（计算机应用技术专业论文）cngi应急联动内部管理系统的性能设计与实现.pdf

内蒙古大学硕士学位论文 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 摘要 c n g i 应急联动内部管理系统是在c n g i 应急联动系统中实现各类数据管 理、查询和维护的平台。系统基于c l i e n t s e r v e r 模式，是多用户、多角色应用系 统。不同角色的工作人员能够通过该管理中心平台，实现各类数据的查询、增加、 删除、修改，入网数据的上传、审批、检索，车辆、固定目标的分配，两节点间 的数据库同步。这种基于c l i e n t s e r v e 模式的系统，数据交换具有乒乓式、单向 大批量数据交换两种方式混合的特性，正是这种比较复杂的特性，对系统的响应 时间提出更高的要求。如果系统不能提供可接受的响应时间，势必会造成企业信 息处理的阻塞，甚至企业客户流失和财政损失，给企业的市场竞争带来极大的影 响。因此，给出系统合理的响应时间对整个应急联动系统的运营十分必要。 本文在对c n g i 应急联动内部管理系统进行开发过程中使用u m l 语言进行 形式化建模，对系统的数据结构和动态行为进行描述，保证系统能正确实现，通 过测试各个功能都正确。在此基础上，本文着重分析系统的性能，建立系统的队 列网络( q n ) 模型，对入网数据上传算法中的系统响应时间进行定量分析，找 到了制约系统响应时间的因素。针对此问题，本文提出一些改进策略，重点分析 了一种基于缓存机制的策略，并通过实验证明该方法明显缩短了入网数据上传算 法中的系统响应时间，保证了数据的安全性与完整性，从而有效地提高了系统的 整体性能。 关键词：性能、u m l 、队列网络、响应时间 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f c n g i e m e r g e n c y m a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t c n g ie m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e mi st h ep l a t f o r mf o rd a t am a n a g e m e n t , q u e r ya n dm a i n t e n a n c ei nc n g ie m e r g e n c ys y s t e m t h es y s t e m i sb a s e do n c l i e n t s e r v e rm o d ew h i c hi sam u l t i u s e ra n dm u l t i - r o l ea p p l i c a t i o ns y s t e m t h r o u g h t h ec e n t e rm a n a g e m e n tp l a t f o r m ，s t a f fo fd i f f e r e n tr o l e sc a nb ea b l et or e a l i z et h ed a t a q u e r y , a d d i t i o n ，d e l e t i o n ，a n dm o d i f i c a t i o n ，a sw e l la st h en e t w o r kd a t aa p p l i c a t i o n ， a u d i t ，r e t r i e v a l ，d i s t r i b u t i o no fv e h i c l e sa n do t h e rf i x e dt a r g e t ，a n dt h ed a t a b a s e s y n c h r o n i z a t i o nb e t w e e nt w on o d e s t h es y s t e m ，b a s e do nc l i e n t s e r v e rm o d e ，h a s t h ec h a r a c t e r i s t i c so fp i n g - p o n gs t y l ed a t ae x c h a n g e ，a n do n e w a ym a s sd a t ae x c h a n g e i ti st h ec o m p l e xc h a r a c t e r i s t i ct h a tr a i s e sah i g hd e m a n df o rs y s t e mr e s p o n s et i m e i f t h es y s t e md o e sn o tp r o v i d ea na c c e p t a b l er e s p o n s et i m e ，i tw i l lr e s u l ti ni n f o r m a t i o n b l o c k e di nb u s i n e s s ，e v e nt h ec u s t o m e rl o s s e sa n df i n a n c i a ll o s s e s ，b r i n g i n gn e g a t i v e e f f e c tt ot h ee n t e r p r i s em a r k e tc o m p e t i t i o n t h e r e f o r e ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt op r e d i c t r e a s o n a b l er e s p o n s et i m ef o rt h er u n n i n go ft h ee n t i r ee m e r g e n c ys y s t e m d u r i n gt h ed e v e l o p m e n to fc n g ie m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e m ，u m l l a n g u a g ei su s e df o rf o r m a lm o d e l i n g t h a td a t as t r u c t u r ea n dd y n a m i cb e h a v i o rf o r t h es y s t e mi sd e s c r i b e dt om a k es u r et h a tt h es y s t e mc o u l db er e a l i z e dc o r r e c t l ya n da l l t h ep a s s e df u n c t i o ni sc o r r e c t ，t o o o nt h i sb a s i s ，t h i sp a p e rm a i n l ya n a l y s e st h es y s t e m p e r f o r m a n c e ，s e t su pt h eq u e u es y s t e mn e t w o r k ( q n ) m o d e l ，a n dm a k e sq u a n t i t a t i v e a n a l y s i so f t h es y s t e mr e s p o n s et i m ea b o u tt h ea l g o r i t h m so f n e t w o r kd a t aa p p l i c a t i o n ， t of i n do u tt h er e s t r i c tf a c t o r so fr e s p o n s et i m e f o rt k sp r o b l e m ，w ep r o p o s es o m e s t r a t e g i e s t oi m p r o v e ，b u ta n a l y s i sf o c u s e do nas t r a t e g yb a s e do nt h ec a c h e m e c h a n i s m i nt h ee n d ，e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h i sm e t h o ds i g n i f i c a n t l yr e d u c e st h e s y s t e mr e s p o n s et i m ea n di m p r o v et h eo v e r a l lp e r f o r m a n c eo f t h es y s t e me f f e c t i v e l y k e y w o r d s ：p e r f o r m a n c e ，u m l ，q u e u es y s t e mn e t w o r k ，r e s p o n s et i m e i l 内蒙古大学硕士学位论文 图表目录 图3 1c n g i 应急联动内部管理系统模块图8 图3 2 系统用例图1 4 图3 3 车辆入网一上传审批检索时序图1 5 图3 4 系统关键类及各类之间关系图16 图3 5 车辆上传一审批检索流程图2 0 图3 6c n g i 应急联动内部管理系统网络结构图2 l 图4 1 队列网络的资源类型。2 3 图4 2 l i t t l e sl a w 的黑盒子模型2 4 表4 1 协议p d u 信息2 6 图4 3t c p 建立链接与断开链接示意图2 7 图4 4c n g i 应急联动内部管理系统的q n 模型2 8 图5 1 算法1 中系统响应时间变化图4 9 图5 2 从网管中心审批表检索到本地的记录数为3 0 0 0 时算法2 中系统响应时间 变化图5 0 图5 3 从网管中心审批表检索到本地的记录数为1 0 0 0 0 时算法2 中系统响应时 间变化图5 0 图5 4 从网管中心审批表检索到本地的记录数为5 0 0 0 0 时算法2 中系统响应时 间变化图5 l 图5 5 从网管中心审批表检索到本地的记录数为1 0 0 0 0 0 时算法2 中系统响应时 间变化图51 v 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得内苤直太堂及其他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己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日 指导教师签名： 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院幂导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后 使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用 于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名： 日 指导教师签名： 日期： 众匆 卫仞。# 、| 口 内蒙古大学硕十学位论文 1 1 选题研究方向 1 1 1 课题来源及意义 第一章引言 在互联网高速发展的今天，c l i e n t s e r v e r 应用系统开始被广泛地使用并己发 展到专业应用程序、电子商务以及大型的企业级信息系统。随着，访问人数的 不断增加服务器需要支撑大量而又密集的用户请求，在请求内容较多的情况下， 请求内容的应用需要频繁地调用数据库的数据和应用程序，会占用大量的服务 器资、网络资源，造成访问超时和交易失败。同时，由于用户需求的多样性而 导致了主机应用的复杂性，这些越来越复杂的应用以及c l i e n t s e r v e r 系统服务 质量要求的不断提升使得系统平台承受的压力逐渐加大。因此，如何优化 c l i e n t s e r v e r 系统的性能、加强c l i e n t s e r v e r 服务器性能的改进、保证 c l i e n t s e r v e r 系统的可靠性和可扩充性已经成为一个很重要的问题【l 】【2 】。在 c l i e n t s e r v e r 应用系统中，有三方面的因素会影响到系统的性能，即软件程序、 网络和服务器。因此要想提高系统性能，就必须全面考虑各种因素。软件的设 计和编程对系统性能的影响是最主要的，一个设计不良、程序效率不高的软件， 要想在系统运行阶段显著提高性能是很困难的，至少代价也是很高的。然后再 是考虑服务器一端的性能，涉及到的内容比较杂，有机器的硬件条件、操作系 统参数配置、数据库物理设计、数据库参数配置等。网络的性能指标涉及到带 宽、网路结构等3 】【4 】。 响应时间是c l i e n t s e r v e r 应用系统耗费在一个请求上的时间，它从客户端 发出请求开始，到接收到服务器响应的第一个字节数据为止。c l i e n t s e r v e r 模 式的应用在完成数据文换通讯时，可以认为它是对时间延迟和带宽敏感的，这 意味着i n t e m e t 必须具有最能适应数据交换通讯所需要的性能。延迟时问敏感的 数据交换意味着网络延迟时间的一个很小的变化( 例如路由途径的改变而增加 了2 0 m s 的延迟时间1 都将增加交换的响应时间【5 】【6 】【7 】【8 1 。一般的应用很难在 i n t e r n e t 上适应诸如此类的变化，因为传统的协调方法( 如带宽升级和路由优化) 并不能显著地提高性能。乒乓式交换对延迟时问是很敏感的。因为有数百个数 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 据包在i n t e m e t 中传输，用户的响应时间由于要等待所有的数据包都完成交换， 所以响应时间变得很慢。例如，在登录某一应用软件时需要在i n t e r n e t 中做5 0 0 次乒乓式数据交换，如果由于网络问题或者c l i e n t s e r v e r 的延时以及路由器延 时等原因引起每次交换的延迟时间增加2 0 m s ，这将导致用户登录时间延长5 s 。 与之相对应的是，大批量数据交换是带宽敏感的，因为变换中包含了大量的数 据包，附加的更多网络带宽将有助于更快地传送这些数据包并缩减响应时间。 随着网络技术的迅猛发展，i n t e m e t 逐渐成为软件的主要载体，由于c l i e n t s e r v e r 应用系统运行于i n t e m e t i n t r a n e t 环境下，对其用户不可控制。如果系统不能提 供可接受的响应时间，势必会造成企业信息处理的阻塞，甚至企业客户的流失， 给企业的市场竞争带来极大的影响。这就要求软件开发人员准确预测系统随着 数据量增大系统的响应时间，并进行相应改进。 c n g i 应急联动内部管理系统是在内蒙古自治区应急联动系统实施的环境 中提出并完成的。应急联动系统由政府组织指导建设，公安厅牵头，内蒙古国 讯富通科技有限公司采用市场运作运行模式实施，己被纳入了政府信息化建设 的大平台中，并列入自治区金盾建设项目规划。该应急联动系统是一个以全省 为目标的，针对移动目标和固定目标的综合性服务系统。它基于i p 网络，由网 管中心，网管分中心和应用中心组成的。目前全区十二个盟市已建立了网管分 中心，开通三台合一的盟市有通辽分中心、乌兰察布盟分中心、呼伦贝尔盟分 中心、兴安盟分中心、锡林浩特市分中心、乌海市分中心、阿拉善盟分中心、 鄂尔多斯分中心；为社会提供的应用中心有银安押运应用中心、保险公司应用 中心、消防应用中心、深圳保安公司应用中心。 c n g i 应急联动内部管理系统是在c n g i 应急联动系统中实现各类数据管 理、查询和维护的平台。系统基于c l i e n t s e r v e r 模式，是多用户、多角色应用 系统。不同角色的工作人员能够通过该管理中心平台，实现各类数据的查询、 增加、删除、修改，入网数据的上传、审批、检索，车辆、固定目标的分配， 两节点间的数据库同步。这种基于c l i e n t s e r v e 模式的系统，数据交换具有乒乓 式、单向大批量数据交换两种方式混合的特性，正是这种比较复杂的特性，要 求系统具有快速的响应时间。本课题将对适用于该系统特征的形式化建模方法 进行研究，保证系统功能能正确实现。在此基础上，使用队列网络模型对系统 2 内蒙古火学硕十学位论文 的响应时间进行定量的分析，并提出了一种改进算法，实验证明这种改进算法 随着数据量的增加明显缩短了系统的响应时间。 1 1 2 作者的研究内容及主要工作 本文的主要目的是对c n g i 应急联动内部管理系统的性能进行定量分析， 并做了进一步的改进，从而提高软件的开发效率和软件产品的质量，达到开发 过程的统一和完整。本文主要贡献如下： ( 1 ) 总结了影响c l i e n t s e r v e r 系统性能的性能指标以及从不同层次考虑的性 能模型。 ( 2 ) 通过对c n g i 应急联动内部管理系统的各模块需求进行分析，设计了 c n g i 应急联动内部管理系统的软件模型。分析u m l 语言特性，并使用u m l 语言对该软件系统建模。之后介绍了队列网络模型的相关理论，并给出c n g i 应急联动内部管理系统的队列网络模型。接着通过此模型分析入网数据上传算 法中s e r v e r 与c l i e n t 交互过程中各个资源段的响应时间以及系统总响应时间。 由于分中心对于每条要上传的车辆( 固定目标) 数据，需要检索网管中心的审 批表，检查该记录的s i m 卡号( 报警电话) 是否与审批表中重名。在这个过程 中网管中心与分中心分别要对各自接收的数据从协议栈中逐层剥离头部信息。 随着分中心向网管中心上传数据量的增加，消耗在这个操作上面的时间会随之 线性增加，进而系统的响应时间也会随之线性增加，这正是延迟所在之处。因 此，本文提出一些缩减系统响应时间的策略，其中重点介绍了一种改进算法， 该算法基于缓存思想，在分中心用一个临时表存储网管中心审批表中所有s i m 卡号( 报警电话) 及对应日期字段。当分中心向网管中心上传车辆( 固定目标) 数据时，首先将网管中心审批表里的时间在当前时间之前，在本地临时表中最 新时间之后的所有s i m 卡号( 报警电话) 及对应日期字段缓存到该临时表里， 接着对于每一条将要上传的数据记录，扫描该临时表，检查该记录的s i m 卡号 ( 报警电话) 是否与临时表里的重复。接着再上传此批入网数据。通过上述队 列网络模型计算新算法中的响应时间并与之前的入网数据上传算法进行了比 j 二j 一 牧o ( 3 ) 通过实验证明，新改进算法缩减了系统的响应时间，提高了系统的性能。 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 1 2 论文结构 本文共分六章：第一章引言，介绍了本文的课题来源和课题研究方向。第 二章c l i e n t s e r v e r 系统性能分析相关理论，介绍了c l i e n t s e r v e r 系统性能定义、 性能指标以及各种性能模型。第三章c n g i 应急联动内部管理系统设计思想， 给出了c n g i 应急联动内部管理系统的体系结构，并从系统功能和数据库设计 两个方面与旧系统做了比较。之后重点分析了系统的u m l 模型图，并介绍了 入网车辆( 固定目标) 上传审批检索的工作流程以及系统实施的网络环境。 第四章c n g i 应急联动内部管理系统性能建模，给出了c n g i 应急联动内部管 理系统的队列网络性能模型，通过此模型分析入网数据上传算法中s e r v e r 与 c l i e n t 交互过程中各个资源段的响应时间以及系统总响应时间，并讨论了制约 系统响应时间的因素。在此基础上，提出一些提高系统性能的策略，重点叙述 了一种改进算法，且通过上述队列网络模型计算新算法中的响应时间并与之前 的入网数据上传算法进行比较。第五章c n g i 应急联动内部管理系统性能测试 实验，通过实验比较两种入网数据上传算法的优缺点，并给出实验结果。第六 章对本文进行总结及提出进一步的工作。 4 内蒙古大学硕士学位论文 第二章ci e n t s e r v e r 系统性能分析相关理论 2 1ci e n t s e r v e r 系统性能指标 2 1 1c | e n t s e r v e r 系统性能定义 c l i e n t s e r v e r 系统性能，是指一个c l i e n t s e r v e r h 艮务器响应用户请求的能力。 响应请求的能力主要包括两个方面：一是服务器响应用户请求的速度，二是服 务器能够支持的最大同时连接数。讨论c l i e n t s e r v e r 系统性能，主要包括评价 和优化两个方面，这两个方面相辅相成，不可分割。 现代的计算机体系变得更加复杂而且对网络技术的依赖程度也大大增加 了，诸如在i n t e r n e t 上有效的计算机。使用依赖于c l i e n t s e r v e r 服务器，互联网， 以及c l i e n t s e r v e r 技术的应用程序在确保给出的功能性和保证功能性能够在可 接受的性能条件下能够传递下去这两方面都带来了挑战。一个功能强大非常好 的服务器，但是花费非常长的时间才能连接到它的上面或者要花费很多时间才 能得到有用的信息，这样的服务器是不可用的，用户会尽量避免使用这样的服 务器。而且性能问题会带来一系列的不期望的后果，包括财政和销售损失，降 低生产率，以及给公司带来不良的影响。 2 1 2c i e n t s e r v e r 系统性能指标 在c l i e n t s e r v e r 中，系统通过网络采用请求应答的方式工作，基本通信单 位是c l i e n t 发出的通信请求及s e r v e r 发出的应答消息。c l i e n t s e r v e r 系统的几个 基本性能评价指标就是基于请求应答这一对基本概念【9 】【l o l 【1 1 1 。常用的指标有 ： 1 应答延迟( r e s p o n s ed e l a y ) ：一个请求从建立网络连接到应答结束拆除 连接之间的时间。它在不同的时刻对不同的请求一般是不相同的。 2 平均应答延迟( m e a nr e s p o n s ed e l a y ) ：大量请求( 通常指一个测试集中 的所有请求) 的应答延迟的平均值。侧重于评价服务器的平均性能。 3 吞吐率( r e s p o n s ep e rs e c o n d ) ：非空闲状态下，系统在单位时间内响应 的请求个数。所谓非空闲时间即系统负载不为零的时间段。 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 4 系统容量( s y s t e mc a p a c i t y ) - 非空闲状态下，系统在单位时内能够响应 的最大请求个数，即吞吐率的最大值。这是评价c l i e n t s e r v e 系统性能的一个重 要指标。 5 系统带宽( s y s t e mb a n d w i d t h ) ：系统单位时间内传输的字节数，通常也 称为吞吐量。 6 最大稳定连接数( m a x i m u ms t a b l ec o n n e c t i o n s ) ：在性i i i i ：较稳定，没有 明显下降的情况下，系统能够支持的最大同时连接数。一般来说，高吞吐量通 常具有较低的延迟，但也有例外。例如：一昼夜运送1 0 0 0 张不同的光盘，每张 光盘5 0 0 兆字节。这样的传输有很好的吞吐量，但延迟很大。吞吐量为 ( 5 0 0 x 2 2 0 x 8 x 1 0 0 0 ) ( 2 4 x 6 0 x 6 0 ) 秒4 9 兆比特秒，所有的内容在同一时间到达， 延迟为l 天。这种方法尽管在一天的时间内有较高的吞吐量，但是延迟却非常 的大，把它称为爆发式交通量。 2 2ci e n t s e r v e r 系统性能模型 c l i e n t s e r v e r 系统性能模型可以细化为不同级别的模型【1 2 】。 系统级性能模型，是从系统级的观点来考虑系统的性能，把系统当作一个 黑盒来建模。这种情况下，盒子的内部细节不会被明确的建模；只考虑盒子的 吞吐量函数。吞吐量函数x o ( k ) 给出了盒子的平均吞吐量。系统级的性能模 型由状态变迁图( s t d ) 表示，这个状态变迁图描绘了系统中可以被发现的状 态，同时还有状态是怎样一个个变迁的。s t d 中每个状态通过一个圆来表示， 两个状态之间的转换对应系统中的物理事件并且转换通过两个状态之间的箭头 来表示。 组件级模型考虑不同的系统资源和不同的请求使用资源的方法。处理器、 磁盘和网络子模型被明确地考虑。通过构造一个网络系统来考察组件，并且分 析如何在考虑组件问相互作用的前提下构造这个模型。这种模型称为队列网络 ( q n s ) 1 1 2 j 【1 3 j 【14 1 。q n 中的队列指的是一个资源( 如c p u 、d i s k 、n e t w o r k ) 和等待 使用这个资源的请求队列。不是所有经过队列网络中资源的请求所使用过的资 源和在每个资源上耗费的时间都是类似的。提交给计算机系统的总工作量可以 被分成若干个工作量组件，每个组件在q n 模型中用一个请求集合的类表示。 不同的类可以有不同的服务需求参数和不同的工作量强度参数。请求类可以按 6 内蒙古火学硕士学位论文 q n 中的请求数目是无界的还是固定的分为开放的和封闭的。开放类允许请求 到达并经过多种资源后离开系统。封闭类的特点是q n 中的请求数目是固定的。 所有的类都是开放的q q 称为开放型q n ，所有的类都是封闭的q n 称为封闭型 q n ，而既有开放类，又有封闭类的q n 称为混合型q n 。 2 3 本章小结 本章介绍了c l i e n t s e r v e r 系统的性能定义以及评价系统性能的几个基本指 标，应答延迟和系统容量是两个最重要的性能指标。最后本章给出了从不同级 别分析c l i e n t s e r v e r 系统的性能的两种模型 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 第三章c n gl 应急联动内部管理系统设计思想 3 1 系统体系结构 按照功能我们对整个系统进行如图3 1 的功能模块划分： 阳国罔 系统管理 圉圉圈圉圈围困圉 图3 1c n g i 应急联动内部管理系统模块图 f i g u r e3 1m o d e ld i a g r a mo fc n g ie m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e m 3 2 本系统与1 日系统的比较 c n g i 应急联动内部管理系统是在c n g i 应急联动系统中实现各类数据管 理、查询和维护的平台。系统基于c l i e n t s e r v e r 模式，是多用户、多角色应用 系统。不同角色的工作人员能够通过该管理中心平台，实现各类数据的查询、 增加、删除、修改，入网数据的上传、审批、检索，车辆、固定目标的分配， 两节点间的数据库同步。 下面从系统功能、数据库设计两个方面与旧系统进行比较： 系统功能方面： 1 、旧系统的用户没有权限限制，任何登录到系统的员工可以使用系统中的 8 一定标息改 一 一固目信修 一 曲y r。，。l息_1 精一定标息除 一 兽一日目信删 一 田凹1j 一定标息询 一 一固目信查 一 内蒙古大学硕士学位论文 所有功能，可以任意操作数据库。这就存在以下危险：如果有人利用任意员工 账号登录到系统，恶意修改数据库中的数据，或者盗取数据库中重要数据，比 如修改某客户的s i m 卡号，导致前台监控进程读取一个错误的s i m 卡号，进而 监控系统就无法跟踪客户的车辆，将会造成严重的后果。 本系统针对这一缺陷作出如下改进：系统实现了用户角色权限三级管理。 系统有一个工号为“o ”的员工r o l ea d m i n i s t r a t o r ，负责为本部门及其子部门的员 工权限分配。按照网管中心统一规定，r o l ea d m i n i s t r a t o r 新建角色a ，然后把指 定权限赋给角色a ，最后把角色a 分配给员工x 。这样，根据员工职务的级别 分配了不同的权限。每个员工都有指定的权限，只能使用权限范围内的系统功 能，访问、操作权限范围内的数据。不会因为滥用权限造成数据库被篡改或者 数据丢失，从而有效的保证了数据库的一致性、完整性、安全性。 2 、旧系统中两个站点间的数据不能自动同步，只能从后台数据库手动导入、 导出数据。这样做第一不方便，第二由于需要依靠硬盘等存储设备完成导入、导 出数据，这对数据库造成了潜在的危险。 本系统实现了两个站点间的数据库同步，只要指定了目标数据库，本地数 据库就可以和远程目标数据库完成部分数据同步( 例如本部门y 的数据库由于 某种原因瘫痪，它就可以把网管中心存储的部门y 的数据同步到本地，从而恢 复了本地数据库) 和全部数据同步( 例如网管中心的数据库由于致命故障而瘫 痪，这样网管中心就可以和各个分中心数据库实现全部数据同步，把x l 的全 部数据同步到本地，依此类推，把x 2 、x 3 x n 的全部数据都同步到本地。 这样，不用依靠备份就可以恢复网管中心的数据库) 。 3 、旧系统入网车辆和固定目标时，全区所有的车辆和固定目标都得由网管 中心的员工来录入( 由于网管中心的级别最高，录入缺省就是审批入库) ，然后 再把新的数据库c o p y 给入网地的部门( 修改、删除车辆和固定目标同理) ，无 形中增加了网管中心的负担。而且由于网管中心的数据库保存了全区所有的数 据，任何人只要随便利用全区任意员工的账号登录到系统就可以审批入库车辆 或固定目标、修改删除数据，这给网管中心的数据库造成了极大的危险。 本系统针对上述缺陷，实现了车辆( 固定目标) 申请 上传 审批 检索 入库这一流程。任何申请入网车辆的基本信息首先被存储到本地( 设为部门a ) 9 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 的临时数据表里，然后由本地员工( 设为员工b ) 执行上传操作，将该车辆的 信息上传到网管中心。网管中心的员工通过核对该车辆的基本信息决定该车辆 是否能入库。当网管中心审批通过该车辆后，员工b ( 必须是b ) 从临时数据 表里提取该车辆的信息，转存到正式的数据表里面。修改车辆( 固定目标) 信 息或者销号某车辆( 固定目标) 同样得严格遵循申请 上传 审批 检索入库 这一流程。这样不仅减轻了网管中心的负担，更重要的是保证了数据库的一致 性、完整性、安全性。 4 、旧系统由于没有权限限制，只要是本部门的员工，都可以监控本部门及 其子部门下的所有车辆或固定目标，如前所述，对系统造成了极大的危险。 本系统增加了车俩( 固定目标) 分配功能。由网管中心的员工为各个分中 心的员工按照权限设置分配车辆( 固定目标) ，每个员工只能监控其权限范围内 的车辆( 固定目标) ，从而保证了系统的安全性。 数据库设计方面： 旧系统对于数据库表没有建索引，对数据库操作的s q l 语句都嵌入到了应 用程序中。 本系统从性能方面考虑，做了以下优化： 对平台频繁访问的表如b a s e _ c a r , f i x _ i n f o ，b a s e _ e m p l o y e e ，b a s e _ d e p a r t m e n t 等 表建立u n i q u e 、c l u s t e r 索引，加快了查询速度。 对一些有特殊要求的数据加上了适当的完整性约束，如车辆s i m 卡号，在 设计b a s ec a r 表时，限制s i m 卡号的长度为1 1 位且不为空，这样就能实现由数 据库本身而不是应用程序来约束数据符合一定的条件，不需在c l i e m 端和s e r v e r 端之间传递s q l 语句，减轻了网络的i o 负担。 将入网车辆( 固定目标) 数据上传、检索操作用s q l 存储过程实现，减少 了在c l i e n t 端和s e r v e r 端之间传递s q l 语句的次数，从而减轻了网络的i o 负 担： 3 3 系统的u m i 模型 3 3 1 基于u m l 的软件建模方法 c n g i 应急联动内部管理系统具有c s 系统的特征，如其基于网络平台，具 l o 内蒙古大学硕士学位论文 有层次结构等。因此使用传统的有限状态机对其动态行为建模常常会出现并发 描述困难，状态爆炸等问题，使得建模变得非常困难。统一建模语言u m l t l 5 】【1 6 】 是一种表达能力丰富、功能强大的建模语言，它适用于许多应用领域，同时u m l 可以使用在软件开发的各个阶段，使用u m l 来描述软件的需求分析、总体设 计和详细设计，能够方便行业专家、用户、软件系统分析和设计人员之间的沟 通与合作，减少软件开发中出现的错误。相对于传统的软件建模方法，基于u m l 的软件建模方法的主要优势是： 1 、描述系统需求准确 准确、透彻地理解系统需求是软件开发的首要任务。但是要做到这一点很 不容易，因为软件丌发人员对业务领域的理解深度有限，而参与系统分析的人 员又往往对软件开发的一些要求和方法不熟悉，难以恰当地归纳和提供软件系 统分析所要求的领域知识。因此，要准确地理解、表达系统的需求，软件开发 人员和参与系统分析人员的交流是关键。统一建模语言( u m l ) 规范定义了九种 图形来从不同方面描述系统，分别是：用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ，对象 虱( o b j e c t d i a g r a m ) ，类图( c l a s sd i a g r a m ) ，状态图( s t a t ed i a g r a m ) ，序列图( s e q u e n c e d i a g r a m ) ，协作i 蛩( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) ，活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) ，组件图 ( c o m p o n e n td i a g r a m ) ，配置图( d e p l o y m e n td i a g r a m ) 。这些图形从不同的侧面来 描述系统的特性，为软件开发人员和系统分析人员之间的交流提供了工具。 2 、处理系统需求的变化快速准确 软件系统更新速度快，这要求研发的周期要尽可能的短，同时在开发过程 中要调整需求。然而，传统的软件开发方法通常是不允许用户在开发过程中提 出需求变化的，因为需求分析、设计和编码、测试之间存在着鸿沟，它导致了 两者之间的脱节。基于u m l 的软件开发方法，不但可以通过图形化的模型来 表现需求，同时也可以通过修改模型来改变需求。通过正向工程( f o r w a r d e n g i n e e r i n g ) 和逆向工程( r e v e r s ee n g i n e e r i n g ) 保持对象设计模型与程序代码的一 致性。在开发过程中就可以进行需求和设计的验证，这会降低开发与测试的风 险和开支。 3 、模型复用率高 软件复用是提高软件开发效率、改善软件质量的重要途径。传统的开发方 c n g i 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 法丌发中大多是一段程序或模块的复用，软件复用的利用率和效果都不是很好， 这无疑会大大降低开发的效率。基于u m l 的开发方法的软件产品可以做到模 型的复用，适应面更广。 4 、可维护性好 因为在传统的软件开发方法中。需求分析、设计和编码、测试之间存在着 鸿沟，那么一旦需求有变化，就会使开发的软件系统产生较大的变化。即使是 微小的修改也可能引入新的错误。所以使用传统软件开发方法开发的软件系统 的可维护性是比较差的，而基于u m l 的软件开发方法，使协同开发更加容易。 一个修改可以迅速的反馈给其他开发人员处，使小组人员可以提前预见修改所 导致的后果。减少新错误的引入。 基于u m l 的软件开发技术汲取了其它面向对象开发方法论和近三十年软 件工程的经验和成果，目前它已成为可视化和构建软件系统以及商业建模的标 准语言。 u m l 的定义包括u m l 语义【1 7 】【1 8 】和u m l 表示法两个部分。u m l 语义通过 元模型来严格地定义。元模型为u m l 的所有元素在语法和语义上提供了简单、 一致、通用的定义性说明，使开发者在语义上取得了一致，消除了因表达方法 不同所造成的差异。同时，u m l 语义还支持对元模型的扩展定义。u m l 表示 法定义了u m l 的表示符号，为建模者和建模支持工具的开发者提供了标准的 图形符号和正文语法，这些图形符号在语义上是u m l 元模型的实例。u m l 采 用的是一种图形表示法，它是一种可视化的图形建模语言。u m l 运用元模型对 语言中的基本概念、术语和表示法给出了统一且比较严格的定义和说明，从而 给出了这些概念的准确含义。为了能从不同角度来考察系统，标准建模语言 u m l 定义了下列9 种模型图【1 9 】【2 0 】： ( 1 ) 用例图( u s e c a s e d i a g r a m ) ：用例图用来描述系统与角色之间的交互关系。 用例图表示从用户角度对系统的要求，因此它描述的是系统的功能。 ( 2 ) 类医 ( c l a s sd i a g r a m ) ：类图是用类和它们之间的关系描述系统的一种图 示，它从静态的角度来描述系统，属于一种静态模型。 ( 3 ) 对象图( o b j e c td i a g r a m ) ，是类图的实例。因为对象的存在是有其生命 周期的所以对象图只能在系统的某一时间段存在。 1 2 内蒙古大学硕士学位论文 ( 4 ) 序k r l j 訇( s e q u e n c ed i a g r a m ) ：序列图描述了对象之间的通过消息怎样交 互，它一般用来描述用例图中的功能流程。序列图是一种动态建模的方法。 ( 5 ) 协作 ( e o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) ：协作图描述的是对象之间在空间上的交 互和链接。序列图描述的是对象之间时间上的交互，而协作图描述的是空间意 义上的交互。链接显示真正的对象与对象之间是如何联系在一起的。 ( 6 ) 状态 ( s t a t ec h a r td i a g r a m ) ：状态图描述了对象、系统、子系统之间的 状态变迁关系。通过状态图，可以了解到对象的状态关系以及对象受到事件的 激励，通过变迁关系，到达另外的状态。它描述的是系统的动态功能，属于动 态模型。 ( 7 ) 活动i 茎t ( a c t i v i t yd i a g r a m ) ：活动图表示系统中的功能活动关系。它显示 动作及其结果。 ( 8 ) 组件 ( c o m p o n e n td i a g r a m ) ：组件图描述的是软件组件及其组件之间的 关系，显示代码的结构。组件是逻辑架构中定义的概念和功能在物理架构中的 实现。 ( 9 ) 配置 ( d e p l o y m e n td i a g r a m ) ，定义系统中软硬件的物理拓扑结构以及 在此结构上执行的软件。它可以显示实际的计算机和设备之间的连接关系，也 可显示连接的类型及部件之间的依赖性，还可以显示网络之间的通信路径。配 置图常用于理解分布式系统。 3 3 2c n g i 应急联动内部管理系统u m l 描述 1 、系统用例图 用例图说明】 ( 1 ) c a r - f i xm o d d e l ：车辆固定目标增加删除用例。用户可以修改、删除已经 入网的车辆固定目标的基本信息。 ( 2 ) c a r - a p p l y ：车辆申请入网用例。 ( 3 ) f i x a p p l y ：固定目标申请入网用例。 ( 4 ) c a r - f i x q u e r y ：查询车辆固定目标用例。用户可以查看已经入网车辆固定 目标的基本信息。 ( 5 ) c a r - f i x a s s i g n ：车辆固定目标分配用例：用户可以授权给比自己权限级别 低的员工监控本部门及子部门的车辆固定目标。 c n g | 应急联动内部管理系统的性能设计与实现 图3 2 系统用例图 f i g u r e3 2u s ec a s ed i a g r a mo fs y s t e m ( 6 ) c a rs u b r e t r i ：上传- 检索车辆固定目标：用户向网管中心上传申请入网的 车辆固定目标信息。当网管中心审批通过后，用户可以把申请入网的车辆固定 目标正式入库。 ( 7 ) c a r - f i xa u d i t ：车辆固定目标审批用例。 ( 8 ) g r o u p m