（计算机应用技术专业论文）基于校园网的普通中学教育信息系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 校园网建设已逐渐成为信息化时代高校及中小学优先考虑的课题，这与我国倡导的素质教 育息息相关。普通中学的校园网建成以后，需要在校园网h 建设一个全校范围的、开放的、分 布的、多媒体的管理信息系统。本文论述了中学教育信息系统的一般构成，论述了校园网络与 管理信息系统的关系。着重论述并分析了c s 体系结构，提出用c s 方法构造校园行政管理信 息系统。并且论述了校园网络与管理信息系统的安全性维护策略。 本文主要分为四个部分，第部分是对基于校园网的教育信息系统的研究，提出了以下三 个观点( 1 ) 用w w w 技术开发综合信息服务系统( 2 ) 采用n o t e s 技术实现校园网办公自动化系 统( 3 ) 采用数据库技术开发行政管理信息系统。第二部分是对基于c s 结构的分布式数据库 系统的研究，首先论述了c 1 i e n t s e r v e r 技术，其中包括( 1 ) 计算模式的演变过程( 2 ) c s 计算模式与传统集中式计算模式及局域网f i l es e r v e r 之间的区别( 3 ) 客户服务器体系结构 及工作机制。并且论述了基于c 1 i e n t s e r v e r 结构的分布式数据库系统的实现技术，从五个方 面加以讨论( 1 ) 基于过程调用( 2 ) 线程( 3 ) 分布式数据访问( 4 ) 开放数据库互连( 5 ) c l i e n t s e r v e r 体系结构中数据存取的工作过程。第三部分从以下六个方面( 1 ) 教育信息系 统的需求和目标( 2 ) 教育信息系统的主要功能( 3 ) 教育信息系统的实现( 4 ) 技术难点及解 决的方法( 5 ) 图形用户界面设计( 6 ) 数据完整性约束的实现，论述了基于校园网的教育信息 系统的实现。第四部分为安全策略，阐述了有关网络安全的技术研究以及提出了校园网络的安 全技术。 关键字：校园网，综合信息服务系统，校园网办公自动化系统，行政管理信息系统 c 1 i e n t s e r v e r ，分布式数据库 些! ! ! ! ! ! a b s t r a c t t h ec o n s t r u c t i o no ft h ec a m p u sn e t w o r kb a s e do n u n i v e r s i t i e sa n dm i d d l es c h o o l si sb e c o m i n gt h e v e r ys u b j e c ti np r i o r i t yo f i n f o r m a t i o ns y s t e mw h i c hh a sac l o s ec o n n e c t i o nw i t ht h es c h o o le d u c a t i o n a f t e rt h ec o n s t r u c t i o no ft h ec a m p u sn e t w o r kw a sb u i l t ，au n i v e r s i t y w i d e ，o p e n ，d i s t r i b u t e d ，m u l t i m e d i a i n f o r m a t i o ns y s t e mi st ob eb u i l t t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es e c o n d a r ye d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ec a m p u sn e t w o r ka n dt h em 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 ) t h es y s t e ms t r u c t u r ei s t h ec l i e n t s e r v e r t h i sp a p e rd e v e l o p sam e t h o df o rc o n s t r u c t i n gt h em i sb yc l i e n t s e r v e rs t r u c t u r ea n d s a f e t ym e t h o d so nm a i n t a i n i n gt h ec a m p u sn e t w o r ka n d t h em a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o ns y s t e mt h a ti s r u n n i n go nt h ec a m p u sn e t w o r k t h ep a p e rc o n s i s t so ff o u rp a r t s t h ef i r s tp a r t i s d e a l i n gw i t ht h e r e s e a r c hw o r ko nt h ei n f o r m a t i o no fe d u c a t i o n a ls y s t e ma n da l s ot h r e ea s p e c t sa r ep u tf o n v a r d ( 1 ) d e v e l o p i n gt h ei n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e mw i t hw w wt e c h n o l o g y ( 2 ) a d o p t i n g n o t e st e c h n o l o g yt o r e a l i z et h e s y s t e mo fc a m p u sn e t w o r ka u t o m a t i c a l l y ( 3 ) a d o p t i n gd a t at e c h n o l o g y t o d e v e l o pt h e a d m i n i s t r a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m ；t h e s e c o n d p a r t i s d e a l i n g w i t ht h er e s e a r c hw o r ko nt h e d i s t r i b u t i v em o d ed a t as y s t e mo fc s s t r u c t u r e p r i m a r i l y i t e x p l a i n st h e c l i e n t s e r v e rt e c h n o l o g y ， i n c l u d i n g ( 1 ) t h ee n v o l v i n gp r o c e s so f t h ec a c u l a t i n gm o d e ( 2 ) t h e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h ec sc a c u l a t i n g m o d ea n dt h et r a d i t i o n a li n t e r g r a t e dc a c u l a t i n gm o d ea n dt h ei n t r a n e tf i l es e r v e ra sw e l l ( 3 ) t h e s t r u c t u r ea n dt h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fc s ；a l s oi ti sd e a l i n gw i t ht h ep o s s i b l ew a y st or e a l i z et h ec s d i s t r i b u t e dd a t as y s t e mi nf i v ea s p e c t s ( 1 ) c a l l e db a s e do np r o c e d u r e ( 2 ) t h r e a d ( 3 ) d i s t r i b u t e dd a t a a c c e s s ( 4 ) o d b c ( 5 ) t h ew o r k i n gp r o c e s so f t h ed a t a a c c e s si nt h ec ss t r u c t u r e ；t h et h i r d p a r te x p l a i n s t h ei m p l e m e n t i o no ft h ee d u c a t i o n a lm i si nt h ec a m p u sn e t w o r ki nt h ef o l l o w i n g ( 1 ) t h er e q u i r m e n t s a n da i m so ft h ee d u c a t i o n a lm i s ( 2 ) t h em a i nf t m c t i o no ft h ee d u c a t i o n a lm i s ( 3 ) t h ei m p l e m e n t i o no f t h ee d u c a t i o n a lm i s ( 4 ) t h e t e c h n o l o g yn o d u sa n dt h es o l v i n gm e t h o d s ( 5 ) t h ed e s i g no fg u i ( 6 ) t h e i m p l e m e n t i o no f t h er e s t r i c to ft h ed a t ai n t e g r i t y t h ef o u r t hp a r ti sd e a l i n gw i t ht h es a f e t ys t r a t e g i e s ， a s s e r t i n gt h et e c h n o l o g yr e s e a r c hw o r k o nn e t w o r ks a f e t ya n ds a f e t yt e c h n o l o g i e si nc a m p u sn e t w o r k k e y w o r d s ： c a m p u sn e t w o r k ，c o m p r e h e n s i v e i n f o r m a t i o ns e r v i c e s y s t e m ，a u t o m a t i co f f i c e ； i n f o r m a t i o ns e r v i c e ；a d m i n i s t r a t i o nm 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 r , d i s t r i b u t e dd a t a b a s e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，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，也不包含为获得墨鲞盘芏或其他教育机构的学位或证 书而使用避的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在沦文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：p 、事h l 稚 签字日期：扣- 3 年月劫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解基鲞盘兰有关保留、使用学位论文的规定。 特授权叁垄盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 f 保密的学位论文在懈密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：，、瓠壤 签字日期：抽1 年月i o 日 导师懿太引 签字日期： dl 年，月3 口日 蔓二兰茎王堇堕婴塑墼亘堡星墨篓堕型! 塾一 第一章基于校园网的教育信息系统的研究 随着计算机技术和网络技术的发展，计算机网络已得到越来越广泛的应用。对于普通中学而 言，建立校园网的作用一般有以下两方面：一是外部网络连接，实现与i n t e r n e t 连接，提供本 校的信息服务，融入世界信息潮流；了解外面世界，加强学术交流与合作。另一个就是建立本校 的管理信息系统，实现管理的科学化、现代化；利用现代化的手段提高教学质量和管理水平。通 过网络，使用多媒体和通讯技术实现远程教学，实现师资力量互补。随着管理信息系统的相对完 善，网络应用的展开，校园网建设的重要性与效益才能充分体现。因此，采用什么技术开发建设 普通中学的管理信息系统是本文研究的课题。 1 1用洲技术开发综合信息服务系统 i n t e r n e t i n t r a n e t 出现以后，以w w w 技术为主流的信息服务系统迅速发展，由于采用w w w 技术，打破了原有信息服务的范围，学校的信息除了面向校内服务，还可以面向全国乃至全世界。 综合信息服务系统以校园网为物理环境，对外与i n t e r n e t 相连，提供的信息类型是多种多样的。 在信息的类型上除了日常使用的文字信息之外，还可以提供以音频、视频形式出现的服务信息， 比如学校领导的重要讲话录音，内容广泛的学术报告，可以陶冶学生情操的音乐等，视频的信息 内容也很丰富。综合信息服务系统以w 聊方式提供各种多媒体信息服务之外，还实现了与部门级 的管理信息系统( d b m s ) 和学校办公自动化系统( n o t e s ) 的有机结合。使信息服务的类型从文件 系统扩展到s q ls e r v e r 数据库和n o t e s 数据库。 由于信息系统用户的广泛性，决定了客户端必须使用通用的跨平台软件，w w w 浏览器为信息服 务系统提供了良好条件，该系统采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 的体系结构，具有易于操作、客户 机的软件安装简单以及便于维护等特点。 综合信息服务系统由分布在校园网上的多台信息服务器组成，其中一台是面向众多用户的信 息主服务器，其他服务器用户可以用指定的专用端口直接访问，也可以从信息主服务器上建立连 接，通过主服务器进行访问。具体实现上可以采用现在流行的网页制作方法。将网页制作好之后， 在服务器上进行发布。客户端只要利用w i n d o w s 自带的i e 浏览器浏览即可。 1 2 采用n o t e s 技术实现校园网办公自动化系统 1 2 1 n o t e s 概述 很多人将l o t u sn o t e s 仅仅看作是电子邮件，还有一些人将n o t e s 说成是一个数据库的软件 包，一种工作流产品，一个文档库，群体和通讯软件等。实际上，n o t e s 是所有这些产品的一个 综合体。n o t e s 将一个单位进行有效的通信和协同工作时需要的各种工具集中在起，它可以提 供下列工具： 第一章基于校园网的教育信息系统的研究 一一 夺电子邮件( em a i l ) 奇组讨论 十工作流 专日程安排 夺文档管理 一应用程序开发 审w e b 排版与浏览 夺数据库复制 夺集中式目录服务( a d d r e s sb o o k 地址簿) 可以将n o t e s 只用作一个e - m a i l 工具包，用来将电子邮件发送给网络上的其它n o t e s 用户， 如果让你的n o t e s 管理员安装某些特殊的软件和网关，你就可以扩展你的e m a i l 功能，这样你就 可以接收和发送传真，与你的网络外面的n o t e s 用户进行通信，甚至可以通过i n t e r n e t 将邮件发 送给非n o t e s 用户。如果使用n o t e s 配备的一些附属产品，你的网络便可成为能访问多种e m a i l 和其他通信服务的友好的源网络。如果你拥有两个系统之间的网关( 指用于转换信息的另一种服 务程序) ，你就可以用e m a i l 工具包来发送和接收电子邮件。 学校不仅可以充分利用n o t e s 具备的强大的e m a i l 功能，而且能够通过全新定义他们的业 务工作流程并使之实现自动化而获得很大的好处。例如，在许多企业运用n o t e s 已经成功地使他 们的人员雇用系统和采购审批系统实现了自动化，在这些系统运行的每个阶段都使用了电子签名 认证手段。另外一些工作的处理以前每个公司各有一套特定的处理方法，因此一直很难实现自动 化。有些公司现在完全依靠n o t e s 来进行企业的全部通信，并且常常使用n o t e s 作为信息的前端 数据搜集工具，而这些信息最终将存储在主机上；许多公司用n o t e s 建立了报告应用程序，从主 机输入数据，然后将这些数据提供给公司中的大量的有关用户。 学校的许多应用程序几乎都可以通过n o t e s 来实现。许多应用程序均属于一些简单的和便于 开发的数据库，使你可以更好地与一组用户进行通信，还有一些应用程序属于比较复杂的业务处 理程序，可以用l o t u sn o t e s 结合其它编程语言和软件工具来开发。这些应用程序可以以你的单 位内部的人员来设计，也可以由外部人员来漫计。 1 2 2 采用n o t e s 技术实现校园网办公自动化系统 在学校的管理部门中，办公信息以两种方式的流动，一个是上下级之间的信息流，如校长办 公室给学科办公室发通知，学科办公室再给教师和学生发通知；另一个是横向信息流，如教务处 给总务处信息，总务处给教科室信息等。要提高办公效率，必须改变传统的手工办事方式，应用 现代办公技术，建立全校的办公系统。 办公系统是建立在校园网上的面向多类用户的信息系统。采用l o t u sn o t e s 作为系统开发平 台，n o t e s 具有先进的文档数据库处理功能，不但能够处理结构化数据，还能够处理一般的文档 数据、图形、图像、声音等非结构化数据，可以与用户熟悉的软件如m sw o r d 、m se x c e l 进行集 成，对办公系统的功能进一步扩展留有充分余地。现在已经开发出文档管理、电子邮件、会议管 苎二至苎士堕旦塑塑塾亘堕星墨堑塑堕堑 理、办公讨论区、公文运转和信息发布等通用办公功能。由于n o t e s 具有w w w 方式的信息发布功 能，以n o t e s 技术开发的办公系统不但为学校办公人员使用，而且全校师生可使用w w w 浏览器访 问办公系统中的内容。 1 3 采用数据库技术开发行政管理信息系统 以校园网为物理环境建立各职能部门的管理信息系统，用以支持各行政部门的具体业务工 作，学校的基本数据有教师、学生、科研、财务和设备资产信息，这些信息原来都分散在各部门 的微机或部门局域网的服务器上，在校园网建立起来以后，为了实现学校基础信息为全校共享， 必须将数据集中存放，统一管理。 为了使信息系统面向多层次的用户服务，管理信息系统采用基于c s ( c 1 i e n t s e r v e r ) 结 构的分布式数据库的体系结构。c s 系统又被称作分布式计算系统，它的含义是程序的数据处理 并不像通常在基于小型机或基于主机的计算机系统( 终端方式) 中那样在单个的计算机上发生， 而是把程序的不同部分在多台计算机上同时运行。例如，对于s q ls e r v e r 来讲，将数据存放在服 务器计算机上，客户端界面作为程序的另一部分( 完成商业逻辑和显示逻辑) 存在于客户端桌面 计算机上。客户n 务器系统的这两个部件通过网络连接相互通信，并且可以扩展到任意规模。在 数据操作复杂的情况下，采用c s 的方式，此种方式要求单位内微机在物理位置上比较集中，数 量也控制在有限的范围内。在中学校园网内c s 结构是比较适用的。比如在教务部门( 承担注册、 成绩、排课、选课等事务处理) 这种以数据处理为主的部门，由于数据处理集中且复杂，采用c s 结构是比较适当的方法。从第二章开始将对c s 体系结构以及采用c s 体系结构进行中学校园网 行政管理信息系统的开发进行详细的理论阐述和开发细节的说明。 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 2 1c ii e n t s e r v e r 技术综述 2 1 1 计算模式的演变过程 2 1 1 1 分时计算 分时计算是一种传统的计算模式。在分时系统下，用户接口、数据处理、存储和提取等功能 全部常驻在一台主机内。主机支持多个用户。多个用户同时利用主机的不同时间片进行工作。 分时系统的特点：( 1 ) 它们一般都有专用的用户接口，而大部分是非图形用户接口；( 2 ) 用户 键入和光标位置的移动控制都受到主机控制，全部运行结果从主机返回到主端，消耗主机资源多。 2 1 1 2 独立的p c 机和资源共享的局域网 八十年代初，p c 机有了很多的发展，这就允许用户把计算能力带到办公桌上。p c 机中的资 源服务于一个用户，因此人机接口比分时系统好，操作系统易学易懂，有利于计算机应用的推广。 但它服务功能有限，它的信息不能流通，资源不能共享。随后就出现了资源共享的局域网。数台 p c 机连接成一个局域网。共享的数据和信息放在服务器中，一个工作站要使用信息时，就从服务 器中取出所需程序和数据，在工作站上进行处理。这种方式实现了共享，还能实现用户问的通信。 但是由于应用程序还是由每个工作站独立运行，工作站和服务器之间的数据传送很重，没有充分 发挥网络的效率。n o v e l l 网就是一个好的例子。 p c 服务器的局域网应用的特点：( 1 ) p c 服务器通常作为文件和打印服务器；( 2 ) 用户接口 比较标准，图形用户接口易于用户使用；( 3 ) 由于p c 服务器只是作为文件服务器使用，用户执行 一个应用程序首先要从服务器中将文件数据传送到p c 工作站中，然后由p c 运行。这样，对p c 机配置要求较高，同时由于传送的信息较多，加重了网络的开销。 2 1 1 3 分布式处理( d js t r i b u t e dp r o c e s s i n g ) 分布式处理就是把计算任务分配到多台计算机上进行处理，在处理过程中彼此可以进行通 信。例如在大多数企业中，下属的每一个部门都有责任对自己的年度财政开销进行预算，利用分 布式处理，每个部门的预算在本部门的处理机上进行。然后将结果送到企业的中心处理机。在中 心处理机上对每个部门送来的预算进行综合，然后产生该企业的总预算。 2 1 1 4 合作计算( c o o p e r a t i v ec o m p u t i n g ) 所谓合作计算是分布式处理的个特例。它是有两台或多台处理机共同完成一个指定的任务。 在合作环境下，把一个具体的应用分成多个独立的进程，并把这些独立的进程分配到不同的处理 机上。在执行应用时，进程间进行通信，彼此交流数据。给最终用户的印象好象是应用就在一台 处理机上进行。合作计算可以用自动取款机( a t m ) 为例加以说明。 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 中心处理机 帐目管理 a t m 人机接 数据捕 图2 - 1 合作计算的例子一- a t m 的运用 每台a t m 内都有处理机，在a t m 上，客户可以输入数据和执行简单的交易。a t m 同时连到银行 的中心处理机。在中心处理机中存有每个用户帐目记录。当一个用户想在自己帐目中转移资金时， 客户将信用卡插入a t m ，输入要转移的数目，a t m 收到必要的信息后，再请求银行的中心处理机为 用户调整帐目使之平衡，然后中心处理机将调整平衡后的信息返回a t m ，这个过程对用户来说只 同a t m 打交道。 2 1 1 5 客户i l l 务器( c f i e n t s e r v e r ) 计算 c 1 l e n t s e r v e r 计算是给合作计算这种关系加上一种结构。上面已说明合作计算是把一个应用 分成几个独立的进程在不同的地方进行处理但又彼此进行交互作用。c l i e n t s e r v e r 计算定义这 种交互作用是如何发生的。它将一个应用的几个不同进程规定出几种级别或层次的关系。一部分 进程为s e r v e r ，它为其它进程提供公共服务。其它进程为c 1 i e n t ，它们执行本地处理，并与s e r v e r 进行交互作用以便获得s e r v e r 服务。 如图2 - i 的例子。我们可以称a t m 为c 1 i e n t ，它有自己的处理程序、用户接口和收集数据， 但是它要依赖中心处理机管理帐目的平衡。所以中心处理机就成为a t m 的s e r v e r 。 以网络为基础，把企业的计算机应用分布在多台计算机中，一些机器在“后台”侧重于数据 存储与管理和文件的服务( 称为服务器) ，另一些在“前台”侧重于完成最终用户的处理逻辑及人 机界面( 称为客户机) ，在客户机上按最终用户应用功能提出对数据及文件的服务要求，服务器计 算机按要求把信息传给客户机上。 所以c i i e n t s e r v e r 技术具有硬件和软件两方面的含义。 硬件方面的含义是指桌面计算机、网络和服务器构成的一种网络计算环境。桌面计算机可以 是由廉价的p c 到功能强大的工作站之间的各档机器；网络可以是l a n 或w a n ；服务器既可以是通 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 用的计算机，也可以是专用的服务器。 软件方面的含义是指，一个软件或应用系统被设计成包含很多成份的复合系统，这些软件成份 甚至司被分布于网络中不同的机器鲒点上，并依据软件成份的相对角色之不同区分为“客户 ( e l i e n t ) ”和“服务器fs e r v e r ) ”，客户软件能够请求服务器软件的服务。 新以说c l i e n s e l v e r 体系结构下，客户，服务器均育两种含义，即“客户机”和“服务器 机”，或“客户机软件”和“服务器软件”。 总之，c l i e n t s e r v e r 为观察合作计算提供了一种逻辑的方法。利用这种方法，开发者可以实 现最佳合作应用。可以说，c l l e n t s e r v e r 计算为实现合作计算提供了一种有效的工具。 c 1 l e n t s e r v e r 计算通常在不同的处理中运行。通常，c l i e n t 是在p c 中。s e r v e r 又分为网 络s e r v e r 和数据库s e r v e r 。c l i e n t 和s e r v e r 分别执行不同的功能，因而也具有不同的特点一 c l i e n t 的特点有：f 1 ) c l i e n t 包占有文档处理软件、图形用户接口r g u i ) 、决策支持工具、 前端电子邮件、数据库请求程序等；( 2 ) c l i e n t 使用标准查询语言( s q l ) 组成一个或多个请求给 服务器，和s e r v e r 进行通信，而这种通信对用户是透明的；f3 ) c l l e n t 根据s e r v e r 送来的对请 求的处理结果进行分析，然后再送给用户。从上述各点来看，c l i e n t 与分时系统的终端不同， c l l e n t 是有处理能力的。从第( 3 ) 点可以看出，c 1 i e n t 与局域网上p c 工作站是不同的。局域网 上的p c 工作站需将要执行的所有数据和文件从服务器传到p c 机上，在p c 机上执行全部的处理。 s e r v e r 的主要特点有：( 1 ) s e r v e r 有文件s e r v e r ( 或称网络s e r v e r ) 和数据库s e r v e r 。 文件s e , v e t 负责网络通信和共享外设与文件的管理。数据库s e r v e , - 负责数据库管理，执行公用 的应用程序。( 2 ) s e r v e r 只是有c 1 l e n t 请求下才为c 1 l e n t 提供服务，而不主动为c l l e n t 提供 服务。( 3 ) s e r v e r 对用户完全透明。一个与s e f v e r 通信的c 1 i e n t 完全不知道s e r v e r 的硬件和 软件。 e l l e n t s e r v e r 系统的基本特点： 十c 1 l e n t s e r v e r 系统中，c 1 l e n t s e r v e r 之间的关系是请求与服务之间的合作关系，当 c l i e n t 需要服务时，即向s e r v e r 发一个服务请求，s e r v e r 接到c l i e n t 发来的服务请求 唇，就执行服务，并向c l i e n t 返回服务结果。而且最重要的是这种服务不是象早期的共 享设备那样只完成简单的一种功能，而且具有更多的应用处理，即与客户机合作完成应 用处理。 一，资源共享：为节省资源，在c l i e n t s e r v e r 系统中，一般都存在多个c l i e n t 和一个或多 个s e r v e r ，每个服务器不只是向一个客户机提供服务，而是向多个客户机提供服务，从 而达到资源共事的目的。 耷不对称性：在c l i e n t s e r v e r 系统中，总是由客户机先向服务器提出服务请求，服务器 响应客户机的请求后才把服务结果返送到客户机。服务器从不主动与客户机发生关 糸。客户机还可并发地向多个服务器提出服务请求，从这个意义上讲，客户机总是主动 的，服务器总是被动的，因而是不对称的。 用户透明性：在c l i e n t s e r v e r 系统中，s e r v e r 在什么位置，用什么平台，对用户来说 第二章基于c s 结构的分布式数据厍系统 是完全透明的，用户使用服务器资源就象在自己的机器上一样。 夺消息传送机制：在c l l e n t s e r v e r 系统中，c l l e n t 向服务器申请服务时，都是通过向服 务器发送个消息来完成的。消息中包含有客户机的请求类型，需要完成的任务、以及 客户本身的特征等。服务器需要按信息的要求完成返回即可。 夺服务的封闭性：在c l l e n t s e r v e r 中，s e r v e r 如何完成一个服务，对客户是封闭的，这 使得服务器只要保持外部特性不变，内部变动如修改、升级、都不会对客户产生影响。 这特性在实用中非常有意义。 2 1 2c s 计算模式与传统集中式计算模式及局域网f i l es e r v e r 之间的区别 2 1 2 1 传统集中式计算模式与客户i l l 务器模式的差异 早期的计算机技术是以大、中型计算机为先导，因此，当时计算机应用的模式只能是以一个 主机( 分时系统) 带上若干终端( 分别由不同的用户使用) 的集中式计算模式，如图2 2 所示。 以这类系统中，多个用户共享单一主机( 含一个或多个c p u ) 的资源，该主机支持所有的用户共 享应用程序和数据，系统可处理的数据量、运行效率以及数据的整体可用性主要取决于主机c p u 的性能。 图2 - 2 集中式计算模式 八十年代中期，由于微电子技术的迅速发展，p c 机的功能有了根本提高。多用户( 分时) 操 作系统和数据库技术在微机上完全适用，加上网络技术的进步，使整个计算机应用迅速小型化 ( d o w n s i z i n g ) 和适型化( r i g h t s i z i n g ) 方向发展，计算机系统的应用模式也从传统的主机系统 向c 1 i e n t s e r v e r 模式转变。如图2 - 3 所示。 n 图2 - 3 客户服务器计算环境 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 在基于网络的c l i e l l t s e r v e t 计算环境中，将功能很强的数据库管理系统、台式工具和应用 等信息瓷源分布在多个计算机系统上。环境中的每一个计算机系统r 不管它是作为客户机使用还 是作为服务器使用) 都有一定程度的处理或表示数据的能力。c l i e n t s e r v e r 结构将单一的应用 分解为可在网络上协调操作的独立组块，以满足用户的要求。 与传统集中式计算模式相比，c l i e n t s e r v e r 计算模式的优势是很明显的。集中式计算模式不 仅主机价格昂贵，无论硬件、软件还是应用系统都完全依赖于特定的厂商，当主机资源不能满足 业务增长的需要时，对其资源的扩充也很困难t 这极不符合当今开放系统的潮流) ；而且维护费用 也很高，还需要专人负责它的运行。c l i e n t s e r v e r 计算环境最重要的优点是使得客户机能共享 网内的各种资源和设备，便于实现多个计算机系统的互连、互操作和集成，提高整个系统的可靠 性和可用性，配置灵活，伸缩性好和扩展性好，且费用低。而且，由于客户机和服务器“分工” 明确：客户机注重与传统的应用方面的专门工作( 如表示逻辑等) ，服务器则侧重于数据管理等工 作，因而有可能对它们分别加以高度优化，从而使系统具有可移植性、可操作性、规模可变化性 以及高效性等优点。 2 1 2 2 c i e n t s e r v e r 计算模式与局域网f j l es e r v e r 之间的区别 c l l e n t s e r v e r 与f i l es e r v e r 的最大区别在于s e r v e r 控制数据的能力由文件管理方式上升 到数据库方式。因此，人们也把c l i e n t s e r v e r 中的s e r v e r 称作d b m ss e r v e r 。这里，s e t v e r 中安装着多用户或多任务操作系统、l a n 软件及s q ld b m s 。原先在f i l es e r v e r 中由c l i e n t 承担 的数据加工部分( 即a p p l i c a t i o n 的一部分) ，现在改由s e r v e r 来承担，从而使系统的整体性能 有了质的飞跃。这是因为：一则s e r v e r 的执行效率( 无论硬件、软件) 要比c l i e n t f i l e s e r v e r d b m ss e r v e r 瞩 卢p p l i c a t s i o 十 圈 c i l e n t i a p p l l c a t i o d b m s r e e o r d a p p l i c a t i 。n l l a n o s e 图2 - 4f i l es e r v e r 与c l i e n u s e r v e r 之比较 高的多；二则数据经过s e r v e r 加工后，在l a n 中传输的仅仅是c l i e n t 所需的那一小部分而不是 8 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 整个文件，从而大大降低了网络流通量。 从图24 不难看出，在c l i e n t s e r v e r 体系结构中，a p p l i c a t i o n 被一分为二，其中的数据处 理部分从c l i e n t 端分离出来交由s e r v e r 的c p u 来执行。而s e r v e r 体系中，a p p l i c a t i o n 的整体 都由c 1 i e n t 的c p u 来执行。在那里，用于执行数据处理的d b m s 通常称为p cd b m s ，如f o x p r o 、 d b a s e 、p a r a d o x 和a c c e s s 等。这类d b m s 在运行时，实际使用的仅是c 1 i e n t 端的c p u 。这就是为 什么f i l es e r v e r 也被称为c ii e n tb a s e dc o m p u t i n g 。 必须说明的是，即使在c l i e n t s e r v e r 结构中，f i l es e r v e r 仍有其重要的一席之地。当然， 这类s e r v e r 不再被用于存储数据库，而是执行诸如通讯管理( d o m a i nc o n t r o l l e r ) 、em a i l 及 批量打印输出控制等功能。1 9 9 4 年世界杯足球赛的c 1 l e n t s e r v e r 系统中共包含1 0 0 0 台左右的 c 1 1e n tp c 机；2 台s u ns p a r c2 0 0 0 型超级小型机配以s y b a s es y s t e m1 0 作为中央d b m ss e r v e r 。 另外，设置有多台s u ns p a r c1 0 超级微机分布于各赛场作为f i l es e r v e r ，其中安装“s u nn e t m a n a g e r ”，用于监督控制整个分布式数据网的运行。 2 1 3 客户l l i t 务器体系结构及工作机制 2 1 3 1 客户t l l l 务器体系结构 从概念上讲，构成一个客户服务器计算环境是这样三个元素：客户机系统、服务器系统以 及通信网络。如图2 5 ，图2 6 所示。换句话说，客户i n 务器计算环境是以网络为基础，以驻留 数据库管理系统等服务程序的服务器为后援，以运行前台应用程序的微机为工作站的体系结构。 其关键点在于把数据存取与应用程序分离，数据管理由服务器执行，而应用程序则由客户机执行， 从而明显地改善整个系统的运行能力，有效地增强系统的可扩展性和可维护性。 网络 图2 - 5 客户服务器体系结构 苎三主茎! ! 尘堕塑盟坌塑茎塑塑壁墨堑 客户计算机 服务器计算机 图2 - 6 典型客户服务器结构 客户机系统的硬件配置主要是各种档次的微机以及低档工作站，而软件环境可以是d o s 、 w i n d o w s 、m a c o s 、0 s 2 和u n i x 操作系统等。尤其是w i n d o w s ，由于其友好的公共图形用户界面( 6 u i ) 和丰富的应用软件，而使之越来越受到用户的喜爱。新推出的w i n d o w sn t 集g u i 、网络和数据库 管理功能于一身，并可运行于非i n t e l 平台上，将是未来客户机系统的主流产品。在功能上，客 户机系统主要承担图形显示和数据表示等功能，因此良好的图形用户界面以及简便易用的开发工 具( 环境) ，如第四代语言( 4 g l ) 等，对于客户机系统的选择尤为重要。 与客户机系统相比，服务器系统的选择配置有更广泛的范围，主要的硬件平台就有几十种， 如s u n 、h p 、d 6 、c d c 、d e c 、i b m 、m o t o r o l a 的各类服务器产品均在可选之列，其操作系统主流是 u n i x 或符合p o s i x 标准的各类操作系统。在功能上，服务器系统更侧重于作联机事务处理( o l ，t p ) 服务器、决策支持服务器、应用服务器、计算服务器以及文件服务器等。 通信网络是客户服务器计算的基础，但是从根本上讲，客户服务器计算并不对网络及其通 信协议加以定义或者限制，因为从客户服务器计算的观点看，网络只是提供了一种透明的传输机 制，最终用户没必要知道使用的是哪种网络，甚至不应该感觉到网络的存在。当然，实际构筑一 个客户服务器系统时，总是要选择某种网络( 协议和媒体) ，这主要是由当前的客户朋殴务器软件 ( 分布式数据库系统及其前端客户软件) 所决定的。当前，t c p i p 协议已成为事实上的工业标准， t c p i p 网络为异种机、异种操作系统和异种网络的互连提供了简便有效的手段。所以基于这种网 络的客户月艮务器计算将达到其理想的目的。 1 f 1 第二章基于c s 结构的分布式数据库系统 2 1 3 。2 客户服务器模式的工作机制 如前所述，客户机应该理解为在一个硬件平台发出请求的进程，而服务器则是在网络中的另 一硬件平台上运行的进程。客户机通过远程过程调用f r p c ) 请求服务程序提供服务，服务器执行 所需的功能，然后将结果返回客户机。 远程过程调用是网络上不问机器进 亍通讯的一种模型( 机制) ，即本地用户可以象调用本地的 过程一样调用网络中另一主机上的过程。这种机制使得程序设计人员不越设计信息发送和接收的 过程，更不必处理信息发送时出现的细节问题。r p c 的实现为客户n 务器之间的通信提供了一个 有效的手段，是客户n 务器操作的通信基础。 分布式数据库管理系统是将无论是在物理上备个场地f 网点) 上的软、硬件资源及数据通过计 算机网络连接起来，以便进行统一 i 勺管理和控制，使其在逻辑上可视为一个整体的数据库系统。 d b m s 以资源的物理分散性和逻辑相关性为主要特性。d b m s 是网络技术与数据库技术相结合的产 物，也是客户n 务器计算的直接体现和化身。从某种意义上讲，没有d b b l s ，也就没有客户n 务 器的计算环境。 文件传输实际上可以理解为在网络中不同机器之间的一种文件拷贝过程。在客户服务器计算 中，文件传输是r p c 的一种强有力的补充手段。除此之外，在一个分布式计算环境中提供文件存 储、检索和数据共享，对用户来说犹如本地系统的扩充，这也是客户服务器环境的目标之一。 客户服务器应用就是传统上由一个系统完成的应用划分成两个或更多的部分，由通过网络互 连的系统，即客户机系统和服务器系统共同实现。通过对传统的主机系统的分析研究以及客户? 服务器计算的实践，发现绝大多数的应用，从功能上讲都是e h - - 部分组成，即表示逻辑、处理逻 辑和数据管