（计算机应用技术专业论文）分布式教材发行管理系统设计与实现.pdf

西北工业大学硕士论文摘要 摘要 管理信息系统( m i s ) 是实现企事业管理现代化的有效手段，是管理科学 发展的一个重要领域。本文以分布式教材发行管理系统的整个开发过程为基础， 对有关需求分析、数据库设计与实现、系统安全性、以及整个系统的玎发实现 等关键技术作了研究。结合当前教材发行管理的特点，并适应未来教材管理的 需要，研究和开发出基于c s 技术的分布式教材发行管理系统。 主要研究内容如下： 1 分稚式教材发行管理系统需求分析。依据需求分析基本理论和方法，广 泛听取用户要求，结合实施可行性考虑，对系统进行了详细的需求分析，划分 出系统的功能模块，对各功能模块做出详细说明。对系统性能、保密性、安全 性和可移植性等问题做出简要阐述。 2 基于c s 体系结构的分相式数据库系统设计。描述系统中使用的基于 c s 模式的数据库体系结构，对系统中分布式数据库设计关键技术进行详细阐 述，并给出系统关键数据库设计结果。 3 分布式系统各数据库问数据传输研究。给出分布式数据库数据传输通 信流程，并详细描述基于x m l 的分布式数据库数据传输模型，设计系统中数 据传输格式和数据库转换接口，对数据模型与数据库表映射方式给出简要说明。 4 系统的丌发与实现。进行了系统功能的概要和详细分析。简要说明系统 丌发的软硬件环境及开发工具的选择，给出系统软件结构和功能模块的具体实 现。 论文最终开发出一个基于c s 的分靠式教材发行管理系统，系统设计成数 据层、业务层、客户层三个结构。软件系统已通过验收，并在实际工作中发挥 作用，获得用户好评。 关键词：管理信息系统客户机，服务器d c o m 技术分布式数据库 数据安全性 西北工业大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a saf l e wa n ds i g n i f i c a n c eb r a n c ho f m a n a g e r s c i e n c e ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ( m i s ) i sam o d e mt o o lf o rt h em a n a g e m e n to fe n t e r p r i s e s b a s e do nt h e d e v e l o p m e n tp r o c e s so fd i s t r i b u t e dm i s ，t h i sp a p e rp r e s e n t ss o m ek e yt e c h n i q u e so f d i s t r i b u t e dm i s ，s u c ha sr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，t h ed e s i g n i n ga n d r e a l i z i n go f d a t a b a s e ，s y s t e ms e c u r i t y ，t h ei n t e g r a t e do fh e t e r o g e n e o u sd a t a b a s ea n dt h e d e v e l o p i n go f t h ew h o l es y s t e me t c m a i nr e s e a r c h e sa l ea sf o l l o w e d ： 1 r e q u i r e m e n ta n a l y s i s t h ei d e a sa n dt e c h n i q u e st h a ta r ca p p l i e dt og a t h e r ，t o a n a l y s i s ，t od e a lw i t ha n dt oc h e c kr e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o na r ep r e s e n t e d 2 d e s i g n i n go nd i s t r i b u t e dd a t a b a s e i tp r e s e n t st h ei d e a sa n ds p e c i f i c t e c h n i q u e st h a ta r ea p p l i e dt ot h ec o n c e p ta n dl o g i cd e s i g n i n go f d a t a b a s e i ta l s o p r e s e n t ss o m ei m p o r t a n tp r o b l e m so f r e a l i z i n go f d a t a b a s e ，w h i c hi n c l u d e sd e c i s i o n o f d a t a b a s es t r u c t u r ea n dd e v e l o p m e n tt o o l s t h ep a r t i c u l a ro f c + + b u i l d e ra n ds q l s e r v e r2 0 0 0 ，t h ed e s i g n i n go f d a t a b a s es e c u r i t ye t c 3 d a t at r a n s m i s s i o no nd i s t r i b u t e dd a t a b a s e n l cf l o wc h a r ta n dm o d e lo f d a t a t r a n s m i s s i o no f d i s t r i b u t e dd a t a b a s ew h i c hb a s e do nx m la l ep r e s e n t e d ， 4 d e v e l o p i n ga n dr e a l i z i n go ns y s t e m i tp r e s e n t st h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，t h e d e s i g n i n go f d a t a b a s e ，t h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ee n v i r o n m e n t ，t h es o f t w a r es t r u c t u r e a n dr e a l i z a t i o no f t h ew h o l es y s t e m a st h ef i n a lp r o d u c to f t h i st a s k ，ad i s t r i b u t e dm i si sd e v e l o p e d ，w h i c hb a s e do n c sm a n a g e m e n ts y s t e mo f d a t a b a s ew i t hat h r e e - t i e r e ds t r u c t u r eo f d a t a b a s e ， a p p l i c a t i o na n dc l i e n t i ti sp r o v e nt h a tt h em i sc a no f f e ru s e r sp r a c t i c a b l es o l u t i o n s ， a n di m p r o v et h ew o r ke f f i c i e n c yr e m a r k a b l y k e yw o r d s ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， c l i e n t s e r v e ，d c o m ， d i s t r i b u t e dd a t a b a s e ，d a t as e c u r i t y 西北工业大学硕士论文 第一章引言 第一章引言 1 1 管理信息系统概述 1 1 1 管理信息系统的发展历程 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ：m i s ) 也称为管理报告系 统( m a n a g e m e n tr e p o r t i n gs y s t e m ，m r s ) ，其主要的功能是从企业各部门获取 与决策有关的原始数据，为管理人员决策提供依据和资料。管理信息系统主要 包括三大要素：管理、信息和系统”1 。 ( 1 ) 管理要素：管理要素决定了管理信息系统的最优结构是分层次的金 字塔结构。管理要素可用横向结构与纵向结构的三级管理模型来描 述其管理功能。 ( 2 ) 信息要素：信息是一种被加工为特定形式的数据，信息资源是可以 重复使用的。 ( 3 ) 系统要素：系统的概念为描述和理解管理信息系统特性在内的各种 组织现象，提供了一个框架。 随着计算机技术的发展，m i s 进一步演化成信息获取、加工处理和多个专 业分析系统，如决策支持系统d s s ( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 和办公自动化 技术o a ( o f f i c ea u t o m a t i o n ) ，d s s 又进一步发展成执行信息系统 e i s ( e x e c u t i v ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 和成组决策支持系统g d s s ( g r o u p d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 。随着网络及数据通讯技术、专家系统e s ( e x p e r t s y s t e m ) 、人工智能a i ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) 和神经网络n n ( n e u r a l n e t w o r k ) 的相继发展，如何将这些“信息技术孤岛”集成起来实现信息处理、 事务管理和辅助决策功能，已成为m i s 的重要任务。 当代世界科技水平发生了巨大的变化，使m i s 的环境、目标、功能、内涵 等均发生了很大的变化。环境已变成市场全球化、需求多元化、竞争激烈化的 市场。其目标是以最短的时间( t ) ，生产出质量( q ) 最好，成本( c ) 最低的产品， 从而使企业长期处于优势。m i s 的功能更加广泛，包括进行数据的搜集、传输、 加工、存储、更新和维护等。 可见，m i s 是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通讯设备以 及其他办公设备，进行数据的收集、传输、加工、存储、更新和维护，以企业 西北工业大学硕士论文 堑二兰! l 童 支持企业高层决策、中层控制、基层运作 战略竞优、提高效益和效率为目的 的集成化的人机系统。 m i s 主要经历了以下几个发展阶段： 2 0 世纪7 0 年代初，随着“信息经济”时代的到来，计算机作为组织机构和 企事业管理领域的工具，其主要是单一的人机系统，功能简单、效率低， 对管理的作用有限。 2 0 世纪8 0 年代，计算机网络和通讯技术的发展，m i s 也进入信息资源管理 时期，其主要特征是：涉及信息活动的各种要素( 信息，信息生产者，信息技 术，信息用户等) 均被作为信息资源的要素而纳入管理的范畴。世界发达国家 已建立了完善、先进的m i s 并且发挥着巨大的作用。我国是2 0 世纪9 0 年代 初大力发展m i s 的。 总之，人们之所以要进行信息管理，根本原因就在于要满足用户对信息的 要求。对于信息需求的不断增长和变化，是推动信息产业的根本动力，也是推 动m t s 发展的动力。m i s 将朝着更利于用户获取信息的方向发展。 1 1 2 管理信息系统开发的关键技术 m i s 的开发是一门多学科交叉的课程，涉及管理科学、运筹学与计算机科 学等多门学科，又随着网络、数据库、软件工程和超文本技术的发展而发展， 并且在不断的深化。目前，企业的管理信息系统开发研究工作已大大发展，其 关键技术主要有需求分析、数据库设计、安全性设计等。 1 1 2 1 需求分析方法 m i s 的需求具有涉及领域多、范围广、复杂、多变等特点。开发人员首先需 要从复杂的现实世界信息中提取、确定系统的边界，即完成对系统需求的分析。 早期，由于使用人员对计算机了解不多，加上软硬件水平很低，所以人们对m i s 的要求不高，关注的焦点不是m i s 开发中的需求分析，而是把焦点聚集在需求 分析之后的开发上( 如某种界面、菜单、查询方法及编程技巧等的实现) 。随着 软硬件水平的提高以及丌发和应用深入，对m i s 的需求分析逐渐成为人们关注 的焦点。事实说明，大部分m i s 失败的原因最终是由于由需求分析产生的问题 引起的。 为了保证开发的质量及效率，科研人员提出了多种开发方法“”( 如结构化 法、原型法、面向对象法、计算机辅助设计法等) ，但是优秀的丁i ：发方法并不意 味着能带来成功的结果。需求制定过程中，丌发人员必须建立需求分析制定原 西北工业大学硕士论文第一章引言 战略竞优、提高效益和效率为目的，支持企业高层决策、中层控制、基层运作 的集成化的人机系统。 m i s 主要经历了以f 几个发展阶段“： 2 0 世纪7 0 年代初，随着“信息经济”时代的到来，训算机作为组织机构和 企事业管理领域的工具，其主要是译一的人一一机系统，功能简单、效率低， 刘管理的作用有限。 2 0 世纪8 0 年代，计算机网绍和通讯技术的发展，m i s 也进入信息资源管理 时期，其主要特征是：涉及信息活动的各种要素( 信息，信息生产者信息技 术，信息用户等) 均被作为信息资源的要素而纳入管理的范畴。世界发达国家 已建立了完善、先进的m t s ，并且发挥着巨大的作用。我国是2 0 世纪9 0 年代 初大力发展m i s 的。 总之，人们之所以要进行信息管理，根本原因就在于要满足用户对信息的 要求。对于信息需求的不断增长和变化，是推动信息产业的根本动力，也是推 动m i $ 发展的动力。m s 将朝着更利于用户获取信息的方向发展。 1 1 2 管理信息系统开发的关键技术 m i $ 的开发是- - f 多学科交叉的课程，涉及管理科学、运筹学与计算机科 学等多门学科，又随着网络、数据库、软件工程和超文本技术的发展而发展， 并日存不断的深化。目前，企业的管理信息系统开发研究工作已大大发展，其 关键技术主要有需求分析、数据库设计、安全性设计等。 1 1 2 1 需求分析方法 m i s 的需求具有涉及领域多、范围广、复杂、多变等特点。开发人员首先需 要从复杂的现实世界信息中提取、确定系统的边界，即完成对系统需求的分析。 早期，由于使用人员对计算机了解不多，加上软硬件水平很低，所以人们对m i s 的要求不高，关注的焦点不是m i s 开发中的需求分析，而是把焦点聚集在需求 分析之后的开发上( 如某种界面、菜单、查询方法及编程技巧等的实现) 。随着 软硬件水平的提高以及丌发和应用深入，对m i s 的需求分析逐渐成为人们关注 的焦点。事实说明，大部分m i s 失败的原因最终是由于由需求分析产生的问题 引起的。 为了保证开发的质量及效率，科研人员提出了多种开发方法“( 如结构化 法、原型法、面向对象法、计算机辅助设讨法等) ，但是优秀的7 i ：发方法并小意 昧着能带来成功的结果。需求制定过程中，_ 丌发人员必须建立需求分析制定原 昧着能带束成功的结果。需求制定过程中，_ 丌发人员必须建立需求分析制定原 西北工业大学硕士论文 第一章引言 则，根据实际情况，灵活采用多种分析方法，提取用户需求，并充分与用户配 合，才能取得较好的效果。 1 1 2 2 数据库设计 m i s 的核心技术是数据库。如何将现实世界的信息模型转化为数据库能够 处理的数据模型，是m i s 开发中的另一个重要工作，同时也是一项困难的工作。 一方面，数据模型要能充分的表达信息模型对现实世界的反映，另一方面，数 据模型又耍满足数据库系统对数据的处理要求，一种普遍的方法是先产生一个 中间模型：概念模型。开发人员必须考虑多种约束，处理好信息模型与概念模 型，概念模型与数据模型的转换关系，为后续开发做好准备。数据库的合理性 与否直接关系影响着系统性能，是衡量m i s 开发工作好坏的指标之一“o 3 。 1 1 2 3 安全性 m i s 的安全性分为系统的安全性和数据的安全性“3 1 。 1 系统的安全性 一个部门和企业的m i s 系统，管理其主要信息，系统的安全性是其首要问 题。系统通过利用网络操作系统提供的入网安全机制、后台数据库的安全机制、 应用系统的安全机制，有效的防止非法用户对系统的操作和利用，从而达到保 密的作用。 2 数据的安全性 多用户系统设计的一个难点就是对数据共享冲突的有效处理当多个用户 同时操作一个数据库时易导致冲突。在开发数据库系统时必须选择合适的后台 数据库，采用合适、有效的处理策略，以确保数据处理的可靠性。 1 2 分布式管理系统概述 分布式数据库系统( d d m a s ) 的研究始于2 0 世纪7 0 年代中期，迄今已近 3 0 年了，其基本问题的提出和研究及国际上具代表性的先驱研究计划的实施和 相应的原型系统的研究则重要集中在前l o 年。至2 0 世纪8 0 年代中后期，d d b m s 领域的工作已取得了突破性进展：许多基本问题被提出来并获得解决：提出了 一系列新的概念、新的方法和新的技术；一批原型系统已经研制成功并获得了 相当的经验：一些产品正在试制或已经退出。总之一句话，此时d d m a s 的技术 已经基本成熟，其产品化的时代已经到来。但是原型系统的研制成功距离真f 实用的产品系列的退出还有一段相当长的路要走。一般来说，研究工作要比实 西北工业大学硕士论文 第一章引言 际系统的应用超前大约1 0 年。例如早在2 0 世纪7 0 年代木8 0 年代初就已经提 出并解决的分布式数据库系统中的两阶段提交协议即2 p c 协议，它在市场上占 第一位的数据库管理系统o r a c l e 中直至1 9 9 2 年的第六版才予以实现。对于产 品来说，首要考虑的是系统的可靠性、安全性、效率以及复杂多变的市场因素。 分布式管理系统具有如下特征“8 1 ： ( 1 ) 结点透明性。不同结点上的各个用户所面对的是逻辑上统一的同个 分布式数据库。数据分布和事务的分布式加工对全局用户透明，亦即每个全局 用户都感觉整个数据库在他所在的结点上。 ( 2 ) 两种体系结构。存在两大类d d b m s 体系结构：同构的和异构的。所谓 同构的指各结点系统的数据模型是相同的，否则称为异构的。 ( 3 ) 结点自主性。分布式数据库系统中存在两基控制：全局控制和局部控 制。不同的系统根据不同的设计原则，这两级控制的程度各不相同。 ( 4 ) 目录结构。大多数d d b m s 都支持全局目录，这是一种面向数据对象的 目录结构，它对全d d b 进行全局控制。另一种是分布式目录结构，各结点将它 愿提供给d d b 共享的数据通知其他结点，然后其他结点上的各用户将要用的数 据记入他自己的目录中，这是一种面向对象的目录结构。 ( 5 ) 数据分片。关系可能太太大而不够灵活，需将关系分割称之为关系分 片，可分为水平分片和垂直分片。 ( 6 ) 副本。d d b 支持副本的目的在于：一是为了提高效率，二是为了数据 安全，即保证数据的可用性。一个数据对象在不同结点或同结点有若于份拷 贝，他们对用户是透明的。 ( 7 ) 优化。优化可分为局部优化和全局优化。局部优化采用的技术就是通 常集中式d b m s 的代数优化和非代数优化。全局优化则涉及通讯费用，包括发送 一条消息的费用等。在设计优化算法的目标函数时可以有两种选择：一种是以 总时间作为优化准则，另一种是以响应时间作为优化准则。 ( 8 ) 数据模型。绝大多数d d b m s 都是关系型的，关系特别适宜于分布。 ( 9 ) 并发控制。目前共有封锁、时戳和乐观三种并发控制技术，大多数 d d b m s 都采用封锁方法。 ( 1 0 ) 死锁。存在死锁预防、死锁避免和恢复以及超时等方法。 ( 1 1 ) 解释及编译。绑定的早晚涉及系统的效率，编译时的早绑定可以提高 执行效率，特别是对于多次重复执行的查询其效率的改善最大。 ( 1 2 ) 网络拓扑。各种算法和各个原型系统中考虑了各种网络拓扑。 ( 1 3 ) 关系运算。并非所有系统都支持完全的关系运算。 4 西二 h z - , j k 大学硕士论文 第一章引言 ( 1 4 ) 恢复与可靠性，数据的可用性。恢复通常分为两级：局部恢复和全局 恢复。恢复和事务处理包括并发控制有密切的联系，不同的事务处理协议其恢 复策略也不同。 根据不同的透明度，d d b m s 的体系结构不同，复杂程度也不同。 1 3 论文研究背景及其研究内容 1 3 1 论文研究背景及意义 经调查，目前各高校教材发行系统主要有三种：一是教育部开发的教学管 理软件( 其中一部分是教材发行系统) ；二是由软件商丌发的教材管理软件；三 是各高校教材科自行开发的管理系统。教育部开发的教学管理软件功能强大但 由于其通用性强，没有二次开发功能，不实用；软件商开发的教材发行系统( 如 广智图书软件) 已经具备网络化的特点，但还是不能跟高校的具体实际结合起 来。这两者还有一个共性就是价格昂贵，一般的学校都不愿购买，而由各校自 行开发的教材发行系统基本以单机版为主，不能满足多校区或办公地点分散的 要求。 目前，对教材资料的管理主要采用手工管理，部分采用v i s u a lf o x p r o 、 p a r a d o x 的数据库直接进行管理，没有现成的管理信息系统，主要存在以下几 个问题： ( 1 ) 实时性不好，不能及时进行交流。由于不同的资料管理员与各资料点 及不同的教材科部门之问需要频繁的交流大量的信息，并且对实时性要求很高， 手工管理难以达到要求，经常存在信息丢失，延误等现象。即使采用了v is u a l f o x p r o 、p a r a d o x 的库表进行管理，但只限于教材科管理组内部的单机上应用， 不能与相关部门及时进行交流。 ( 2 ) 工作强度大。由于教材种类繁多，随时都可能添加新的信息，造成了 非常庞大的数据量，极大的加重了手工管理的工作强度。 ( 3 ) 达不到安全性要求，保密性不好。由于使用者身份较多、较复杂，使 得手工管理难以达到对数据安全性的要求。以前的v i s u mf o x p r o 、p a r a d o x 没 有安全性管理，达不到保密要求。 ( 4 ) 统计、报表和分析工作繁琐。管理人员需要从大量的历史数据中作出 各种内容、形式的统计、分祈和报表，以进行工作中的决策分析。这是手工管 理无法实现的。即使采用了v i s u a lf o x p r o 、p a r a d o x 的库表直接进行管理，但 其是直接在v i s u a lf o x p r o 、p a r a d o x 的环境下进行数据录入、删除等操作，每 西北工业大学硕士论文 簦二主! l 主 没有常用的报表固定格式，实现报表实现一项功能均需要用s q l 语句来实现 统计非常困难。 近年来，全国有二百三十余所大学由原五百五十余所大学合并而成，均具 有两个以上的校区，还有相当一部分学校在扩建新校区。对于具有多个校区的 大学需要在每个校区设分库，多校区和多办公地点的现状要求采用分布式教材 管理系统以提高工作效率，节约人力和物力资源。 随着教材供应的非计划性增强，教材科的服务与经营性增强，对教材管理 系统提出了管理与经营水平更高、功能更完善的要求。根据当前教学改革的要 求，各专业都有自身特点的教育要求，各院系不同专业与教材科之间，读者与 教材科之间的信息化交互日益增强，因此需要实现信息共享，建立一个分布式 教材管理系统。 经过详细调研和分析后认为，对于目前大学教材管理现状，采用分布式教 材管理系统可以取得良好的结果。一方面，利用计算机网络传输数据有灵敏、 快捷、准确的特点，能在系统的各个用户之间快捷准确的传递信息，减少人为 的延迟，保证管理人员对其他工作领域信息实时的掌握与了解；另方面，利 用m i s 强大的信息管理功能，可以帮助管理人员完成其范畴内的管理工作，能 显著减轻因大数据量给工作人员带来的高负荷，便于信息的存储、查询和处理。 概括的说，需要为使用单位搭建一个集成的信息平台，满足各管理人员内部管 理工作以及外部信息交流的需要，从而实现教材管理工作各方面的需求。经过 调研分析，并结合单位需求和经济承受能力等，决定采用基于c s 的方法，在 教材科内部建立局域网，实现内部信息的充分利用。数据库系统采用s o l2 0 0 0 s e r v e r ，利用其安全性、开放性、兼容性和可维护性；用c + + b u i l d e r6 作前台 开发工具，能够做出良好的用户交互界面；用d c o m 技术实现界面与数据库的连 接。服务器端采用w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r ，客户端采用w i n d o w s9 8 w i n d o w s2 0 0 0 ， 浏览器选用i e 5 0 。 本文是以建立教材科网络数据库为研究内容的，该课题的使用方为各个大 学教材科。目前各大学使用的数据库大部分是单机版的，然而单机版的数据库 使用很不方便，例如：当一个部门的数据已经改变了，而其他的部门由于并没 有不能第一时间得到新的数据就有可能造成时间上的浪费以及人力物力上的浪 费。所以，建立一个网络数据库是非常必要且急需的。 为了统一教材科教材数据库的基本内容与格式，给购买方及管理方提供数 据信息、存储和处理各种数据，并对这些数据进行分类，建立一个网络数据库 管理系统以便于更方便的查询人们所需的各种数据，使零散的数据更系统化。 6 西北工业大学硕士论文 第一章引言 浚系统可以提高 ：作效率，提高企业的效益和市场竞争力。为了保护数据库安 全，限制用户对数据的操作权限，可将该系统的用户可分为三大类：a 查询 用户组；组中用户仅对数据库中的各个表具有查询权限。b 操作用户组；此组 用户有对数掘库中的数据进行查询、删除、修改、插入、存储等权利。c ，系统 管理员；此组用户可对数据库进行任何操作。如：具有数据库对象定义、数据 操作、系统维护等所有权利。 1 3 。2 论文内容 论文结合当前教材发行管理的特点，并适应未来教材管理的需要，开发一 套基于c s 技术的分布式教材管理系统。系统设计成数据层、业务层、客户层 三个结构。该系统具有高效、安全以及操作简便等特点，具有良好的安全性以 及可移植能力。此外系统必须有用户认证机制，所以需要有应用服务器负责与 数据库服务器相连接，将数据传递给客户机。这样，客户机仅与应用层相连， 确保了数据安全性，也有利于提高查询效率。 本论文内容作如下安排： 第一章引言。介绍管理信息系统的发展历程，对分布式教材管理系统采用 的关键技术及体系结构作详细介绍。 第二章需求分析。对“分布式教材管理系统”进行详细的需求分析，并对 系统的性能安全、保密、可移植性问题分别予以讨论。 第三章分布式数据库系统设计。介绍数据库结构的发展历程和系统采用的 c s 体系结构，讨论系统中数据库设计关键技术，并对后台数据库设计作简要 说明。 第四章分布式数据传输研究。详细讨论分布式数据库数据传输通信方式、 传输格式、打包和解码等关键技术，并以书目信息为例作出简要澄明。 第五章教材管理系统的开发与实现。介绍分布式教材管理系统的开发，详 细说明软件的各个模块。 第六章工作总结及进一步工作展望。总结论文主要研究成果，对下一步的 工作进行展望。 西北工业大学硕士论文第二章系统需求分析 第二章系统需求分析 2 1 需求分析综述 需求分析，就是对如下进行说明：用户解决问题或达到某种目标所需的条 件或权能；系统或系统部件要满足合同、标准、规范或其他规定文档所需具有 的条件或权能。简单况，需求分析就是开发者和使用者对要开发、实现的产品要 达成的共识。需求分析是进行系统开发的第一步，需求分析主要是收集、文档化 用户对m i s 的真f 的、实际的需求。m i s 的最终使用者是用户，系统能否充分满 足用户对系统功能的期望，是系统开发成败的关键。因此，需求分析在m i s 的整 个开发过程中起着极为重要的作用。 在系统开发初期，用户对系统提出的需求，可能是非常具体的，也可能是十 分模糊的：可能是当前迫切的需要，也可能是对未来的期望。总的来说，初期用 户需求是不完全确定的，不系统的，多方面而又杂乱的，并且可能随着需求分析 的展开而发生变化。这些都提高了需求分析的复杂性和难度。开发人员在需求分 析阶段必须充分调研，系统地理解用户对系统的真正要求。 m i s 是一个复杂的计算机应用系统。在m i s 需求分析时，对系统作适当的分 解，有利于控制系统的复杂性。m i s 需求分析的层次方法，规定了各个层次的划 分原则，建立了相应的规格说明工具。需求分析是m i s 开发的第一阶段。系统开 发者需要对现有系统进行详细的调查分析工作，根据现实环境和系统需求分析 的结果，建立需求的规格说明( s p e c i f i c a t i o n s ) 。一方面，有利于系统开发者理 解应用领域的相关知识和用户需求：另一方面，作为一个用户与系统开发者的公 共框架，有利于用户和系统开发者之间进行交流。因而，需求规格说明是需求分 析工作的核心部分。 m i s 是一个复杂的系统，它同样表现出系统的基本特征“1 ：整体性、目的 性、关联性和层次性。由于m i s 的复杂性，只用一个层次、一种规格说明工具不 足以表达m i s 内部的复杂关系。对系统作适当的分解，有利于控制系统的复杂 性。同时，分解后的子问题也有利于系统的重用。对于不同层次所得到的需求分 析结果，需采用不同规格说明工具加以描述。 m i s 需求分析的层次方法采用系统分析的思想，从上到下逐步分解，从而完 成整个系统的需求分析工作。整个需求分析分三个层次进行“1 ”1 ，如图2 1 所示。 三层的关系是：下一层分析都是在上一层分析的基础上进行的。下。层分析结果 西北工业大学硕士论文第二章系统需求分析 需要时又可以对上层结果进行修改和扩充。 下面具体说明三个层次的划分以及相应规格说明工具。 第一层，信息关联分析 这一层分析的任务，以整个系统为分析对象，按部门对系统进行自然划分， 定义系统的边界、系统与外部的信息联系和系统内部各部门之f l i j 的信息联系。 在实际系统中，信息处理总是归属于某个部门，按部门进行分解是自然而然的事 情。开始分析的时候，可以按现有部门为基准进行。只有充分了解了现有系统是 怎样做的，才能作进一步的改进，否则，改进也就没有了基础。 第屡 第二层 第三层 图2 1 需求分析三个层次 第二层，对象关系分析 这一层分析的任务，是在信息关联图的基础上，通过识别系统中的信息处 理点，对每个部门作进一步划分，以描述出组织中信息的传递关系和信息引用关 系。首先定义对象，所谓对象是由一组数据与作用于这些数据上的一组方法所构 成。我们用对象来描述信息系统中的每个信息处理点。信息处理点是一个与管 理工作相联系的概念。信息处理点的设置是为了满足管理工作的需要，是由管理 要求所决定的。所有信息处理点连接起来，组成特定组织的信息系统结构。用对 象概念来说，就构成了组织的对象关系图。它反映了信息系统的一种逻辑模型。 9 西4 k , t - 业大学硕士论文 第二章系统需求分析 信息处理点实现了信息系统的第二次划分。在这些信息处理点上。有些信息可以 用计算机来处理，有些只能用手工处理，取决于这个信息处理点上信息结构化程 度。在需求分析时，都必须把它们表达出来。现在可能要手工处理。当结构化程 度提高时，就可以转为用计算机来处理。 根据管理信息系统特点，我们把对象分为四种类型： 第一种，为输入对象。表示进入系统的信息实体。 第二种，为输出对象。表示从系统中流出的信息实体。输入对象和输出对象 是系统与外部环境进行联系的接口。 第三种，为事件对象。表示某个信息处理点上的处理。 第四种，为实体对象。表示物理存在的实体。对象关系图的符号如图2 2 所示。 对象名 数据 方法i 方法n 对象 图2 2 对象关系图符号 数据引用 数据传递表示按管理要求而进行的各种数据的传递关系：数据引用表示当 某个对象处理时，要引用另一个对象的数据，数据引用实现数据的共享。 第三层，对象内部分析 一个对象对应一个信息处理点，代表输入、处理和输出的关系，是一个黑箱。 对象本身并没有表示需要什么数据、什么方法以及如何使用方法。因而，需要进 一步划分对象内部关系。对象内部分析的任务，是在对象关系图的基础上，确定 每个对象内部的数据和方法。对象内部采用对象语言表示。 1 对象o b j e c t ：对象名 对象描述子旬 对象描述子句：属性表：方法表： 西北工业大学硕士论文 第二章系统需求分析 2 属性a t t r i b u t e ：属性结构 属性结构：属性名 类型，长度，性质) 属性的性质可分为常量、自动产生量、导出量、引用量和一般量五种。 以上这些均说明需求分析是一个极为复杂和有难度的部分。所以就要求丌 发人员在需求分析阶段必须充分调研，系统的理解用户对系统的真正要求。 运用了上面的方法，开发人员在数据信息系统的需求工作中，采用了图2 3 所示的工作流程。 图2 3 需求分析工作流程 图2 3 中的各个工作阶段内容如下： ( 1 ) 问题主题的确定：在需求分析中，问题主题指的是数据库系统所涉及的、 西北工业大学硕士论文 第二章系统需求分析 需要研究和分析的问题、领域或方法。通常，数据库的需求只是问题主 体的一个子集，必须在需求分析中将数据库需求外的内容剔除。 ( 2 ) 需求分析输入信息的确定：需求分析的输入是用户提出的对系统的各种 要求，其中有些是合理的、必须的，是数据库开发的目标，有些是重复 的，有些是经过一定变换可由系统满足的，有些是系统目前无法满足的， 还有些是无意义的，没有价值的。 ( 3 )需求分析输入信息的处理：采用各种方法，将输入信息系统化、条理化、 模块化，并转化为对系统硬件、软件上的需求。这是需求分析的关键。 ( 4 ) 需求分析输出信息的确定：通过处理部分，输出完整的用户需求，并整 理成各种类型的资料。 ( 5 ) 用户反馈：一方面，将需求分析的输出提交用户验收，接受用户的各种 补充要求和建议；另方面，由开发人员考虑系统实施是否可行。 数据库需求制定中要始终树立起全面、深入、发展的原则。全面是指考察 数据库管理的信息是否全面：深入是指对信息的内容、结构、含义等的分析和 认识；发展是指信息未来发展变化的预测。需求分析应该能预见信息的发展规 律，否则就会缩短软件的使用寿命。 2 2 需求分析 2 2 1 l s 系统的需求 如自酉所述，在m i s 的分析和设计中，问题主体指的是m i s 系统所涉及的、需要 研究和分析的问题，领域或方法。但是，不是问题主体的每一部分都会成为m i s 系统的一部分。问题主体中，应包含在m i s 系统中的那一部分就叫做m i s 的需求。 通常来说，当m i s 系统的通用性越强，其需求与问题主体则越统一，反之亦然。 “分布式教材管理系统”涉及教材的归档、买入、售出和作废等方面的管理，需 求分析过程中开发人员参考了部分相关的优秀商用产品，通过了解其产品性能， 熟悉相关领域的管理工作，并有助于发现用户未提出的、但却需要的潜在需求， 也可以剔除出实际上对用户没有意义的需求。 一个商用的企业管理软件需求分析的重点在于对不同的企业在生产管理方 面共有的需求的提取“，而“分布式教材管理系统”则具体针对西北工业大学教 材科的工作情况、管理特点来设计的，比较而言，它更加适合该单位的实际工作 情况。 西北工业大学硕士论文 第二章系统需求分析 2 2 2 功能需求分析 教材管理系统涉及信息量巨大，各信息之间存在着密切关系，归纳起来，主 要分为三大部分：教材管理、售书管理和财务管理。教材管理中涉及的部门分布 于不同位置，各校区、各销售网点和出版社之间需要共同协调，保持数据一致性， 同时要保证各部门能够及时获取所需的信息。 该软件系统划分为七个模块： 1 系统维护模块 对整个软件系统进行维护，包括用户的权限设置，数据库备份等。主要负责 用户管理和保证数据库中各个数据的一致性，数据的完整性，在数掘录入时限定 录入格式，保证数据录入的f 确性。在数据库的底层对各种项目类型的表进行权 限的划分和查询、插入、删除、修改等操作的设定。 2 用书计划模块 对学校各学院、各班级教材用书进行规划。根掘各院系填报的教材使用计划 经负责教材计划的工作人员核准确认后，系统自动尘成学生用书计划表。根据该 表，可以查询某一班数的学生使用哪些教材或者某一教材有哪些班级使用。使得 工作人员和读者能根据自己的需求高效地查询有关信息。 3 订购计划模块 订购教材及零售书籍。根据教材使用的信息、班级信息以及库存的信息，自 动生成一个订购参考计划表，通过该表，管理者可以明确每种教材的需购数量， 然后根据以往的销售情况进行修改，最终得出切实可行的订购计划表。 4 入库管理模块 教材入库管理。操作员在该模块中对入库教材的各项基本信息进行录入，包 括书号、书名、作者、出版社、定价、数量、进货折扣、供货单位、进货日期等， 由于不同时期教材的进货折扣可能不同，因而需要在数据录入完毕后，系统能自 动根据原有库存信息和追加的信息算出一个全新的库存折扣。 5 库存管理模块 对库房教材及其他书籍进行管理。库存的管理需要实现以下几个方面的功 能：查询、修改、删除、退货、报废处理、打印等。对于查询要求实用、方便， 可以按照库存的各项基本信息进行查询，同时各项基本信息又可以按关键字查 询。修改和删除的功能必须有权限设置，只能由管理员和操作员进行操作，修改 是为了纠错，删除是要对过时和无用的信息进行处理。退货是指集中销售结束后 把多余的教材退回供应商的处理。报废是指对库存中无用又不能作退货处理的教 西北工业大学硕士论文 第二章系统需求分析 材的处理。 6 教材发售模块 包括教材领用、书籍批量发售、书籍零售三部分。教材领用是指学生以班级 为单位领教材和教师根据使用计划领书；书籍批量发售是指对本校以外的用书单 位或个人批量销售的管理；书籍零售是指个人零星购买书的管理。每项管理都要 做到操作简单，并具有强大的统计功能，能够按单本书、出版社、供应商等信息 进行响应的统计。 7 网络通讯模块 实现各结点直接网络通讯和数掘处理。满足处于不同结点的用户相互通讯要 求，为结点上用户通过提供要求的库存书籍情况。各院系老师通过网络上报教材 计划。管理员通过网络对各结点销售情况、书籍库存情况进行查阅，并控制各结 点用户权限。 上述功能模块经过用户问卷调查、比较分析得到。参照类似商业软件功能， 接受用户的各种补充要求和建议，符合教材管理系统的要求。 2 2 3 性能要求 根据用户的实际情况，该系统应可以满足以下性能需求： 1 可满足2 0 位管理员同时登录操作。 2 局域网应满足1 0 0 m b p s 数据流量要求。 3 数据库服务器要有合适的响应时间，从l 万条记录中检索、插入单条 记录即时排序均在秒级时间以内( 网络环境) 。 4 自动数据备份，在遇到不可预见性故障后能迅速及时恢复。 2 2 4 保密性 要求该系统有充分的数据加密措施，必须保证整个系统有较强的抵御黑客 攻击的能力。必须建立一套坚实的用户系统，实行用户分级( 与对应的文件分级 协调一致) 、口令管理和备份制度。档案资料数据的修改和删除只能在指定终端 由专门人员操作。对进入者身份、工作内容和时间自动登记并保存。 2 2 5 完整性和安全性 数据库的安全性管理功能是根据用户的权限，限制用户对数据访问的范围。 数据库的完整性是指数据的正确性和相容性，以防止不符合语义的错误信息的 输入、输出。一致性、完整性约束主要是对数据值的约束和对数据之间的联系 的约束。对值的约束是对数据的取值类型、长度、范围、精度、缺省值、非空、 西北工业大荦硕士论文 第二章系统需求分析 码、格式等的约定；对联系的约束是基于机构化的关系之问具有的各种联系， 关系的属性之间也可以有约束条件，如外键约束等。 数据的采集和信息表达必须按数据采集规范执行。同类数据录入采用固定 和统一格式。数据来源渠道统一，减少或增加纪录内容以及更改信息表示方式 和符号必须经过批准，并且不得由此引起混乱和影响系统功能的实现。每次录 入新的数据必须输出数据录入处理报表，一方面向有关单位反馈信息，另一方 面利于系统数据维护。 2 2 6 延续性与可移植性 要求系统可以从目前的数据导入以便用户可延续工作。另外，后续开发的 版本和本版本可以无缝连接。系统可方便地从当前位置移植到新位置。允许管 理员管理系统设鬣。 2 3 小结 本章对分布式教材管理系统需求作详细分析，主要内容如下： 1 简单阐明需求分析的目标、概念和一般方法。 2 依据需求分析基本理论和方法，广泛听取用户要求，结合实施可行性 考虑，对系统进行了详细的需求分析，划分出系统的功能模块，对各功能模块 作出详细说明。 3 对系统性能、保密性、安全性和可移植性等问题作出简要阐述。 需求分析是系统设计和开发的第一步。经过和现有商用软件对比分析，调 研分布式教材管理的实际需求，并和用户进行反复沟通，得到基本的功能需求 和性能要求，功能需求是下一步系统分析设计的前提和基础，下一章将着重讨 论分布式教材管理系统的数据库设计。 西北工业大学硕士论文 第三章分布式数据库系统设计 第三章分布式数据库系统设计 3 1 分布式数据库技术发展概述 m i s 的主要任务是通过大量的数掘获取管理所需要的信息，这就必须存储 和管理大量的数据。一个良好的数掘组织结构和数据库，使整个系统都可以迅 速、方便、准确地调用和管理所需的数据，这是衡量m i s 开发工作好坏的主要 指标之一。因此数据库设计是建立m i s 的核心和基础，它主要负责信