（生物医学工程专业论文）基于三层结构的医院信息系统的研究与实现.pdf

哈尔滨一【程人学硕士学位论文 数据服务层。用户界面层提供相应的用户界面，主要负责收集用户提交的数 据，检验数据的格式正确性，调用相应的中间层组件方法；处理组件返回的 数据，进行显示等功能，采用面向对象的d e l p h i 7 0 开发。业务服务层负责处 理用户界面层的应用请求，完成商务逻辑的计算任务，并将处理结果返回给 用户。业务服务层是将原先置于客户端的业务逻辑分离出来，集中置于服务 器部分，为所有用户共享。用户服务层，业务服务层，数据服务层三层的相 互独立加上d c o m 组件的三大特性：语言无关性、进程透明性和可重用性， 使系统解决了客户机朋醴务器体系结构其原生性问题。业务服务层是整个应用 的核心部分，数掘服务层为应用提供数据来源，采用m ss q ls e r v e r2 0 0 0 进行存储管理。 在掌握了基于三层结构的m i d a s 体系结构后，可以使用它来设计h i s 系统。在分析医院门诊挂号的主要业务逻辑和工作流程后，设计后台数据库 结构，尽量保证数据的完整性。 本文在完成系统的设计后，以此为蓝图，逐步实现门诊挂号系统。在实 现的过程中，涉及许多与组件开发相关的关键技术。我们给出三层体系结构 中每层的实现方法和关键代码。并介绍系统的运行结果，然后对系统开发中 应用程序服务器的容错性；访问权限的控制：大批量数据的处理；系统的可 扩展性和可维护性进行了初步的探讨，并给出了相应的处理方案。尤其对瘦 客户体系结构及更新异常处理进行了剖析并给出了关键代码。 最后对本文进行了总结，提出了为提高系统运行效率而待解决的问题和 设计过程中有待完善的地方。 关键词：医院信息系统：三层体系结构：m i d a s ；d c o m 堕堑堡! ：型查堂塑兰笪笙塞 a b s t r a c t t h ei n f o r m a t i o no ft h eh o s p it a li sa ai m p o r t a n tp a r to ft h ec u r r e n t t r a d i t i o n a lp r o f e s s i o ni n f o r m a t i o n w e a t h e ri st h ec h a l l e n g eo ft h e h o s p i t a lm a n a g e m e n ta n dt h eb u s i 1 e s sp r o c e s st h a ts a r s ( s e v e ra c t u a t e r e s p i r a t o r ys y n d r o m e ) i nt h ey e a ro f2 0 0 3b r i n g ，o rt h ed e m a n do ft h e t r e a t m e n ts e r v i c et h a tp e o p l em a k i n g ，a l1r e q u i r eh o s p i t a t oi m p r o v e t h es e r v i c eq u a l i t yt h r o u g hc h a n g i n gt h et r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ta n d t h eo p e r a t i o nm o d eb yt h ei n f o r m a t i o no ft h eh o s p i t a h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e mb e l o n g st oo n eo ft h em o s tc o m p l e x e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m sh i t h e r t o c o n s t r u c t i o nc y c l eo f t r a d i t i o n a lh i sb a s e do nc l i e n t s e r v e ri sl o n ga n df u n c t i o ni sn o t p e r f e c te n o u g h ，t h e yh a v eg e n e r a l l yt h ep h e n o m e n o na n dq u e s t i o n st h a t s y s t e mr e s p o n d ss l o w l y ， c e n t r a l i z e dc o n t r o li sd i f f i c u l ta n d d e p e n d a b i l i t yisp o o r s oi tn e e d so n ek i n do fs c i e n t i f i cm e t h o dt o a n a l y z ea n dd e s i g nh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m h o s p i t a lc 1i n i c r e g i s t e rt h a t t h i sp a p e rw i l l t a l ka b o u ta d o p t so b j e c t o r i e n t e d m o d e li n gt e c h n o l o g ya n dm e t h o dw h i c hc a nm o r ed e e p l yc a t c ht h e r e q u i r e m e n to fu s e r sa n ds e t u pg o o db a s ef o rs u c e e s s f u ld e v e l o p m e n t o ft h i ss y s t e ma n ds o f t w a r em a i n t e n a n c ed u r i n gl a t e rs t a g e i ti sm i d a s s t r u c t u r eb a s e do nt h r e el a y e rs t r u c t u r ea n dd c o mt e c h n i q u ec p i t e r i o n a d o p t e di nd e v e l o p m e n tp r o c e s st h a tm a k et h ed e v e l o p m e n tc y c l e a b b r e v i a t ea n dt h e s y s t e mp e r f o r m a n c e ，s e a l a b i li t ya n ds e c u r i t y i m p r o v eg r e a t l y a f t e rs t u d y i n st h es y s t e m a t i cs t r u c t u r ed e v e l o p m e n t a lc o u r s e ，t h e p a p e ri n t r o d u c e sc l i e n t s e r v e rs t r u c t u r ea n di t ss h o r t c o m i n g c l l e n t s e r v e rl a y su s e ri n t e r f a c ea n dc o m m e r c i a ll o g i ci nt h ec l l e n t t h o u g ht h es t r u c t u r ei ss i m p l e ，i tb r i n g st h ei n t r i n s i c a lq u e s t i o n s t h a ts y s t e mr e s p o n d ss l o w l y ，c e n t r a l i z e dc o n t r o l i sd i f f i c u l ta n d d e p e n d a b i l i t yi sp o o r s e c o n d l y ，i nt h ep a p e r ，w ei n t r o d u c et h r e el a y e r s t r u c t u r ea n di t se x c e l f e n c e m i d a si se n t i r e l yb a s e do nt h r e el a y e r s s e r v i c em o d e i td i v i d e sa p p l i c a t i o ns y s t e mi n t ot h r e ei a y e r s ：u s e r s i n t e r f a c el a y e r ，b u s i n e s ss e r v i c el a y e ra n dd a t as e r v i c el a y e r u s e r i n t e r f a c el a y e ro f f e r su s e ri n t e r f a c e ，m a i n l yg a t h e r sd a t as u b m i t t e d b yu s e r ，c h e e k sd a t af o r m ，u s e so p e r a t i o np r o v i d e db yc o m p o n e n ti nt h e b u s i n e s ss e r v i c el a y e r ：d i s p o s e sd a t ar e t u r n e db yc o m p o n e n t ，d i s p l a y s d a t ai nt h eu s e ri n t e r f a c e t h i sl a y e ri sd e v e l o p e db yd e l p h i71 a n g u a g e b u s i n e s ss e r v i c e1 a y e rt a k e sc h a r g eo fd e a l i n gw i t ha p p l i c a t i o n r e q u e s t o fu s e ri n t e r f a c el a y e ra n da c c o m p l i s h e sb u s i h e s sa f f a i r s 1 0 9 i cc a l c u l a t i o nt a s k ，t h e nr e t u r n st h er e s u l tt o u s e r s b u s i n e s s s e r v i c el a y e ri ss e p a r a t e df r o mt h eb u s i n e s sl o g i co fc l i e n t i t c o n c e n t r a t e so ns e r v e rp a r tsa n ds h a r e sf o ra llu s e r s t h ein d e p e n d e n c e o fb u s i h e s sl o g i ca n dt h r e ef e a t u r e so ft h ed c o mc o m p o n e n t ：l a n g u a g e i n d e p e n d e n c e ，p r o c e s st r a n s p a r e n c e ，r e u s a b i li t ys o l v et h ei n t r i n s i c a l p r o b l e mo fc 1 i e n t s e r v e rs t r u c t u r e b u s i h e s ss e r v i c el a y e ri sak e r n e l p a r to ft h ew h o l ea p p l i c a t i o n d a t as e r v i c el a v e ro f f e r sd a t as o u r c e f o ra p p li c a t i o n t h i sl a y e ru s e sm ss q ls e v e r2 0 0 0t os t o r ed a t a a f t e rm a s t e r i n gm i d a ss t r u c t u r eb a s e do nd c o mt e c h n o l o g y ，w ec a n u s ei tt od e s i g nh i ss y s t e m a f t e ra n a l y z i n gm a i nb u s i n e s s1 0 9 i ca n d w o r k f l o wo fh o s p i t a lc l i n i er e g i s t e r ，w ed e s i g nd a t a b a s ew i t ht h er u l e o fa s s u r i n gi n t e g r a l i t yo ft h ed a t a a f t e rf i n i s h i n gs y s t e md e s i g n ，w er e g a r dt h i sa st h eb l u e p r i n ta n d r e a l i z eh o s p i t a lc 1i n i cr e g i s t e rs y s t e mp r o g r e s s i v e l y d u r i n gp r o c e s s o fr e a l i z i n g ，w eh a v em e tal o to fk e yt e c h n o l o g yr e l e v a n tt oc o m p o n e n t d e v e l o p m e n t w eh a v eg i y e nt h ey e a ii z i n gm e t h o da n dt h ek e yc o d e so f e v e r yl a y e ri nt h r e el a y e rs t r u c t u r e a n dt h e ni n t r o d u c es y s t e m s r u n n i n gr e s u t t i nt h ee n d ，w ed i s c u s sh o l df a u l tc h a r a c t e ro f a p p l i c a t i o ns e r v e r ：p d o m i n a t eo fv i s i t i n gp o p e d o m ：d e a lw i t hn u m b e r s 哈尔滨1 i 程大学硕士学位论文 o fd a t a ：s y s t e m i ce x p a n s i b i l i t ya n dm a i n t a i n a b i l i t y w eg i v er e e v a n t s c h e m e e s p e c i a l l y ，w ea n a l y s et h i nc l i e n ts y s t e ma n du p d a t ee r r o r d is p o s a la n dh a v eg i y e nt h ek e yc o d e s a tt h ee n do ft h i sp a p e r ，t h ew h o l ep a p e ra r es u m m a r i z e d ，a n dt h e q u e s t i o nd e s i d e r a t i n gt of i n das o l u t i o n i no r d e rt oi m p r o v es y s t e m r u n n i n ge f f i c i e n c ya n dt h ep a r tr e q u i r i n gp r e f e c ti n t h ed e s i g n i n g p r o c e s sa r er a is e d k e y w o r d s ：h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ：t h r e el a y e rs t r u c t u r e ：m i d a s ： d c o m 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ： 日期：年月 e t 哈尔滨r 程大学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1 医院信息系统的定义 医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 在国际学术界已公认为 新兴的医学信息学( m e d i c a ll n f o r m a t i c s ) 的重要分支。医院信息系统( h i s ) 是指 利用计算机软硬件技术和网络通讯技术等现代化手段，对医院及其所属各部 门对人流、物流、财流进行综合管理，对在医疗活动各阶段中产生的数据进 行采集、存储、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息，从而为医院 的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息。 1 2 开发h ls 的意义 在市场经济和医疗卫生部门改革大潮的冲击下，许多医院感到了压力， 在信息社会的知识经济时代，越来越多的医院领导者认识到通过高科技手段 及时获得信息的重要作用，特别是当些医院成功建设、应用医院信息系统 ( h i s ) 而产生显著效益并显示出其强大的生命力的时候，使h i s 系统备受各级 医院垂青。那么，为什么医院要进行h i s 建设? 进行h i s 建设能给医院带来 哪些效益呢? 【2 】 1 、提高医院整体管理水平的工作效率 h i s 系统依据国家卫生部医院信息系统软件功能规范和现行的医院 管理制度进行设计制作，具有规范性、统一性和合理性的特点，对医院的管 理提供全面、准确、快捷的依据，从根本上改变了传统的静态、呆板、缓慢 的管理方式，大大提高了整体管理水平。 j 下常运行h i s ，可以使与医疗有关的各项统计工作基本上由信息系统完 成，更加快捷准确：收款员的工作效率可提高5 0 ，划价人员不再需要；护 士转抄和处理医嘱转由计算机处理，可节约时间i 3 ；住院医生在医生工作 哈尔滨工程大学硕士学位论文 站上写病历，较手工书写节省近4 5 时间。其他很多不易统计的效率，例如 手工检索病历一次所用时间以小时计，而在医生工作站上检索不仅不需要出 办公室，而且一次时问仅以秒计算等等。h i s 对所有信息的统计方便、快捷、 准确、使管理者及时地掌握各科室乃至每个医务人员的工作量，可合理地分 配奖金，实现多劳多得，能者多得，极大地调动医务人员的积极性，从而大 大提高效率。 2 、重塑医院形象，增加经济效益。 先进的管理手段的实施大大推动了管理观念的变革，使医院的工作效率、 服务质量和医疗水平都有了很大程度的提高，使人们感受到清新的现代气息。 重塑了医院的整体形象，这在相当程度上稳定并增加了病源，增加了经济效 益p 】。对药品、物资的统一、即时价格代替了头脑中的滞后价格，减少了医 院隐含的经济损失。一切通过医嘱及电脑操作，自动计费，基本上堵住了漏 费及人情费。通过管理软件对医疗物资实行严格的进销存管理，增收节支。 3 、提高医院的医疗技术水平和人民的健康水平。 通过实现h i s 应用于远程会诊以及远程医疗、远程教学，使一些医院特 别是二级医院的自身医疗力量不足的状况得到了有效的改善【4 】；疑难杂症无 需病人转院，也为病人节省了大量就诊费用；通过远程医疗设置家庭病床， 方便了病人，减轻了病区的压力；远程教学可为院方医疗人员的整体水平的 提高给予帮助。实行h i s 管理还能够及时、动态地统计各类疾病信息，使医 院及时发现并控制地方病、突发病、流行病，使人民真f 得到健康保障。医 院医疗水平的提高会直接促进人民健康水平的提高。 4 、从根本上改变管理者的决策方式和手段。 决策需要丰富的数据，手工处理数据阶段一般要在月末5 1 0 天才能完 成。运行h i s 后，可动态地向领导提供即时性的数据，真切的数据，且所需 信息量可大大增加，于是他们便从“终末管理”转变为“过程管理”，医疗数、 质、量的奖评也有了更为丰富而准确的数据，奖评方式也发生了变革l ”。 总之，随着h i s 的深入应用，后期应用软件的不断开发，将使医院的管 理产生革命性的变化，h i s 将被越来越多的医院所接受。 哈尔滨l 程大学硕士学位论文 1 3 国内外情况和发展趋势 1 3 1 国外的动态 发达国家医院信息系统的开发建设实现已经有三十多年的历史，至今有 了长足的进步。有许多举世公认的成功的系统在医院有效地运转着，例如美 国盐湖城l d s 医院的h e l p 系统，麻省总医院的c o s t a r 系统，美国退伍 军人管理局的d h c p 系统。纵观美国的h i s 发展历史，大约可分为三个阶段： 第一个十年，集中在开发医院行政管理的功能上，象财务收费管理、住院病 人和门诊病人管理等。但直到1 9 7 2 年c o l l e n 仍报告美国迄今为止连一个成 功的已完成的全面医院( 管理) 计算机系统都没有。第二个十年，在继续完成 和实现医院管理信息的计算机化的同时，开发者的努力己进入医疗信息的处 理领域，象病人医疗处理系统，实验室系统等。最后一个十年至今，研究者 又把重点放在了病人床边系统( b e d s i d ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、医学影像存档传 输( p i c t u r ea r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m p a c s ) 、病人计算机化病案 ( c o m p u t e rb a s e dp a t i e n tr e c o r d ，c p r ) 、统一的医学语言系统( u n i f i e dm e d i c a l l a n g u a g es y s t e m ，u m l s ) 等方面。医院信息系统乐在经历着小型化 ( d o w n s i z i n g ) 、智能化( i n t e l l i g e n c e ) s 1 3 集成化( i n t e g r a t i o n ) 的改造过程。刺激美 国医院采用计算机系统的重要因素有： ( 1 ) 为病人提供更好、更快的服务，提高医院在医疗服务市场上的竞争力， 以吸引更多病人到本院就医。 f 2 ) 人力工资的昂贵，迫使医院采用计算机以提高劳动效率。 ( 3 ) 国家和保险公司为施行预付款制度( p r o s p e c t i v ep a y m e n ts y s t e m ，p p s ) 而要医院及时上交复杂的有关的报告，迫使医院采用计算机技术。 欧洲的h i s 发展比美国稍晚，7 0 年代中期和8 0 年代开始。其特点是实 现了一些区域信息系统。如丹麦的r e ds y s t e m ，管理7 6 所医院和诊所。法 国第八医疗保健中心实现了能管理三所大医院和三所医药学院的一体化信 息系统- - g r e n o b l ei n t e g r a t e dh i s 。德国医院信息系统在九十年代发展迅猛， 哈尔滨l i 平￥人学硕士学位论文 m e d o s 公司设计开发的大型医学图像处理档案系统m e d o s k i s 已经在德 国和瑞士、奥地利的3 0 0 家医院联网运行，该系统集成了存储管理x 一射线 照片、c t 一图像、b 超图像、缩微胶片等病人的所有电子图像，可供本医 院所有科室调用，亦可以在全德国境内远程传输满足远程医疗的需要，是一 个很现代化的数字化档案系统。随着初级卫生保健工作的发展，欧洲各国将 实现区域性医院计算机网络。目前欧共体的s h i n e 工程( ( s t r a t e g i ch e a l t h i n f o r m a t i c sn e t w o r kf o re u r o p e ) ) 已经开始，英法意德许多公司都参与了此项 工程。在分布式数据库系统和开放网络工程方面己做了大量工作。 f 1 本的h i s 丌发和应用从7 0 年代初丌始。多数f i 本医院是8 0 年代以后 丌始进行h i s 工作的，但发展十分迅猛，规模相当大，是以大型机为中心的 医院计算机系统。如北里大学医院的i b m 3 0 9 0 双机系统。当前h 本的h i s 总的趋势是系统化、网络化、综合性，开始走自上而下的开发路线，一般都 有大型机作为中心、支撑整个系统工作，并尽量采用微机和网络技术，投资 规模大，正在实现“o r d e r i n g ”工作方式，即数据从发生源直接输入计算机。 到1 9 9 1 年统计有近1 0 家实现或基本实现此种方式。支持诊疗的功能在不断 加强，系统2 4 小时运行。不少软件是医院和计算机公司联台开发的，一些大 公司也丌发了一些通用的医院信息管理软件包，也有些医院自己开发。如北 单大学，丌发了综合的h i s ，开发费用( 机器设备除外) 为3 , 4 亿闩元( 约合人 民币1 3 0 0 万元) 。日常运行费用支出为一年5 1 亿目元( 约合人民币2 0 0 0 多力 元) 。 1 3 2 国内的情况 计算机7 0 年代末期就进入了我国医疗行业，当时以i b m 的m 3 4 0 小型 机为主，只有少数几家大型的部属综合医院和教学医院拥有，如北京协和医 院、北京肿瘤医院、3 0 1 医院等，主要应用于科研和教学，还没有应用于h i s 的管理。8 0 年代初期，随着苹果p c 机的出现和b a s i c 语言的普及，一些医 院开始开发一些小型的管理软件，如工资软件等；8 0 年代中期，随着x t 2 8 6 的出现和国产化，以及d b a s e l l l 和u n i x 网络操作系统的出现，一些医院 开始建立小型的局域网络，并开发出基于部门管理的小型网络管理系统，如 哈尔滨l 程人学硕士学位论文 住院管理，药房管理等。进入9 0 年代，n o v e l l 网和f o x b a s e ，f o x f r o 数据库日益盛行，完整的医院网络管理系统的实现已经成为可能，于是一些 有计算机技术力量的医院开始开发适合自己医院的医院管理系统。一些计算 机公司也不适时机的开发h i s ，如i b m 公司、微软公司、浪潮公司。 在过去十年中，我国的医院信息系统( h i s ) 建设步入了一个以采用 c l i e n t s e r v e r 结构和g u i 界面为主要标志的阶段。从1 9 9 6 年之后，市场出现 和形成了一批商品化的h i s 应用软件产品，并且在国内不少医院中得到采用， 取得了前所未有的进步。但是这些h i s 产品，从总体上仍处于初级阶段，据 业内人士介绍，我国现有1 万多所医院，5 万多个防疫站，做h i s 系统的不 少，但是真正用起来的不到5 0 ，而且在功能上仍以财务和行政管理为主， 多局限于模仿和替代人工作业流程，而极少涉及i 临床信息和缺乏对医疗临床 功能的直接支持。从性能上来看，目前的h i s 产品普遍存在着系统响应速度 慢和系统可靠性差的现象和问题，系统安全性上存在着隐思，难以适应医院 3 6 5 天、每天2 4 小时可靠运行的要求；加上软件产品的客户化裁剪和扩展不 易，程序维护和技术支持工作量过大1 6 】。市场方面，中国医院信息系统产业， 中国的医院信息化产品市场还处在一个需要不断培育和发展的阶段。中国已 有几百家公司在做医院信息化产品的开发，这些公司的产品总体来说成熟度 较差，另外，整个市场培育不够，缺乏规范，商业行为过多，产品科学性不 够，没有真正为医院解决问题：还有些大公司明白医院内部管理过于复杂而 且在整个i t 行业中，h i s 是相对利润较少的，医院也很难接受一个较高的价 位，因而不愿参与软件的开发，导致整个产业缺乏市场氛围。困惑、艰难和 无序是当前国内医院信息系统发展的真实写照。目前，国内丌发h i s 的厂商 已有3 0 0 多家，市场竞争日趋白热化，高中低市场也逐渐分化【7 1 ，整个h i s 行业面临新的一轮“洗牌”。 鉴于医院信息系统的复杂性和目前国内h i s 的现状，研究如何丌发出一 套科学合理的医院信息系统，满足医院体制改革和科学管理的需要，为医院 信息化建设服务是本文的最终目的。使医院信息系统有很强的联机事务处理 ( ( o n l i n et r a n s a c t i o np r o c e s s i n g ，o l t p ) 支持能力，保证7 天2 4 小时不问断运 行，降低系统的丌发、维护成本，使系统具有高度的可扩展性、可重用性、 缩短开发周期是开发h i s 要达到的目标。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 4 本课题的目的与意义 对于一个应用系统首先要考虑软件的体系结构模式，它对于应用系统的 成本、性能、灵活性、安全、维护等各方面都有着决定性的影响喁j 。长期以 来，在网络环境下，人们普遍采用两层c s 模式开发应用系统。但是随着应 用系统的大型化、复杂化，两层c s 模式己不能满足人们的要求，具体表现 在：系统维护困难；缺乏安全性；客户负载过重；缺乏适应性；整体性能低； 可移植性差。而三层c s 模式克服了上述缺点，并且二次开发时间短。分布 式三层c s 模式已成为当前和未来分布式应用系统的主流开发方式。在绝大 数场合三层结构比两层结构优越得多，就如网络协议分层一样，任务的细分、 功能划分更明确毫无疑问会带来极大的好处，整个社会的进步与发展实际上 也是一个任务功能细分的过程，三层c s 模式就是对两层c s 模式的进一步 任务细分和功能划分【9 j 。 医院信息系统是管理信息系统的一种，它包含着h i s 全体系统开发人员 对医院业务的深刻认识和理解，融合了医院的管理思想、各部门的业务经验， 以及对计算机技术的恰当运用。同样，h i s 的体系结构模式也经历了应用程 序体系结构的发展过程1 1 0 j 。 本课题就是以医院信息系统为开发的对象，采用三层c s 模式体系结构， 以如何抽取对象、实现企业逻辑规则，并实现事务层与数据库层和用户层的 通信，真正体现三层c s 模式和面向对象设计思想为目的。 1 5 本章小结 本章首先分析了当前医院信息系统的发展现状，指出当前一些医院信息 系统存在的弊病和不完善性，以及效率低，可扩展性、重用性比较弱的问题， 提出开发个效率高，可扩展性、可重用性、缩短开发周期的医院信息系统 是本论文的目标。然后分析了当前软件技术发展现状。接着根据当前医院信 息系统和软件技术发展现状提出，采用三层c s 模式体系结构，以如何抽取 对象、实现企业逻辑规则，并实现事务层与数据库层和用户层的通信，真正 堕! ! 堡! ：型查堂婴兰堡笙茎 体现三层c s 模式和面向对象设计思想为目的。 哈尔滨1 ：穗人学硕士学位论文 第2 章1 4 is 的支撑环境 支撑环境是整个h i s 运行的基石，它包括系统体系结构、操作系统、丌 芨工具、数据库管理系统( d b m s 等几个部分。 2 1 体系结构的选择 2 1 1 体系结构的发展 6 0 年代早期，出现了采用宿主机与多个防真终端连网的形式，出分时系 统支配共享主机的集成数据处理结构，这就是m a s t e r t e r m i n a l 模式。到8 0 年代中期，局域网技术发展很快，由文件服务器和网络工作站构成的分散式 网络应用系统扩充了p c 机的功能，并使得p c 枫用户能够共享公共数据，但 是实际的数据处理工作仍然在p c 工作站上完成，因此不论文件服务器的性 能有多高，整体性能都受到p c 机能力的限制。 9 0 年代初，客户机月务：器( c l i e n w s e r v e r ，c s ) 结构出现，它的实质就是 将数据存取和应用程序分离开来，有数据服务器执行数据操作，客户机来执 行应用程序，用户在客户端通过网络同服务器打交道，客户端又包括用户界 面和企业逻辑，网络上传送的数据主要是客户端向服务器发出的请求以及服 务器发送给客户端的响应结果和出错信息。c s 可以显著地减少局域网传输 量、降低了对数据控制的难度，提供了多用户开发特性，保障了用户投资。 目前，三层体系结构已经成熟，主要分为用户服务层，业务服务层，数据服 务层。跟客户机，服务器体系结构相比，三层结构把c s 体系结构中的业务逻 辑和用户界面分离开来，建成个单独的业务服务层。用户界面层负责获取 用户提交的数据发送到业务服务层或者显示业务服务层返回来的数据。业务 服务层负责处理用户服务层提交的数据，对数据库进行存取修改删除操作。 哈尔滨工程大学硕士学何论文 数据服务层存储数据。三层体系结构由于业务逻辑被提取到应用服务器，大 大降低了客户端负担。系统的可扩展性，安全性相对于c s 体系结构也得到 了很大的提高。 2 1 2 客户机服务器体系结构 c s 软件体系结构，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构，是基于资源不 对等。且为实现共享而提出来的，是2 0 世纪9 0 年代成熟起来的技术，c s 结构将应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据管理，客户机( 前台) 完成与用户 的交互任务。 2 1 2 1o s 体系结构简介 客户机朋务器二层计算模式的基本结构如图2 1 所示，客户端提供用户 界面、运行逻辑处理应用，数据服务器接受客户端s q l 语句并对数据库进行 查询，然后返回查询结果。用一个形象的比喻来描述：服务器端就像一个仓 库，主要功能是存储原材料和成品，但并不进行加工，而客户端就像最后的 加工车间，完成从原料到成品的整个制造过程，然后将成品存储到仓库。 由于业务的处理逻辑主要在客户机端执行，因此这种结构也被称为胖客 户( f a tc l i e n t ) 结构。 21 2 2o t s 体系结构优缺点 o s 结构最大的优点在于结构简单，开发和运行的环境简单。但也正是 这种结构，产生了其原生性的问题： ( 1 1 系统的拓展性问题和安装维护的问题。 当将这些部门级的成功应用逐渐推广到企业级的关键任务时，这些小规 模环境下运行良好的应用，一旦进入大规模生产系统之后，性能呈几何级数 下降，以致影响到系统的可靠性；在系统开发完成后，整个系统的安装也非 常繁杂。在每台客户机上不但要安装应用程序，而且必须安装相应的数据 库连接程序，还要完成大量的系统配置工作。 哈尔滨l 程大学硕士学位论文 客 户 端 服 务 器 端 用户界面 应用逻辑 山 数据库引擎 2 1 两层c s 模式应用系统结构 ( 2 ) 系统的安全性问题。 在客户机n 务器结构下，大量代码化的企业业务流程驻留在客户机上， 给系统的安全性带来了极大的考验。而且每台客户机都可以对服务器上的数 据进行直接操作，势必产生漏洞。同时随着用户数量的增加，这种业务逻辑 的维护成本也越来越高。 f 3 ) 难以集中控制 企业逻辑安装在每一个客户机上，使得对系统的维护、修改非常困难。 此时集中成为企业管理的强烈要求。就以门诊挂号系统来说，当门诊挂号业 务流程因为某方面原因有所改变之后，软件的运作流程就要做相应的调整， 而流程牵扯到各个部门，它们之间的数据耦合方式就要改变，程序的修改将 不能统一进行，可能会出现修改不同步，如果软件人员较分散的话。不同步 还可能造成企业逻辑的混乱。 哈尔滨工科人学硕士学位论文 ( 4 ) 客户端负担大 企业逻辑放在客户端，要求客户机具有完成这些计算任务的强大功能， 客户机的性能成为制约系统性能的因素，当企业逻辑更加复杂时，只有提高 客户机的性能才能满足业务要求。 ( 5 ) 系统问的通讯功能障碍。 当二层计算模式从部门级应用拓展到企业级应用时，二层结构的应用之 间几乎没有交互性操作，因此很难实现分布系统的组件技术。 以上这些问题是两层结构本身的原生性问题，仅仅依靠对二层结构进行细 枝术节的修* i - * d 开发，无法很好解决。要真正解决这些问题，必须从根本上 改变这种二层结构设计。 213 三层体系结构 从21 2 小节的分析中可知，企业应用系统的不断扩充和新应用的不断 增加，基于传统的二层数据处理结构在系统拓展性、维护成本、数据安全性 和应用问通讯功能障碍等原生性问题的存在，在应用中已是捉襟见肘、力不 从心。在这样的背景下，三层数据计算结构应运而生。 213 1 三层体系结构简介 三层结构，顾名思义，它是将数据处理过程分为三部分：第一层是客户 端( 用户界面) ，提供用户与系统的友好访问，即用户服务层：第二层是应用 服务器，专司业务逻辑的实现，即业务服务层；第三层是数据服务器，负责 数据信息的存储、访问及其优化，即数据服务层。由于业务逻辑被提取到应 用服务器，大大降低了客户端负担，因此也成为瘦客户( t h i n c l i e n t ) 结构，如 图2 2 所示。从图2 2 可以看出，三层c s 模式应用系统中，用户界面层、 应用逻辑层和数据库管理层分别位于不同的平台上，并且应用逻辑被所有用 户共享。客户端只需要安装应用程序，它负责处理与用户的交互和与应用程 序服务器的交互。应用程序服务器集中处理应用逻辑，具体地说就是接受客 户端应用程序的请求，然后根据应用逻辑将该请求转换为数掘库清求后通过 哈尔滨1 ：程大学硕士学位论文 数据库引擎与数据库服务器交互，再将结果传送给客户端应用程序。数据库 服务器根据应用程序服务器的请求进行数据库操作，并将结果传送给应用程 序服务器。 第一层 中间层 第三层 用户界面层 ( 客户端应用程序) 工 应用逻辑层 ( 应用程序服务器) 士 数据库引擎 上 数据库管理层 ( 数据库服务器) 、 图2 2 三层c s 模式应用系统结构 应用逻辑被所有用户共享是三层模式与两层模式之间最大的区别。中间 层应用程序服务器是整个系统的核心，它必须为处理系统的具体应用提供事 务处理、安全控制以及为满足不同数量客户的请求而进行性能调整的能力。 应用程序服务器可根据处理逻辑的不同分为不同的模块，从而使客户端应用 程序在需要某种服务时，只需与应用程序服务器上处理这个应用逻辑的模块 通信，并且一个模块能同时响应多个客户端请求。 同两层c s 模式数据库系统相比，三层c s 模式数据库系统具有以下优 点： 1 、业务规则集中 哈尔滨j 二程大学硕士学位论文 在一个共享的中间层集中实现业务规则，而不必由每个客户程序单独实 现。这样能保证整个系统执行一致的商业逻辑，同时也可以避免每个客户程 序复制数据处理功能而产生的冗余。 2 、“瘦”客户体系结构 两层c s 模式系统中，客户应用程序不但要实现业务规则( 这样就增大了 可执行文件) ，同时也需安装数据库连接程序，并进行正确的配置，即通常所 说的“胖”客户。而三层c s 模式系统中，业务规则和数据库连接程序集中 放在了中间层应用程序服务器中，客户端仅需安装应用程序和一个用来访问 应用程序服务器的d l l 文件就可以了。很显然这是“瘦”客户体系结构。 3 、良好的可伸缩性，可扩展性 将应用系统分布在不同平台上，有利于提高系统的可伸缩性和可扩展性。 4 、升级及维护费用低 使用三层结构可以使业务规则不受r d b m s ( 关系型数据库管理系统) 的约束，从而更容易维护数据库独立，更易于实现不针对具体d b m s 的应用 程序。当系统转向另一个具体的d b m s 时，只需以很少的工作量改动服务器 端程序，而不涉及客户端编程。 5 、更高的安全性 将业务规则和一些敏感的功能集成到防护严密的中间层，对它们设定不 同的访问权限，并且客户机不直接存取数据库，这样可防止非法侵入和越权 操作。 6 、容错及负载平衡能力强 三层结构应用系统通过冗余配置能够实现当服务器出现故障时，动态切 换到备份服务器，而无需重新编译客户或服务器端的应用程序，以保证系统 不因局部故障而崩溃。同时，通过冗余配置还可以实现负载平衡，提高系统 性能和效率。 7 、人力资源优化 哈尔滨工程人学硕士学位论文 由于三层c s 模式应用系统分成逻辑上的独立三层，在系统开发期问， 各层的丌发可并行进行，而日各层可以分别组织熟悉该层的专门技术人员进 行系统开发。这样，系统的开发周期缩短，软件质量得到提高。 综合三层c s 模式的优点以及h i s 系统特点，我们决定用三层c s 结构 开发h i s 系统，显然是一种优化的选择。 2 2 软件平台和开发工具的选择 2 2 1 操作系统 操作系统包括网络操作系统和客户端操作系统。在我国，客户端操作系 统基本e 统一为w i n d o w s 系列。较为流行的网络操作系统主要有u n i x ， l i n u x ，n o v e l l ，n e t w a r e 和w i n d o w sn t 2 0 0 0 e k p ，除了n o v e l ln e t w a r e 适 合作为文件和打印服务器外