e r v e r 是m i c r o s o f t 推出的功能强大的网络数据库系统，因其与w i n d o w sn t 系统的紧密集成，因此具有良好的性能和可伸缩性，目前的最新版本为s q ls e r v e r 2 0 0 0 。s q ls e r v e r 2 0 0 0 既可以安装在w i n d o w sn ts e r v e r 上，也可以安装在w i n d o w s 2 0 0 0 或w i n d o w sx p 上。由于s q ls e r v e r2 0 0 0 与w i n d o w s 及i i s 等的完美结合，无论 1 3 华北电力大学硕士学位论文 是局域桌面的小型数据库应用程序，还是基于w i n d o w sn ts e r v e r 企业级应用，s q l s e r v e r2 0 0 0 都为用户的数据处理提供了理想的数据平台。 s q ls e r v e r2 0 0 0 的特点： ( 1 ) s q ls e r v e r 支持远程管理，不管数据库管理员在世界的任何位置，它都可 以通过网络使用s q ls e r v e re n t e r p r i s em a n a g e r 来管理s q ls e r v e r 服务 器，这将大大降低系统的维护费用。 ( 2 ) 通过查询能够支持决策支持系统、数据仓库和o l a p ( o n l i n ea n a l y t i c a l p r o c e s s i n g ) 应用程序中的大型数据库和复杂的查询。 ( 3 ) 支持u n i c o d e ，u n i c o d e 已被加入到s q ls e r v e r2 0 0 0 中，这是s q ls e r v e r 向 国际化迈出的重要一步。u n i c o d e 是由u n i c o d e 协会定义的1 6 位统一超级字 符集。 ( 4 ) s q ls e r v e r 支持各种类型的客户端应用程序。 2 5 2o r a c l e8 i o r a c l e8 i 是o r a c l e 公司推出的功能强大的网络数据库系统。以其操作的简易 性、可扩展性和先进的网络特性与管理能力受到了业界的好评。目前最新版本为 o r a c l e9 i 。 o r a c l e 是以结构化的查询语言( s o l ) 为基础的大型关系型数据库，通俗的讲 它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律的数据的集合。是目前最流行的客户 服务器体系结构的数据库之一。 o r a c l e8 i 的特点： ( 1 ) o r a c l e8 i 包含o r a c l ew e b d b 。o r a c l ew e b d b 是一个用于建立、部署和灵活 监视w e b 数据库应用和内容驱动的w e b 站点的解决方案。 ( 2 ) 将多媒体支持增加到t o r a c l e8 i 中，使其能够管理i n t e r n e t 应用和传统应 用中的多媒体内容，方便的访问图像、音频、视频、文本和位置信息。 ( 3 ) 将j a v av m 引入到数据库之中，从而实现了在服务器上存储和执行j a v a 代码 的能力。 ( 4 ) 多用户数据仓库管理能力，更多的分区方式，更强的与o l a p i 具的交互能 力，以及在o r a c l e 数据库间快速和边界的数据移动机制。 ( 5 ) 大大增强了o r a c l e 并行服务器的可管理性。新的性能包括能够帮助确定错误 的发生位置。 ( 6 ) 提供了新的分布式数据库能力。可通过网络较方便的读写远端数据库里的数 据，并有对称复制的技术。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 ( 7 ) 提供了基于角色( r o l e ) 分工的安全保密管理。在数据管理功能、完整性 检查、安全性、一致性方面都有良好