（信号与信息处理专业论文）基于struts的web数据库研究与应用.pdf

武汉理工人学硕士学位论文 摘要 信息技术的快速发展使得整个社会处于一个信息相互关联的网络世界。数 据库技术使得大量数据的存储管理规范、方便、快捷，w e b 技术实现了信息共 享，而w e b 数据库技术是将数据库技术与w e b 技术相互结合，既集合了w e b 技术与数据库技术的优点，又使它们发生了质的变化，从而实现真正的资源共 享和信息的动态交互。 互联网用户数和网络流量的几何级数增长，对网络服务器的可扩展性和可 用性提出了更高的要求，服务器需要具备提供处理大量并发访问的能力，而单 机服务器的处理和i o 能力已成为了提供服务的瓶颈。要保证企业业务不停顿， 高可用性数据库集群是企业在关键应用上必须考虑的重要问题。高可用性数据 库集群的设计思想就是要最大限度的提高系统m t b f ( 平均无故障时间) ，减少 服务中断的时间，并能够自动检测数据库服务器的故障。集群系统在所有时刻 都要维护一个一致的系统映像，在节点出现故障时，要能够迅速可靠的隔离故 障并采取相应的措施。 在硬件数目比较多的情况下，集群系统容易出现各节点受压不均衡，出现 局部过大负载或局部过轻负载，造成有些硬件老化和损坏厉害而有些设备资源 被搁置浪费，使系统的整体性能低于系统性能预期值。负载均衡技术主要提供 最短的平均任务响应时间、自适应变化的负载以及可靠的负载均衡机制。它的 主要目的在于将访问系统的负荷分散在不同的机器上，使整个系统吞吐量和并 发性得到提高，它能让多台服务器共同承担一些繁重的计算或i 0 任务或大量的 用户请求，从而消除网络瓶颈，提高网络的灵活性和可靠性。 本文在研究数据库基本技术的基础上，提出了大流量网络访问造成的服务 器瓶颈问题，解决的方案就是利用数据库服务器集群技术和负载均衡技术实现 多服务器协调合作，提供高性能、高可用、高可靠的w e b 应用系统。最后，本文 通过客户服务平台的开发实现，研究了一种基于s t r u t s 的系统架构，并深入研究 了将数据库集群技术应用于实际开发过程，最终实现了该应用系统。 关键字：w e b 数据库；集群；负载均衡；s t r u t s 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ye n a b l e st h ew h o l es o c i e t yt o b ei nan e t w o r ko fi n f o r m a t i o ni n t e r e o n n e e t i o n t h ed a t a b a s ec a ng u a r a n t e et h e m a n a g e m e n ts t a n d a r d i z a t i o n ，c o n v e n i e n c ea n ds h o r t c u tt o t h es t o r a g eo fl a r g e a m o u n t so fd a t a t h ew e bt e c h n o l o g yr e a l i z e st h es h a r eo fi n f o r m a t i o n t h ew e b d a t a b a s et e c h n o l o g yi saw a yw h i c hc o n n e c t st h ed a t a b a s ew i t hw e bt e c h n o l o g y i t c o n t a i n st h ea d v a n t a g e so fb o t i lw e ba n dd a t a b a s e ，b u tc h a n g e st h ee a c hq u a l i t y ： w e bp a g ed e v e l o p sf r o ms t a t i cw e bp a g et or e a l i z et h et r u ei n t e m e t , t h es h a r eo f r e s o u r c ea n dt h ed y n a m i ci n t e r a c t i v eo p e r a t i o n t h ei n c r e a s i n gn u m b e ro fi n t e r n e tc l i e n t sa n dn e t w o r kt r a f f i cr e q u i r e sf u r t h e r d e v e l o p m e n to fs e r v e rs c a l a b i l i t ya n da v a i l a b i l i t y t h es e r v e r sm u s tp r o v i d ea b i l i t y t oh a n d l es u b s e q u e n tl a r g en u m b e ro fa c c e s s ，w h i l et h ep r o c e s sa n di 0f u n c t i o no f s i n g l ep ch a sb e c o m et h eb o t t l e n e c ko fs e r v i c e s m o r ea n dm o r ew e b s i t e sf m dt h a ti t d i f f i c u l tt op r o v i d es a t i s f a c t o r ys e r v i c eq u a l i t yw i t hc l i e n t s t oe n s u r et h eb u s i n e s so f e n t e r p r i s e sd o n tg r i n dt oah a l t t h ed a t a b a s ec l u s t e rw i t hh i g ha v a i l a b i l i t yi sa v i t a l p r o b l e mi nt h ek e ya p p l i c a t i o no fe n t e r p r i s e s t h ed e s i g ni d e ao fd a t a b a s ec l u s t e r w i t hh i 【9 1 1a v a i l a b i l i t yi st od e v e l o pt h em t b fo fs y s t e mt ot h em o s te x t e n t ，a n dt o d e c r e a s et h ed i s r u p t i o nt i m eo fs e r v i c et oe n a b l et h ea u t o d e t e c tf a u l to fd a t a b a s e s e r v e r t h ec l u s t e rs y s t e mm u s tm a i n t a i naa c c o r d a n ts y s t e mr e f l e c t i o na ta n yt i m e ， a n dw h e nan o d eh a ss t a r t e dt om a l f u n c t i o n ，s y s t e mc a ns e p a r a t et h ef a u l tq u i c k l y a n dr e l i a b l y , t h e na d o p tr e l e v a n tc o u n t e r m e a s u r e u n d e rt h ec i r c u m s t a n c eo fr e l a t i v e l yl a r g en u m b e ro fh a r d w a r e ，t h es y s t e mi s s u b j e c tt oi m b a l a n c ep r e s s u r e ，a n dc a u s e sp a r t i a lo v e r l o a do rl i g h tl o a d ，u l t i m a t e l y d a m a g e sa n dw a s t e ss o m eh a r d w a r et oe n a b l et h ew h o l ep e r f o r m a n c eo fs y s t e m l o w e rt h ea n t i c i p a t i o n l o a db a l a n c i n gp r o v i d e sac e r t a i ns t r a t e g yt or e l a yt h er e q u e s t t oo n eo ft h es e r v e r sa n dt oa c q u i r ea w a y t oa c h i e v et h ep r e f e r a b l ep e r f o r m a n c e t h e t e c h n o l o g yo fl o a db a l a n c i n gm a i n l yp r o v i d e sb e s tt i m e so fa v e r a g er e s p o n s e ，t h e s e l f - a d a p tt oc h a n g e so fl o a d ，a n dr e l i a b l el o a db a l a n c i n gm e c h a n i s m i t sm a i ng o a l 武汉理工大学硕士学位论文 l i e si nd i s t r i b u t i o no fs y s t e ml o a dt od i f f e r e n tm a c h i n e sa n di m p r o v e st h et h r o u g h p u t a n dc o n c u r r e n c y i tc a l lh e l ps e v e r a ls e r v e r st ob e a rs o m eb u r d e m o m ec o m p u t a t i o n o ri 0m i s s i o n ，c l i e n tr e q u e s t ，a n du l t i m a t e l ye l i m i n a t et h eb o t t l e n e c ko fn e t w o r k ， i m p r o v et h ef l e x i b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fn e t w o r k t k sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i ct e c h n o l o g yo fd a t a b a s ea n dp u t sf o r w a r dt h e b o t t l e n e c kp r o b l e mc a u s e db ya c c e s st os e r v e r sw i t hl a r g et r a f f i c ，p r o v i d e sas o l u t i o n t ou t i l i z et h e t e c h n o l o g yo fd a t a b a s ec l u s t e ra n dl o a db a l a n c i n gt or e a l i z et h e c o o p e r a t i o no fs e v e r a ls e r v e r s ，t ot a b l eap r o p o s a lo fw e ba p p l i c a t i o ns y s t e m 谢t h h i g h l yp e r f o r m a n c e ，a v a i l a b i l i t y , a n dr e l i a b i l i t y f i n a l l y , t h ep a p e rc a r r yo u tt h e d e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n a t i o n a lc l i e n ts e r v i c ep l a t f o r mo fc h i n ab a n k i n g ，a n db r i n g o u tas y s t e mf r a m e w o r kb a s e do ns t r u t s s y s t e mr e s e a r c h e st h ef a c t u a lc o u r s eo f d e v e l o p m e n tt oa d o p td a t a b a s ec l u s t e rt e c h n o l o g yt ot h ep r o g r a m ，a n du l t i m a t e l y r e a l i z ei t k e yw o r d s ：w e bd a t a b a s e ；c l u s t e r ；【j 0 a db a l a n c i n g ；s t r u t s i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构 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。 研究生签名： 关于论文使用授权的说明 沁8 e s 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位沦文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 叱身，1 ， 研究生签名：! 塑受! 塑导师签名：日期川t 矽 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究的背景 第1 章引言 i n t e m e t 网是目前全球最大的计算机通信网，它几乎遍及全球所有国家和地 区。w w w 系统是一个大型的分布式超媒体信息数据库，它极大地推动了 i n t e r n e t 的发展，己经成为i n t e m e t 中最流行、最主要的信息服务方式。它能够 把各种类型的信息资源，如静态图象、文本、数据、视频和音频有机地结合起 来，使用户能够在i n t e m e t 上浏览、查询和共享建立在w w w 服务器所有站点 上的超媒体信息。 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合， 是存放数据的蝉仓库。数据库能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联 系紧密、有较高的数据独立性等特点【l j l 2 】。数据库技术是研究数据库的结构、存 储、设计、管理和使用的一门软件学科。在这个以信息为核心的时代，数据库 技术已成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础。 数据库技术是计算机处理与存储数据的最有效、最成功的技术，而计算机 网络是信息服务、资源共享的最好方式，将数据库与w e b 结合在一起即成为今 天广泛应用的w e b 数据库( 即网络数据库) 。w e b 数据库是以后台数据库为基 础的，加上一定的前台程序，通过浏览器完成数据存储、查询等操作的系统， 它极大地拓展数据库的应用领域。这种数据库与w e b 服务器一体化的信息网络 系统克服了传统客户j r 务器数据库应用中的许多问题，是现代i n t e m e t i n t r a n e t 开发的新领域1 引。 目前，w e b 技术与数据库管理系统( d b m s ) 相互融合的研究已成为热点 研究方向之一。数据库厂家和w e b 公司也纷纷推出各自的产品和中间件来支 持w e b 技术和d b m s 的融合，将两者取长补短，发挥各自的优势，使用户可 以在w e b 浏览器上方便地检索数据库的内容。所谓w e b 数据库管理系统是指基 于w e b 模式的d b m s 的信息服务，充分发挥d b m s 高效的数据存储和管理能 力，以w e b 这种浏览器服务器( b s ) 模式为平台，将客户端融入统一的w e b 浏览器，为i n t e m e t 用户提供使用简便、内容丰富的服务1 4 1 。w e b 数据库管理系 武汉理工大学硕士学位论文 统必将成为i n t e m e t 和i n t r a n e t 提供的核心服务，为i n t e m e t 上的电子商务提供 技术支持。 当前，无论在企业网、园区网还是在广域网如i n t e m e t 上，业务量的发展都 超出了过去最乐观的估计，上网热潮风起云涌，新的应用层出不穷，即使按照 当时最优配置建设的网络，也很快会感到吃不消。尤其是各个网络的核心部分， 其数据流量和计算强度之大，使得单一设备根本无法承担。如何在完成同样功 能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配，使之不致于出现一台设备过忙、 而别的设备却未充分发挥处理能力的情况，就成了一个日益显著的问题，集群 技术和负载均衡机制因此应运而生。 1 2 研究的目的和意义 如今计算机网络技术已被广泛地应用在企事业单位的各个业务环节，渗透 到人们生产和生活的各个角落，公司和企业的运作越来越依赖于计算机系统。 大量有关企业生产、销售的数据维系着企业的生存，是企业珍贵的无形资产。 这些数据一旦因为存储系统的不完善而遭受到失窃、断电或不可避免的自然灾 害，造成大量丢失，将会给企业带来重大的经济损失。根据顾能公司( g a r t n e r ) 的调查数据，在经历大型灾难事件而导致系统停止运作的公司中，有五分之二 左右的公司再也没有恢复运营，剩下的公司中也有接近三分之一在两年内破产 了。然而网络各个核心部分业务量的提高，网络访问量和数据流量快速增长， 网络拥塞和服务超载日益现象日益严重，如2 0 0 5 年1 2 月5 日，国内某著名网 络游戏公司的数据库服务器出现严重宕机事故，造成众多玩家数据丢失并蒙受 经济损失：2 0 0 5 年6 月9 日某证券公司股票交易系统的数据库出现故障，股票 无法正常买卖，迫使股民望“红”兴叹。这些由于网络0 服务器以及数据库的不 堪沉重负载造成严重损失的事情时有发生，对w e b 数据库系统的性能稳定性提 出了严峻考验。 随着网络上传输的数据量急剧增长，一台服务器已经不能满足人们日益增 长的业务需求。为保证及时处理用户的请求，提高网络服务质量，目前普遍采 用基于并行分布计算的服务器集群( c l u s t e r ) 技术，它提供了一种高性能、高 可靠性的服务器解决方案，因此以其扩展性好、处理能力强、易于管理等优点 受到了国内外研究机构的关注和广泛应用【5 1 。 2 武汉理工大学硕士学位论文 集群技术要达到预期的性能效果，需要集群系统中各个节点间的相互配合， 做到资源的合理分配，其中的关键就是负载均衡技术【6 l 。负载均衡服务能够平 衡所有的服务器和应用之间的通信负载，根据实时响应时间进行判断，按照一 定算法将任务交由负载最轻的服务器来处理，以实现真正的智能通信管理和最 佳的服务集群性能【刀。 1 3 目前国内外研究的现状 最近几年，我国的数据库市场飞速发展，并将具有更大的发展潜力。首先， 在最近几年里，电子商务已经发展成为各个公司企业发展的重心，甚至有人预 言，电子商务极有可能建立起新型的虚拟商业，乃至虚拟工业。而电子商务是 以数据库技术和网络技术为支撑的，其中核心技术是数据库技术；其次，有更 多的用户把数据库的重要性放在十分重要的地位，其主要原因是用户将把应用 软件和应用需求放在首位，而应用软件开发直接依赖于数据库开发工具；最后， 硬件随着芯片技术的发展越来越缺乏特性，可扩展空间相对比软件小很多，硬 件指标将变成次要的考虑因素，相对地，软件的开发研究显得尤其重要。对行 业性应用来讲，而今是首选数据库厂家再考虑硬件厂家1 8 1 。j 下是用户需求的这 种变化给数据库厂商提供了新的发展机会。 目前，国内外的集群技术随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展将会 在可用性、高可靠性、系统冗余等方面逐步提高。为了适应市场的需求，w e b 数据库的性能高可用性、高性能、高稳定性等方向发展。w e b 数据库的集群技 术就有了很大的发展空间。目前，国内外均出现了各种各样的集群系统，以适 应各种需要。美国并行计算机公司在多年并行计算机技术的基础上，对现有的 数据库并行计算机理论和技术进行了开创性的研究，开发出一套专门针对数据 库的集群技术解决方案，已经取得美国国家专利，并且市场反响热烈。i c x 数 据库集群系统采用世界独一无二的数据库并发同步事务技术，使由此建立的新 型数据库集群系统与用现在技术构建的集群系统相比有着重大的区别和优点， 它建立的数据库集群系统具有良好的可扩展性，即同时在安全性、高可用性、 高性能三方面具有良好的扩展能力1 9 1 旧l 。 武汉理工大学硕士学位论文 1 4 论文的主要内容和组织结构 本文主要就以下几个方面做了深入的探讨： 1 ) w e b 技术与数据库技术之间交互原理和方式。 2 ) w e b 数据库的体系结构。 3 ) w e b 数据库的集群技术。 4 ) w e b 数据库的负载均衡技术。 5 ) 以金融系统客户服务平台为实例，分析了w e b 数据库的设计、开发， 实现了o r a c l e 数据库的集群。 本论文以w e b 数据库系统的结构体系为重点，研究了提高w e b 数据库系统 的关键技术w e b 服务器的集群技术和负载均衡技术，具体如下： 第1 章引言。主要分析了课题的研究背景，意义及国内外研究的现状，并 提出问题解决的基本思路，最后阐述论文的组织结构。 第2 章w e b 数据库技术。阐述了w e b 数据库的发展、结构体系以及w e b 数据库的主要访问技术。 第3 章提高w e b 数据库性能的关键技术。w e b 数据库发展的时间不是很 长，但是其应用的范围非常广泛，发展速度非常之快。这章是本论文的核心重 点，研究了现在w e b 数据库技术面l 临的难题，并提出了解决方案集群系统 和负载均衡技术。 第4 章金融系统客户服务平台。以金融系统客户服务平台系统的开发为 实例，研究了w e b 数据库系统的开发过程，并将数据库的集群和负载均衡技术 应用到本系统中，更加深入浅出地研究了集群和负载均衡的实际意义。 第5 章总结和展望。对全文主要内容进行总结，并展望w e b 数据库系统 未来的发展趋势。 在金融系统客户服务平台项目中，笔者主要参与了前期调研、项目的需求 分析、系统详细设计以及代码的编写工作，有很强的实际应用能力。 4 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章w e b 数据库技术 2 1w e b 数据库技术研究 2 1 1 数据库技术的发展 数据库技术是2 0 世纪6 0 年代中期产生和发展起来的一项计算机数据管理 技术，它的出现和发展使计算机应用渗透到人类社会的广阔领域。社会的不断 发展，对数据的处理和管理提出了越来越高的要求，短短的四十几年，数据库 技术已经经历了三代演型】。 2 1 1 1 第一代数据库系统 第一代数据库系统指层次和网状数据库系统，其主要代表有1 9 6 9 年由i b m 公司研制的层次模型的数据库管理系统i m s ( i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) 和美国数据库系统语言协商会c o d a s y l ( c o n f e r e n c eo nd a t as y s t e m l a n g u a g e ) 下属的数据库任务组d b t g ( d a t ab a s et a s kg r o u p ) 对数据库方法 进行了系统的研究和探讨，从而提出的d b t g 报告。 层次数据库是数据库系统的先驱，而网状数据库则是数据库概念、方法、 技术的奠定者。他们是数据库技术中研究最早的两种数据库系统。两者的区分 是以数据模型为基础，层次数据库的数据模型是分层结构的，而网状数据库的 数据模型是网状的，他们的数据结构都可以用图来表示。层次数据模型对应于 有根定向有序树，而网状模型对应的是有向图。所以，这两种数据模型统称为 格式化数据模型。 层次数据库和网状数据库的共同特点： 1 ) 支持三级模式的体系结构。 2 ) 用存储路径来表示数据之间的联系。 3 ) 独立的数据定义语言。 4 ) 导航的数据操纵语言。 2 1 1 2 第二代数据库系统 第二代数据库系统是指支持关系数据模型的关系数据库系统，其代表是 5 武汉理工大学硕士学位论文 i b ms a nj o s e 研究室开发的s y s t e mr 和b e r k e l e y 大学研制的i n g e r s 。 2 0 世纪8 0 年代以来，几乎所有新开发的数据库系统均是关系型数据库。 这些关系模型建立在严格数学概念的基础上，概念简单、清晰，易于用户理解 和使用，大大简化了用户的工作。目前关系数据库管理系统不仅提供了数据定 义、数据存取、数据控制等基本操作和数据存储组织、并发控制、安全性完整 性检查、系统恢复、数据库的重组织和重构造等基本功能，还开发了外围软件 系统，为用户提供了一个良好的应用开发环境。 关系模型具有以下特点： 1 ) 关系模型的概念单一，实体和实体之间的连系用关系来表示。 2 ) 以关系数学为基础。 3 ) 数据的物理存储和存取路径对用户不透明。 4 ) 关系数据库语言是非过程化的。 2 1 1 3 新一代数据库系统 第二代数据库系统的数据模型虽然描述了现实世界数据的结构和一些重要 的相互联系，但是仍不能捕捉和表达数据对象所具有的丰富而重要的语义，因 此尚只能数据语法模型。第三代数据库系统将以更丰富的数据模型和更强大的 数据管理功能为特征，以满足更加广泛负责的信应用的要求。 第三代数据库系统是以支持面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。 第三代数据库系统保持继承了第二代数据库系统的技术，它除了提供传统的数 据管理服务外，第三代数据库系统将支持更加丰富的对象结构和规则，集数据 管理、对象管理和知识管理为一体。同时，第三代数据库系统对其他系统开放， 其开放性主要表现在：支持数据库语言标准、在网络上支持标准网络协议、系 统具有良好的可移植性、可连接性和可互操作性等。 2 。1 2 几种常用数据库的比较 当前比较流行的数据库主要有：s q ls e r v e r 、m y s q l 和o r a c l e 。这3 种数 据库适应性强，性能优异，容易使用，在国内得到了广泛的应用【12 1 。 1 ) s q ls e r v e r 是微软公司从s y s b a s e 获得基本部件的使用许可后开发出的 一种关系型数据库。以w i n d o w s 为核心的几乎所有微软的软件产品都采用了一 致的开发策略，包括界面技术、面向对象技术、组件技术等，这样在微软的软 6 武汉理工大学硕士学位论文 件中很多都可以相互调用，而且配合得非常密切。因此如果用户使用的是 w i n d o w s 操作系统，那么s q ls e r v e r 就应该是最佳的选择。 2 ) m y s q l 是当今u n i x 或l i n u x 类服务器上广泛使用的w r e b 数据库系统。 它于1 9 9 6 年诞生于瑞典的t c x 公司，支持大部分的操作系统平台。m y s q l 的 设计思想快捷、高效、实用。虽然它对a n s is q l 标准的支持并不完善，但支 持所有常用的内容，完全可以胜任一般w e b 数据库的工作。由于它不支持事务 处理，m y s q l 的速度比一些商业数据库快2 3 倍，并且m y s q l 还针对很多 操作平台做了优化，完全支持多c p u 系统的多线程方式。 在编程方面，m y s q l 也提供了c 、c + + 、j a v a 、p e r l 、p y t h o n 和t c l 等a p i 接1 2 ，而且有m y o d b c 接口，任何可以使用o d b c 接口的语言都可以使用它。 更重要的是，m y s q l 的源代码是公开的，可以免费使用，这就使得m y s q l 成 为许多中小型网站、个人网站最常用的数据库软件。 3 ) o r a c l e 是o r a c l e 公司开发出的一种面向网络计算机并支持对象关系模型 的数据库产品。它是以高级结构化查询语言为基础的大型关系数据库，是目前 最流行的客户服务器体系机构的数据库之一。目前广泛使用的版本是o r a c l e8 i ， 它之所以备受用户喜爱是因为它具有以下突出的特点： ( 1 ) 支持大型数据库、多用户和高性能的事务处理。o r a c l e 支持最大数据 库，其大小可达到几百千兆，可充分利用硬件设备：支持大量用户同时对数据 库执行插入、删除、修改等各种数据操作，并使数据征用最小，保证数据一致 性；系统维护具有很高的性能，o r a c l e 每天可连续2 4 小时工作，正常的系统操 作( 后备或个别系统故障) 不会中断数据库的应用；可在数据库级或子数据库 级上控制数据的可用性。 ( 2 ) o r a c l e 是一个开放系统，遵守数据库存取语言、操作系统、用户接口、 和网络通讯协议的工业标准，保护了用户的投资。美国标准化和技术研究所 ( n i s t ) 对o r a c l es e r v e r 进行过检验，完全与a n s i i s os q l 8 9 标准相兼容。 ( 3 ) 实施安全性控制和完整性控制。o r a c l e 为限制系统对各监控数据库存 取提供可靠的安全性，并为可接受的数据指定标准，保证数据的完整性i l 引。 ( 4 ) 支持分布式数据库和分布式处理。o r a c l e 为了充分利用计算机系统和 网络，允许将处理分为数据库服务器和客户应用程序处理，所有共享的数据管 理由数据库管理系统的计算机处理，而运行数据库应用的工作站集中于解释和 显示数据。通过网络连接环境，o r a c l e 将存放在多台计算机上的数据组合成一 7 武汉理工大学硕士学位论文 个逻辑数据库，可被全部网络用户存取。分布式系统像集中式数据库一样具有 透明性和数据一致性。 上面介绍的3 种数据库产品是目前最常用的3 种大型关系数据库系统，它 们虽然在体系结构和操作方法上有许多相似的地方，但是在应用环境上还是各 有侧重的。一个应用系统在选用数据库时，性能和价格时首先要考虑的两个因 素，在使用时不同的系统应针对实际情况采用合适的方案1 1 2 】。 2 1 3w e b 技术概述 w e b 是环球信息网( w o r l dw i d ew e b ，w w w ) 的简称，它是一种i n t e m e t 服务，是由一组软件和协议组成的开放式信息系统，它的正式定义是“w w wi s aw i d e a r e ah y p e rm e d i ai n f o r m a t i o nr e t r i e v a li n i t i a t i v et og i v eu n i v e r s a la c c e s st o l a r g eu n i v e r s eo fd o c u m e n t s ” t 4 1 ，即是一个基于超文本( h y p e r t e x t ) 方式的信 息查询工具。它最大特点是拥有非常友善的图形界面，非常简单的操作方法以 及图文并茂的显示方式。w e b 通过超文本多媒体及直观的图形操作系统界面让 所有用户都能很容易地浏览i n t e r a c t 上的各类信息，或向他人提供信息服务【b 】。 w e b 技术的核心是t c p i p 、超文本传输协议( h y p e r t e x tt r a n s p o r tp r o t o c o l ， h t l p ) 和超文本标识语言。w e b 技术是基于客户机月艮务器( c s ) 模式，采用 浏览器服务器( b s ) 体系结构，由w e b 浏览器、w e b 服务器和h 1 v r p 协议三 部分组成。在服务器端，定义了组织多媒体文件的标准超文本标识语言 ( h y p e r t e x tm a r kl a n g u a g eh t m l ) ，按h t m l 格式储存的文件被称作超文本 文件( h y p e r t e x t ) ，在每一个超文本文件中通常都有一些超级链接，把该文件与 别的超文本文件联接起来构成一个整体；在客户端，w w w 系统通过n e t s c a p e ， 或i n t e r a c te x p l o r e r 等这样工具软件提供了查阅超文本方便的手段l 引。w e b 服务 器除了专门提供超文本多媒体文件外，还支持像f t p 、g o p h e r 等不同办议，以 方便用户用同一套浏览器获得各种网络服务。 w e b 技术的广泛应用给信息的传输带来了新的发展潜力，同时也使得 i n t e r a c t 上的信息量和用户数迅速增长，并在很短的时间内得到迅速发展和使 用，主要原因是因为w e b 技术实现了资源的相互连接、容易使用和信息内容的 多媒体化。w e b 服务器的基本信息单位是网页，页面上有许多超链接，每个超 链接包含有指向其它信息的统一资源定位器( u n i f o 肋r e s o u r c el o c a t o r ，u r l ) 。 当用户选择某链接时，就会根据该链接所指向的u r l 地址转向不同的网页或 8 武汉理工大学硕士学位论文 不同的服务器，从而彻底摆脱了只能按照特定路径一步步查找信息的限制。用 户查询w e b 信息的客户机软件称为w e b 浏览器。用户在浏览器软件的支持下， 通过简单的点击鼠标操作，就可以找到所需要的信息，这些信息的内容可以是 文本、图形、声音、动画或视频图像等。 简而言之，w e b 是一个基于i n t e r n e t 的、全球连接的、分布式的、动态的、 多平台的交互式超媒体信息系统。它允许用户在一台计算机上通过i n t e r n e t 存取 在世界各地的计算机系统中的信息。从技术角度上说，w e b 是i n t e r n e t 上支持 t c p i p 和h t r p 的客户机与服务器的集合，透过它可以存取世界各地的超媒体 文件，内容包括文字、图形、声音、动画、资料库、以及各式各样的软件等【2 1 。 2 1 4w e b 技术与数据库技术的结合 w e b 数据库是指将数据库技术与w e b 技术融合，使数据库成为w e b 的重 要组成部分的数据库。w e b 数据库集合了w e b 技术和数据库技术的优点，使二 者都发生了质的变化：w e b 网页从静态网页发展成了由数据库驱动的动态网页， 而数据库实现了开发环境和应用环境的分离，用户端可以用统一的浏览器实现 跨平台和多媒体服务【1 6 l 。 和许多传统的数据库一样，w e b 数据库是一种可供访问的数据仓库或信息 存储库。然而w e b 数据库是一个新的研究领域，与传统的数据库系统又有许多 不同的地方，如体系结构不同、访问方式不同、访问用户不同、客户端简化等。 2 1 4 1w e b 数据库的起源和发展 w e b 数据库发展到现在，经历了三个发展阶段【1 7 】： 第一代w e b 数据库提供静态访问和静态内容应用。程序员根据数据库内容 用h t m l 编写w 曲页面，用户对数据库的访问实际是对该静态h t m l 文档的 访问。这种模式下的w e b 数据库存在不实时的缺点。为保持用户访问的信息与 数据库信息相同，当数据库内部信息更新时，必须同时修改相应的静态文件， 从而导致数据库维护工作量很大。 第一代w e b 数据库是在还没出现w e b 数据库访问技术的时候产生的，基本 只是w e b 技术，w e b 服务器只是一个h r r p 服务器，但是这种方式已经可以实 现数据库资源的共享，仅适合一些较小规模的系统。 第二代w e b 数据库提供静态访问和动态内容应用，实现基于数据库的动态 9 武汉理工大学硕士学位论文 文档管理和访问。为了实时动态地将数据库的信息反映在页面上，必须使数据 库能与w e b 服务器直接相连接，这时主要用到了c g i 编程。在第二代w e b 数 据库中，c g i 技术根据数据库的内容自动更新有关的静态页面，提供给最终用 户。用户访问的是静态的h t m l 文档，但文档内容是随着数据库而改变的动态 内容。因为第二代w - e b 数据库不能保持数据库连接状态，存在性能瓶颈，缺少 扩展性和保密性等诸方面限制而逐渐被淘汰。 第三代w e b 数据库除了提供第二代w e b 数据库的功能外，还能提供基于 w e b 的联机事物处理( o l t p ) 能力，在w e b 的客户端与服务器端实现了动态 的、个性化的交流和互动。随着w e b 数据库的不断发展，简单的c g i 程序演变 成为具有强大功能的数据库应用服务器，应用服务器既有面向w e b 服务器的接 口，又有面向数据库服务器的接口。当w e b 服务器接收到w e b 客户访问动态数 据内容请求时，需要和数据库连接的时候，就能够通过应用服务器建立起数据 库服务器和w e b 服务器之间的连接，这种连接让w e b 客户既能够访问数据库形 成动态页面，又能够完成o l t p 能力，即插入、更新和删除数据库。第三代w e b 数据库使所有对数据库的操作( 增加、删除、修改) 、信息的查询和管理都通过 同意标准的i n t e m e t 浏览器界面来进行，这对于那些终端用户来说都是极好的方 式，也更加适应i n t e m e t 技术的发展和网络互连的需要。 实际上，w e b 数据库是动态网站开发的核心技术，也是实现电子商务的基 础技术之一。随着w e b 技术、分布式对象技术以及安全保密技术的发展，为了 在w e b 上实现电子商务，w e b 技术发展的难题是如何实现实时的事物处理、可 伸缩性、可扩展性、安全性和客户认证等。w e b 对象技术通过分布和对象技术 允许客户机直接同相关服务器联系，避免了w e b 服务器所形成的瓶颈。并且从 单个功能服务器到整个服务器系统都可以伸缩地运行到一个或多个服务器上， 动态地平衡客户端请求负载。这些技术的突破能有效地解决在w e b 上进行可伸 缩的事物处理。 2 1 4 2w e b 数据库的特点 在传统的w e b 服务器中，文本和其它多媒体信息都是以文件的形式来进行 存储和管理的，所以，w e b 查询速度很慢、检索机制很弱，基于内容和基于结 构的检索尤其慢；同时w e b 的应用领域在不断扩展，静态的w e b 页面越来越不 能满足人们对w e b 上信息服务动态性、实时性和交互性的要求。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 为了进行网络上数据的高效存取，实现交互式动态w e b 页面就必须以大 量数据资源为基础，因此必然要在w e b 中引人数据库，使数据库对大量数据进 行有序地、有规则地组织与管理强大功能得到充分应用。w e b 数据库技术将数 据库技术与w e b 技术融合，使数据库中存储的数据通过i n t r a n e t 和i n t e r n e t 在非 常大的范围内供广大用户使用，从而达到资源和信息共享。 w e b 数据库不仅把w e b 和数据库的所有优点集中在一起，而且充分利用了 大量已有的数据库信息资源，使二者都发生了质的变化，主要有以下几点【1 8 】【1 9 】： 1 ) w e b 网页由静态网页发展成由数据库驱动的动态网页，而数据库实现了 开发环境和应用环境的分离，用户端用统一的浏览器实现跨平台和多媒体服务。 2 ) 借用现成的浏览器软件，无需开发数据库前端。通过w w w 来访问数 据库，不需要开发客户端的程序，使用的数据库应用都可以通过浏览器来实现， 界面统一，广大用户不需要专门的培训就能很方便、灵活地访问数据库信息。 3 ) 标准统一，开发过程简单。h t m l 是w w w 信息地组织方式，是一种 国际标准，使用的w w w 服务器与h t m l 标准，开发者甚至只需学习h t m l 一种语言，使用者只需学习一种界面浏览器界面。 4 ) 交叉平台支持。几乎在各种操作系统上都有现成的浏览器可供使用，为 一个w w w 服务器书写的h t m l 文档，可以被所有平台的浏览器所浏览，实现 了跨平台操作。 5 ) 编写工具丰富。w e b 应用程序服务器环境提供了方便创建客户页面的大 量实用工具。 6 ) 平台的可移植性。w e b 应用程序服务器回避了平台的差异，这些平台的 差异既包括操作系统平台，如n t 、s o l a r i s 、w i n d o w 等，也包括w e b 服务器的 平台，如微软的i i s 、n e t s c p e 的e n t e r p r i s es e r v e r 、a p a c h e 等。 7 ) 负载平衡。w e b 应用程序服务器将请求分布给多个服务器，用来支持大 量的因特网客户机。 8 ) 支持数据库。网络应用程序服务器环境易于应用关系型数据库管理系统。 9 ) 网站管理。w e b 应用程序服务器环境提供了一些帮助管理网站内容的工具。 w e b 数据库可以实现方便的、廉价的资源共享，可以说数据库技术已经成 为网络的核心技术，网络就是数据库。目前，w e b 技术和数据库技术相互结合 领域的研究成为目前数据库技术的热点方向之一