（交通信息工程及控制专业论文）基于BS结构的教务管理信息系统分析与设计.pdf

a n a l y s i sa n dd e s i g no ft e a c h i n ga f f a i r sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nb s s t r u c t u r e ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：z h a ol i y a n s u p e r v i s o r ：p r o f l i uk o n g c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 脚8删5 舢2m a乃 舢1舢y 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：趣丽牺2 d f 9 年易月7 9 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：越丽劫 锄签名：训i 易 2 汐矿年易月矿日 2 d 扣年b 月i o 日 摘要 随着学校办学规模的扩大和教育体制的不断改革，教务管理工作量和复杂度也随之 增加，再加上计算机网络技术的迅猛发展，使得教务管理工作的自动化和网络化势在必 行。长安大学附属中学也处于大洪流之中，因此迫切需要开发一套适应本校日常管理的 教务管理信息系统。 本系统主要面向长安大学附属中学的教务工作管理者、教职员工及学生，目的在于 开发一套完整的基于b s 体系结构的教务管理信息系统，适应新形势下中学教务管理工 作的需要，最大限度的实现学生信息共享，教导处和教务处信息的在线管理，真正实现 教务管理网络化、信息化、自动化和规范化。 本系统基于w i n d o w s 平台，采用s y b a s e 电子商务解决方案，选用p o w e r b u i l d e r 作 为前端开发工具，e a s e r v e r 作为应用服务器，s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库服务器。本 文首先分析了c s 体系结构和b s 体系结构的优缺点并进行了比较，结合系统实际开发 需求采用了b s 体系结构，并在此基础上对开发工具进行了选择。然后在开发方案和工 具已确定的基础上，根据系统的需求和设计目标，分析了系统总体结构功能，重点介绍 了各模块的具体功能。接着对系统数据库的设计进行了详细介绍，并举例加以说明。最 后，简单介绍了系统潜在的安全威胁，重点介绍了系统中所采取的安全措施和使用的关 键技术。 关键词：管理信息系统、b s 体系结构、s y b a s e a b s t r a c t w i t ht h ee x p a n s i o no ft h es c h o o ls c a l ea n dt h ec o n t i n u i n gr e f o r mo ft h ee d u c a t i o n a l s y s t e m ，t h ew o r k l o a da n dc o m p l e x i t yo ft e a c h i n ga f f a i r sh a v ei n c r e a s e d ，c o u p l e dw i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e rn e t w o r k ，t h o s em a k et h em a n a g e m e n to ft e a c h i n ga f f a i r s i s i m p e r a t i v ei nt h ea u t o m a t i o na n dn e t w o r k i n g t h eh i g hs c h o o la t t a c h e d t o c h a n g a l l u n i v e r s i t yi sa l s oi nt h i ss i t u a t i o n , s oi t i sn e e dt od e v e l o pat e a c h i n ga f f a i r sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mt oa d a p tt ot h ed a i l ym a n a g e m e n t t h i ss y s t e mi s d e v e l o p e df o rt h em a n a g e r s ，t e a c h e r sa n ds t u d e n t s t h ep u r p o s ei s t o o b t a i naf u l lt e a c h i n ga f f a i r sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nb ss t r u c t u r et os h a r e t h ei n f o r m a t i o no fs t u d e n t sf u l l ya n dr e a l i z et h em a n a g e m e n to ft h ei n f o r m a t i o no ft h e g u i d a n c eo f f i c ea n dt h er e g i s t r yo n l i n e t h e r e f o r e ，i tc a nr e a l i z et h em a n a g e m e n t o ft e a c h i n g a f f a i r si nn e t w o r k i n g ，i n f o r m a t i o n i z a t i o n ，a u t o m a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o nt r u l yu n d e rt h en e w s i t u a t i o n b a s e do nt h ew i n d o w sp l a t f o r m ，t h es y s t e ma d o p t ss y b a s ee b u s i n e s ss o l u t i o na n du s e s p o w e r b u i l d e ra st h ef r o n t e n dd e v e l o p m e n tt 0 0 1 a tt h es a m et i m e ，i tc h o o s e se a s e r v e ra st h e a p p l i c a t i o ns e r v e ra n du s e ss q ls e r v e r2 0 0 0a st h e d a t a b a s es e r v e r t h i sp a p e rf i r s t a n a l y s e sa n dc o m p a r e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ec ss t r u c t u r ea n dt h e b s s t r u c t u r e ，c o n f i r m st h eb ss t r u c t u r ed e v e l o p m e n tp a r e ma c c o r d i n gt o t h ea c t u a ln e e do f s y s t e md e v e l o p m e n t ，a n d o nt h i sb a s i s ，c h o o s e ss o m ep r o p e rd e v e l o p m e n tt o o l s t h e n ， a c c o r d i n gt ot h es e l e c t i o no fd e v e l o p m e n tm e t h o d sa n dt h et o o l s ，a n d ，b a s e do nt h en e e d sa n d t h ed e s i g ng o a l so ft h es y s t e m ，t h ep a p e ra n a l y z e st h e o v e r a l ls t r u c t u r ef u n c t i o na n d e m p h a s i z e st h es p e c i f i cf u n c t i o n s o fe a c hm o d u l e n e x t ，t h ed e s i g no ft h ed a t a b a s ei s d e s c r i b e di nd e t a i l ，a n dm a k e ss o m ee x a m p l e s f i n a l l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ep o t e n t i a l s e c u r i t yt h r e a t so ft h es y s t e mb f i e f l y ，a n de m p h a s i z e st h es e c u r i t ym e a s u r e st a k e nb yt h e s y s t e ma n dt h ek e yt e c h n i q u e s 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 ；b ss t r u c t u r e ；s y b a s e i i 目录 第一章绪论1 1 1 引言l 1 2 教务管理信息系统发展及研究现状2 1 3 课题来源及研究背景3 1 4 所做的主要工作。4 1 5 论文结构安排5 1 6 本章小结。5 第二章系统实现方案的分析与选择。6 2 1 系统总体需求分析6 2 2 系统设计目标和原则一6 2 2 1 系统设计目标6 2 2 2 系统设计原则7 2 3 系统结构的选择7 2 3 1c s 体系结构。8 2 3 2b s 体系结构1 0 2 3 3c s 体系结构与b s 体系结构比较1 2 2 3 4 体系结构的选择。1 3 2 4 开发工具的选择1 3 2 4 1 前台开发工具- p o 、v e r b u i l d e r 1 3 2 4 2 应用服务器e a s e r v e r 1 4 2 4 3 数据库服务器s q ls e r v e r2 0 0 0 。1 5 2 4 4 系统运行环境。1 6 2 5 本章小结1 7 第三章系统的结构功能设计1 8 3 1 系统总体结构功能设计1 8 3 2 系统功能模块设计1 9 3 3 系统设计概念和执行流程2 0 3 4 各功能模块详细介绍2 2 3 4 1 基本数据管理。2 2 3 4 2 初中生信息管理2 3 3 4 3 高中生信息管理2 3 3 4 4 政教处信息管理2 4 3 3 5 教导处信息管理2 5 i i i 厂 i v 8 o 3 5 6 6 望 展献谢 与文结考 总参致 长安大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论弟一早珀下匕 计算机技术与网络技术的发展和普及，使得我们进入了信息化和数字化时代。而作 为科研和教学机构的学校，如何适应数字化信息化时代，是一个亟待解决问题。在这样 的背景下，很多学校相继建成了校园网，搭建了数字化教学平台，特别是教务管理信息 系统得到了很大的重视和普及，这在很大程度上提高了学校各级部门的教学管理水平、 质量和效率。 教务管理信息系统，能够在教育信息化理论的指导下，充分利用计算机技术和现代 信息技术，配置和管理教学相关信息资源，进行信息化教学管理，从而高效地达到既定 的管理目标或教学目标。其最终目的是实现教务管理工作的信息化、科学化、规范化和 辅助决策，使广大师生能够全面、有效、及时地了解掌握学校的各种信息及与自身密切 相关的信息，同时降低教务管理人员的劳动强度，提高工作效率。 在这里有一点不可否认，早期的基于c s ( c l i e n t s e r v e r ) 体系结构的教务管理信息系 统在实现上述目标中发挥出了巨大的作用，但随着学校规模的不断扩大，管理学生的层 次不断增多，教务管理的逻辑也日趋复杂，再加上网络技术的发展以及教学改革的深入， 它的各种弊端也突显出来。比如说跨平台性差、缺乏开发性，难以与i n t e r n e t 接轨、维 护升级不方便、系统资源冗余度大等问题。很显然，这种结构的管理系统已经逐渐跟不 上管理的要求了。 同时，随着i n t e m e t 技术的迅猛发展和w e b 数据库技术的兴起，基于 b s ( b r o w s e s e r v e r ) 体系结构的管理信息系统应运而生。它对基于c s 体系结构的管理信 息系统进行了补充和改进，以满足网络时代对信息管理的需求。在b s 体系结构的管理 信息系统中，客户端只需安装统一的浏览器软件，用户通过浏览器向分布在网络上的诸 多服务器发出请求，服务器接受浏览器的合法请求，并对请求进行处理，再将处理结果 返回到浏览器显示给客户。而其余一些工作，如对数据库的访问、数据操作、动态网页 的生成和应用程序的执行等，全部由w e b 服务器完成。如此，基于b s 体系结构的管 理信息系统大大简化了客户端负载，减少了系统升级维护的工作量和成本，一定程度上 提高了网络使用效率。又由于w i n d o w s 将浏览器技术植入操作系统内部，这种体系结 第一章绪论 己成为当今应用软件的首选体系结构【1 1 。 2 教务管理信息系统发展及研究现状 伴随信息技术的发展，教务管理系统的发展大致经历了两个阶段【2 - 5 】： 第一阶段为2 0 世纪8 0 年代到9 0 年代初期，教务管理信息系统以单机和独立的业 务系统为主体。这一时期计算机硬件价格开始降低，也是在这一时期，计算机开始进入 教育行业，为其在国内学校教务管理上的应用提供了有利条件。但这时的教务管理信息 系统的功能仅仅停留在使用计算机来完成日常教务管理工作中一些简单的、机械的事务 管理，功能几乎都处于相互独立状态，大量的数据都以独享方式存在，没有实现信息的 整合和共享。目前，国内还有很多高校的学籍学历电子注册管理系统仍处于这种模式之 下。 第二阶段为2 0 世纪9 0 年代中后期至今，教务管理信息系统以局域网和数据库为基 础。这当中又可分为两个阶段，前一阶段以小型局域网为基础，后一阶段就是以我们现 在所接触的大型互联网络为基础。在小型局域网形式中，每个部门都各自组建局域网， 局域网之间互不相连。每个工作站上都装有应用软件，各自负责相关系统的运行，导致 工作站负载过重，而服务器只是用来存储数据和文件及实现相关文件的打印，网络利用 率较低，这一阶段中不同部门之间的数据和信息资源得不到共享。在后一阶段中，随着 大型互联网络迅速崛起，网络数据库逐步普遍应用，人们逐渐意识到信息资源共享的重 要性。这时期教务管理信息系统的设计开始考虑不同部门之间数据共享和信息资源的流 动，建设时以开放性、交互性和共享性为原则，并以先进的计算机技术、信息技术和网 络技术为依托，目的在于建设一个安全可靠、信息共享、传输快速、分散处理、集中优 化的教务管理环境。这一阶段中，借助教务管理信息系统，教务管理工作的效率得到很 大的提高，以往总是出现的重复工作也逐渐得以避免。 但就目前国内高校使用的教务管理信息系统而言，大多采用的还是传统的基于小型 局域网的c s 体系结构，只是在某些分支上尝试使用基于b s 体系结构的管理软件。虽 说c s 体系结构的管理信息系统有诸多的缺点，但由于服务对象、应用范围的不同及管 理模式的差异，c s 体系结构与b s 体系结构的教务管理信息系统必将长期共存。 另一方面，国内教务管理信息系统的发展建设和应用水平还不是很高，在很多方面 都滞后于学校发展对信息管理技术的要求，并且也有它自身的一些特点【6 7 】： ( 1 ) 建设比较普遍。随着高校信息化的提出，学校纷纷开启了数字化校园的建设， 2 长安大学硕士学位论文 各级部门也都置办了计算机等相应设备，不同程度的开始了管理信息系统的建设。刚开 始时，普遍存在“重硬轻软”这种情况，但随着信息技术和网络技术的发展，已经由硬 件建设逐步向应用软件倾斜。 ( 2 ) 水平参差不齐。目前各学校使用的教务管理软件有专业软件公司开发的，也 有学校自己开发的，或由上级部门下发的；开发的应用软件类型也多种多样，有单机版 的，也有基于w e b 技术的。教务管理软件的水平参差不齐，但是能真正满足学校日常 教务管理需要，智能化的、可扩充的教务管理信息系统并不多见。 ( 3 ) 灵活性差，缺乏扩充性和开放性。目前大多数的教务管理软件都是针对学校 当前的管理和应用情况开发的，通常设计较为死板，对教育改革和技术发展变化的适应 性差，只要稍一变化，就会造成一些软件不能再长期使用甚至当前就不能再使用。 ( 4 ) 适合网上应用的教务管理信息系统较少。目前大多数教务管理信息系统的应 用局限在单机或小型局域网上，缺乏在大型网络( 如办公网、校园网、城域网、互联网) 上的应用。 ( 5 ) 缺乏一套完整的标准。主要是指缺乏管理信息标准和网上信息交换标准。由 于各学校的教务管理信息系统是根据各自的日常管理需求开发的，其中的信息没有采用 统一的标准，系统之间难以实现信息交流和数据交换；另一方面，要想通过网络实现不 同教育部门或教学单位之间的信息交流，需要一套完整的网上信息交换标准，目前由于 缺乏这样一个较为完善的规范，已在一定程度上影响了教育部门之间及教学单位之间的 网上信息的交流。 以上问题如得不到很好的解决，不仅会造成教育管理信息资源和各种人力、物力、 财力的巨大浪费，还会成为我国教育管理信息化工作健康发展的瓶颈。鉴于教育管理信 息化的重要性，教育部积极建立相关的规范和标准，于2 0 0 2 年9 月颁布了教育信息 化标准，并于2 0 0 7 年9 月颁布了中小学学生学籍信息化管理基本信息规范。当然 这些规范和标准都有待于在进一步的使用中加以完善。 1 3 课题来源及研究背景 长安大学附属中学是省高级标准化中学，共有教职工1 1 0 余人，2 7 个教学班， 在校学生1 3 0 0 余人。虽然人数规模比不上高校，但教务管理仍然很繁琐。每年都 有新生入学、老生毕业，以及其他各种人事变动；每学期的平时、期中、期末考试成绩 都需要分析，进行纵、横向比较，及时反馈学生学习情况；教师的教学质量要定期考核； 3 第一章绪论 教师及各管理部门领导每学期都需要填写教学计划以及教学总结等。如何有效地管理、 分析、处理这些信息，帮助学校了解教师的教学情况和学生相关情况，是教务信息管理 系统需要完成的功能。 在最原始的管理方式中，上述工作完全是靠人力手工完成的。举个简单例子，每次 考完试，任课教师总要忙上很长时间，先是要把分数填到一张自制表上，然后再进行人 工计算( 如平均分、及格率、优秀率等) ，还要编排名次等。这种管理方式不仅浪费时 间，而且出错率极高。随着计算机的普及，出现了人机作坊这种模式，如：用e x c e l 能 简单管理学生的学籍、成绩等，这当然也在一定程度上提高了工作效率。但管理难度比 较大，查找和修改学生的信息都比较麻烦，并且在操作过程中没有用户权限限制，任何 用户只要能打开计算机就能对数据任意修改，大大的降低了信息的安全可靠性，且此种 模式效率低，会造成人工的大量浪费。另外时间一长，将产生大量的独立文件和数据， 给查找、更新和维护都带来了很多困难【羽。 很显然，这种手工或半手工的管理方式，已经跟不上时代的要求，为了解决以上这 些问题，长安大学附属中学也曾购买过c s 体系结构的管理信息系统，确实一时减少了 很多的工作量，但该管理系统是在单机环境下运行的，不能实现远程办公，而且处理数 据规模有限，同步更新数据比较困难，升级维护不易，更重要的点是与学校目前的管 理方式存在一定的差异。 因此，长安大学附属中学结合本校的实际情况，确定要开发一套适合自身学校教务 管理的信息系统，充分利用已搭建的长安大学的校园网络，来实现学生信息、政教处信 息和教导处信息的在线管理，使管理人员和教职员工从繁重的手工业务中解脱出来，最 终实现信息共享、办公网络化、信息化、自动化和规范化。 1 4 所做的主要工作 本课题为长安大学附属中学校园信息化建设的一部分，作者作为课题参与者，主要 完成了以下工作： ( 1 ) 需求分析。首先从长安大学附属中学收集到相关资料，并与教务教学管理人 员进行沟通，了解到系统所需要完成的功能；然后整理相关资料，给出系统的功能、性 能和安全方面的需求分析。 ( 2 ) 系统开发模式和平台的选择。分析比较了c s 体系结构和b s 体系结构的优 缺点，根据系统的实际需要选择了相应的开发模式，并确定了相关的开发工具。 4 长安大学硕士学位论文 ( 3 ) 系统设计。根据用户需求，给出了系统结构功能设计的总体框架，并在此基 础上对系统的各功能模块进行了详细设计。 ( 4 ) 数据库的设计。将相关资料中的数据表格进行统计整理，分析出系统中所需 要的表、视图、触发器等数据库对象，以及各表之间的关系，合理的对表格拆分或合并， 利用p o w e r d e s i g n e r 建立相关模型，再转化为s q ls e r v e r 中的数据库。 ( 5 ) 安全策略设计。根据用户的职能，将用户划分为不同的角色，按不同的权限， 分配使用不同的功能。同时在数据库方面、开发工具方面、操作系统和网络方面都进行 了相关的安全方面的设计。 ( 6 ) 编写代码。根据系统划分的模块，利用d r e a m w e a v e r 来统一设计页面，并在 p o w e r b u i l d e r 中编写相关事件代码。为用户提供风格统一界面的同时，也能实现相应的 功能。在每个模块编写完成后，都进行相关功能的测试，并加以改进。 1 5 论文结构安排 本论文的内容安排如下： 第一章为绪论，主要介绍教务管理信息系统的发展历程、研究现状，课题的来源和 研究背景，作者所做的工作以及论文的内容结构安排。 第二章为系统实现方案的分析和选择，主要介绍了系统的总体需求，通过对c s 和 b s 体系结构的比较，选定本系统所采用的体系结构以及所使用的开发工具。 第三章为系统的结构功能设计，介绍了系统的总体结构功能设计，并详细介绍了系 统各功能模块所要实现的具体功能。 第四章为系统数据库设计，主要介绍了数据库设计的步骤，根据设计步骤举例说明 了系统数据库设计的过程，并详细介绍了系统数据库安全方面的设计。 第五章为系统安全设计和关键技术，主要介绍了系统在用户级、应用程序级、网络 级和操作系统级方面的安全措施及系统中所使用的关键技术。 然后是总结和展望，最后是参考文献和致谢。 1 6 本章小结 本章是论文的绪论部分，分析了教务管理信息系统的发展研究现状，概述了课题来 源及研究背景，以及作者所做的工作和论文的结构安排。 够科学，工作较繁重、容易出错、效率低下，而且不能及时实现数据信息共享。结合该 校的实际情况，系统设计的总体目标是充分利用已有的长安大学的校园网络，综合运用 现代计算机网络技术和数据库技术，开发出一套适合长安大学附属中学教务管理的信息 系统，最大限度的实现学生基本信息共享，实现政教处和教导处在线信息管理，实现办 公网络化、信息化、自动化和规范化。具体目标包括以下几个方面： ( 1 ) 信息共享。从教务管理工作的实际流程出发，将所有数据处理集成在一起， 真正实现数据共享和跨平台的信息资源访问。 ( 2 ) 界面美观。系统应具有友好美观的界面，并且界面风格要统一，不至于让用 6 长安大学硕士学位论文 户产生枯燥、跳变或不适应的感觉。 ( 3 ) 功能实用。符合该校的实际教务管理流程，能够真正帮助教务管理人员减轻 工作量，从而降低管理的难度和复杂度。 ( 4 ) 易于操作。要求操作简单，非计算机专业的使用人员不需要培训或者只需简 单地培训就能够熟练操作该系统。 ( 5 ) 安全可靠。系统应具有完善的安全体制，能够有效防止信息泄露和阻止对保 密信息的非法侵入，同时能够实现用户权限的设定和数据库的备份和恢复，保证整个管 理信息系统的安全可靠运行。 ( 6 ) 可扩充。系统应具有良好的扩充机制，在今后软硬件扩展升级时，能最大限 度的保护和利用现有的资源和数据，减少升级扩充的成本。 2 2 2 系统设计原则 考虑管理信息系统的技术特点，结合以上设计目标，系统在设计时应遵循以下几个 原则【8 - 9 】： ( 1 ) 先进性原则。计算机技术发展日新月异，这就要求系统在软硬件和开发技术 的选择上不但在目前要具有较高的水平，而且要使得系统在短期内不会被淘汰。 ( 2 ) 实用性原则。教务管理信息系统是为了解决日常教务管理中手工无法或难以 解决的问题，因此它必须满足日常教务管理需求，用户使用时能完成相应的本职工作。 ( 3 ) 可靠性原则。这就要求系统能够不间断的工作、可以维护并且具有较高的安 全性。即要求选用较安全的操作系统和数据库，通过严格的安全手段来防止数据被破坏 或者丢失，并且能够处理意外的干扰。 ( 4 ) 标准化原则。系统在分析和设计时，应该全面遵循高校信息化建设标准和国 际上通用的事实标准，这样有利于系统内部和系统之间的信息进行交换，更重要的是有 利于系统后续的扩充。 ( 5 ) 可扩充性原则。系统数据库的设计思想、数据库的整体结构都应符合国际和国 家标准，采用统一的编码方案，使用统一的数据格式来描述数据信息，便于系统将来向 更大的规模和更完善的功能扩展。 2 3 系统结构的选择 回顾计算机应用体系结构的发展历程，大体经历了4 个发展阶段，即终端主机结构、 7 第二章系统实现方案的分析与选择 文件服务器结构、客户机服务器结构( c s ) 和浏览器朋艮务器结构( b s ) 。终端主机 结构和文件服务器结构由于硬件选择有限，整体运行效率较低，已被逐步淘汰。目前， 分布式环境下的应用系统主要考虑的是c s 体系结构和b s 体系结构【1 0 1 。 2 3 1c s 体系结构 c s 体系结构是近些年比较受欢迎的一种分布式计算模式，在这种体系结构中客户 端负责提供用户界面显示、运行事务逻辑处理程序，数据库服务器接受客户端提交的 s q l 请求并根据这些请求语句对数据库执行相应操作，然后将最终结果返回给客户端显 示。 最简单的c s 体系结构的数据库应用系统仅由两部分组成，即数据库服务器程序和 客户端应用程序。运行数据库服务器程序的机器，称为数据库服务器，运行客户程序的 机器，称为客户机。服务器程序一旦启动，就随时等待响应客户端发送的数据请求。当 需要访问数据库中的数据或对数据进行某种操作时，客户端应用程序就主动寻找数据库 服务器，并发送相应的s q l 请求，数据库服务器则按照约定规则对数据处理，并将结 果返回给客户端【1 1 1 。其体系结构如图2 1 所示： 客户端 数据库服务器 图2 1c s 体系结构图 很明显，在这种简单传统的体系结构中，每个客户机上都将常驻全部或大部分的事 务处理逻辑，一旦事务处理逻辑发生改变，每个客户机上驻留的事务处理逻辑都要进行 修改，工作量会很大，这从另一方面体现出系统的维护性较差。为了解决这个问题，出 现了三层c s 体系结构。该体系结构是在传统的二层体系结构中增加应用服务器作为中 间层，并利用应用服务器来执行复杂的事务逻辑计算，从而将事务处理逻辑独立出来。 可见，应用服务器是事务处理逻辑的核心，它是具体业务的实现。应用服务器向数据库 服务器发送s q l 请求，数据库服务器将数据处理结果返回给应用服务器，应用服务器 8 长安大学硕士学位论文 再将结果发送给客户端显示。这种体系结构能够很好的满足日益复杂的事务处理逻辑开 发的需要，为系统的开发、使用和维护带来了方便。其体系结构如图2 - 2 所示： 请求 事 请求 数 一7 、 显务据 仁惦 示处处 逻理理 辑逻逻 响应 辑辑 响应 客户端 应用服务器 数据库服务器 图2 2 三层c s 体系结构图 目前，c s 体系结构在技术上已经很成熟，它的主要特点是交互性强、具有安全的 存取模式、响应速度快、利于处理大量数据f 1 刀。 很多企业目前仍然使用c s 体系结构的管理信息系统，这种体系结构确实也为管理 信息系统的信息共享和分布式应用做出了巨大的贡献，同时三层c s 体系结构也对二层 c s 体系结构中存在的问题做出了改进，但基于这种体系结构的管理信息系统的缺点仍 然很明显【1 , 1 2 - 1 4 】： ( 1 ) 开发量大。由于用户接口和应用程序都集中在客户端，不同的操作系统不同 的客户端需要开发不同版本的软件。 ( 2 ) 移植困难。在c s 体系结构中，每台客户机都需要安装相应的客户端程序， 所以应用程序的移植比较困难。 ( 3 ) 维护升级困难。一旦系统需要修改或升级版本，每台客户机都需要重新安装 应用程序，这对客户端数量较多的大型系统来说，既费时又提高了软件的开发维护成本。 ( 4 ) 数据一致性差。为了保证系统数据库的同步，不同地域的用户需要安装区域 服务器。这些服务器必须每天同步完毕之后，主服务器才能得到最终的数据。人为因素 或局部网络故障都可能导致个别数据库的不同步，数据很难保持一致。 ( 5 ) 开放性差。在c s 体系结构中，客户机都需要安装特定的应用程序，这就限 制了使用用户的范围。对于需要大量不确定用户的系统来说，该体系结构不具有很好的 开放性。 9 第二章系统实现方案的分析与选择 2 3 2b s 体系结构 b s 体系结构是三层c s 体系结构在i n t e m e t 上的实现，因此，在本质上，b s 体系 结构仍然是属于c s 体系结构。但这种体系结构是与平台无关的，可以认为是三层c s 体系结构发展历程中一个质的飞跃。 在b s 体系结构中，客户端通过浏览器向w e b 服务器发出请求，w e b 服务器应用 程序接受请求并通过一些中间件访问后台数据库服务器，向数据库服务器提交请求数据 处理的s q l 语句，数据库服务器对其中数据进行处理操作并将结果返回给w e b 服务器， w e b 服务器再将操作结果以h t m l 页面的形式返回给客户端浏览器显示。 ， 从逻辑上说，就是分为表示层，中间层和数据层【1 5 】。具体结构如图2 3 所示： 请求请求 数 ，、 显 w e b 事 据 仁 务 处不 服心 逻 理逻 务 r 叫 辑 辑 器 处 逻 响应 理 响应 辑 客户端应用服务器 数据库服务器 图2 3b s 体系结构图 表示层位于客户端，包含系统的显示逻辑。它的主要任务是通过浏览器向网络上的 某个w e b 服务器发出请求，并接受w e b 服务器返回的网页文件，将其通过浏览器显示 给客户。 中间层包含系统的事务处理逻辑，通常我们所说的w e b 服务器就处于这一层。它 的任务是接受浏览器端发送来的请求，并进行合法性验证，验证通过后，利用相应的扩 展应用程序与数据库进行连接，再通过发送s q l 语句向数据库服务器提出相应的数据 处理请求，然后等待数据库服务器的处理结果，将此结果提交给w e b 服务器，经由w e b 服务器传送回客户端。 数据层是专门用来存放数据的，包含系统的数据处理逻辑，也即我们所说的数据库 服务器。它的任务是接受w e b 服务器对数据库操作的请求，实现对数据库的查询、修 改和更新等功能，并将执行结果提交给w e b 服务器。 从上面的分析可以看出，b s 体系结构具有以下优势 1 1 , 1 3 , 1 6 】： 1 0 长安大学硕士学位论文 ( 1 ) 开发升级维护方便。b s 体系结构的管理信息系统中事务处理逻辑都集中放置 在服务器端，不需要根据不同的操作系统开发不同版本的软件。另一方面，软件升级工 作主要集中在服务器端，简化了后期升级维护的复杂性，同时降低了开发成本。 ( 2 ) 客户端负载轻。b s 体系结构中客户端都是标准的浏览器，而在各种平台上均 有专门的厂商提供的浏览器，因而简化了客户端的配置。 ( 3 ) 访问方式简单。系统中的各种信息和资源以h t m l 标准进行组织，通过统一 资源定位( u r l ) 进行访问，并且访问点单一，允许在不同的地方访问数据库。 ( 4 ) 操作简单。b s 体系结构管理信息系统中，客户端是常使用的浏览器，用户通 过点击鼠标就可方便地访问各种信息，无需经过专门培训，特别适合非计算机专业人员 使用。 ( 5 ) 性能稳定。系统处理负载分布在w e b 服务器、组件服务器和数据库服务器上， 当系统用户数量增加时，可适当增加w r e b 服务器和组件服务器的数量，从而保证系统 的性能不会有明显下降。 分 ( 6 ) 灵活性较高。w e b 服务器、组件服务器和数据库服务器可以根据需要，配置 在同一主机或不同主机上，并且可以使用不同厂家的产品组合出性能更佳的系统。另外， 其中一层发生改变时其他层不受影响，故系统升级维护容易，可适应技术变化。 ( 7 ) 扩展性较高。一方面，b s 体系结构是一种松散的无约束结构，系统的扩展只 是增加服务器端应用及相应的中间层接口软件；另一方面，由于系统的模块化使得系统 容易纵向扩展为更高级别的平台。 尽管b s 体系结构有上述众多的优点，但b s 体系结构也暴露出许多不足之处，具 体表现在以下几个方面【1 6 。1 8 】： ( 1 ) 响应速度慢。页面需要动态刷新，并且通过网络传递数据，会受到网络带宽 的影响，响应速度明显比c s 体系结构慢。 ( 2 ) 服务器端负载较重。在该体系结构中，对数据库服务器的所有连接都是通过 w e b 服务器实现。w e b 服务器既要处理客户请求，又要向数据库服务器发送数据处理请 求，当访问量较大时，服务器负载会过重。 ( 3 ) 复杂的应用构造困难。虽然说，较为复杂的应用程序，可以利用a e t i v e x ，j a v a 等技术来开发，但是相对于一系列开发c s 体系结构应用程序的工具来说，这些技术不 够成熟，并且使用较为复杂。 理以及各自的优 操作系统上均有专门厂商提供的浏览器，这样能减少很多的工作量。但是，与b s 体系 结构相比，基于c s 体系结构的开发技术更为成熟、可靠，而且对于复杂的应用，b s 体系结构目前尚没有合适方式进行开发。 ( 3 ) 系统的升级维护方面。使用c s 体系结构的应用系统，客户端的每台机子都 必须安装和配置相关客户端软件，当客户端软件需要升级维护时，即使是很小的改动， 也需要将所有客户端的软件卸载并重新安装。而对于b s 体系结构的系统而言，升级维 护等工作几乎都集中在服务器，当需要升级时，只需要更新服务器端的软件就可以了。 如果客户端的软件系统升级比较频繁，那么基于b s 体系结构的系统优势很明显：无论 用户规模有多大，系统升级维护工作只是在服务器端进行，不涉及到具体的客户端机子， 能节省相当一部分的人力、财力和时间。 ( 4 ) 系统的性能方面。在系统性能方面，b s 体系结构以其特有的灵活性著称。不 论是何时何地或者说是什么类型的操作系统，只要可以使用浏览器上网，就可以使用 b s 体系结构系统的终端。但是，在b s 体系结构的系统中，客户端只能完成浏览、查 询和数据输入等简单功能，事务逻辑处理等大量复杂的工作都是由服务器来完成的，这 无疑加重了服务器负担。而在c s 体系结构的系统中，客户端和服务器端都能够处理复 杂的事务逻辑计算，这虽然对客户机的要求较高，但也因此可以减轻服务器的压力。 ( 5 ) 系统的安全方面。c s 体系结构应用系统采用的是点对点的结构模式，信息传 递基于安全性较高的网络协议之上的。另外，c s 体系结构的系统一般面向较为固定的 1 2 长安大学硕士学位论文 用户，可以对用户权限进行多方面的安全验证，因此对信息的安全控制能力很强，系统 的安全性可以得到很好的保证。而b s 体系结构采用点对多点，多点对多点这种开放的 结构模式，并基于广域网，采用t c p i p 等开发性协议，因此它在安全方面比c s 体系 结构有更高的要求。目前来说，基于网络的用户身份验证比较成熟的解决方案是电子证 书，公认的数据保护措施就是数据的加解密技术，这当中较成熟的协议和应用有s s l 和 v p n 。但这些技术在实际使用时，都受到一些限制。s s l 协议受到一些国家的限制，而 且它的安全强度和算法选择都不是很灵活；v p n 技术的安全性很高，但是费用也非常大。 2 3 4 体系结构的选择 客观的分析了上面两种体系结构的优劣后，可以看出c s 体系结构适用于高速大量 的录入修改数据的场合。而b s 体系结构，从当前的技术水平看，特别适用于系统与用 户交互量不大的场合。从近期的发展看，二者应用界限并不十分清晰，而且往往是互相 补充、相辅相成的。但从长远来看，b s 体系结构的零维护量相当诱人，可以想象，随 着b s 体系结构相关技术的日趋完善，b s 体系结构的应用前景是美好的。而且，随着 i 。 i n t e m e t 技术的发展，b s 体系结构必将成为势不可挡的潮流。 再者，结合系统实际开发的背景来看，系统面向的用户主要是学生、教师和学校的 管理人员，并非全部是计算机专业人员，这要求系统功能完善，操作简单；其次，教务 管理信息系统是整个学校数字化建设的一部分，在信息高度共享的今天，学校要使自己 成为整个网络中的一个节点，就必须要求自己的管理系统具有足够的开放性；最后，要 舻 考虑在多区域办公的可能性。 综合以上两方面的因素，结合b s 体系结构的特点、当今管理信息系统的发展趋势 和系统开发的实际需求，在校园网的基础上，采用b s 体系结构开发长安大学附属中学 教务管理信息系统，是有其合理性和前瞻性的。 2 4 开发工具的选择 2 4 1 前台开发工具p o ，e r b u i l d e r p o w e r b u i l d e r 是s y b a s e 公司推出的强大的数据库开发工具，它采用面向对象和可视 化技术，提供可视化的应用开发坏境，提供与当前流行的大型数据库的接口，可以方便 快捷地开发出基于数据库的应用程序。同时，p o w e r b u i l d e r 还具有支持多种平台、完全 集成w e b 开发等特点，这些特点使得p o w e r b u i l d e r 不仅能够很好的开发基于c s 体系 用服务器，它提供了一组高性能的，用于w e b 和分布式应用部署的服务。在对j 2 e e 应 用开发模型提供完全支持的同时，e a s e r v e r 还为几乎任何类型的应用提供了跨客户机和 组件的支持。此外，e a s e r v e r 还提供了异构后端办公系统的单点集成，将业务扩展到 w e b l 2 。 不仅如此，e a s e r v e r 关键特性还包括最优秀的事务处理、均衡负载、安全性管理、 失败转移和高可靠性，而且还可以自由选择开发语言、运行平台、组件类型和数据库服 务器，这些灵活性和适应性确保了各种应用的可靠部署。 e a s e r v e r 支持的开发模型和技术非常广泛，利用e a s e r v e r ，企业可以获得一个基 础架构，该架构允许它们使用它们现有的业务应用来满足用户需求，同时又能够使新的 应用开发和部署选择最优化以满足未来的客户需求。因此，e a s e r v e r 使企业级机构能够 获得和保持竞争优