（通信与信息系统专业论文）erp关键技术研究和hserp的实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 尹2 夕。7 ， 课题来自广州一家公司研制的面向国内中小制造业的企业资源计划( e r p l 软件项目h s e r p 。作者主要承担e r p 中的关键技术研究、h s e r p 的总体设计 和产品的部分实现工作。体系结构是大型应用软件首先考虑的问题，本文对当 前流行的三层体系结构进行了研究，应用到h s e r p 的总体设计中并具体实现， 发挥了三层结构稳定性强、扩展性好、维护方便的特点。其次，w i n d o w s 平台上 的组件化开发建立在组件模型( c o m ) 的基础上，详细研究了c o m 原理及其实 现机制，针对h s e r p 在实施过程中功能变动大的特点，采用组件化设计- 丌发方 便版本管理和功能扩展，论述了h s e r p 中组件的丌发思路和实现方法。最后， h s e r p 对数据库的访问采用a d o 编程模型，这是c o m 的高层应用，根据实 际经验总结出提高数据存取效率的儿个原则；对于存储过程中实现递归函数调 用提出了一种一般化的思路和实现方法s p r a 。e r p 是一个统一管理企业物流、 资金流和信息流、对企业生产、财务和供应链全过程进行有效计划与管理的信 息系统，目标是充分利用企业的现有资源取得最大的经济效益。h s e r p 的系统 开发研制围绕中小企业的管理需求，以软件工程的思想方法为指导，以实用、 好用、安全可靠、适应性强为目标进行设计实现，具有结构清晰、操作简单、 稳定可靠等特点。到目前为止，采用了该系统的企业，极大的提高了企业管理 的自动化水平，创造了良好的经济效益h 关键词；三层体系结构，组件，组件对象模型，a c t i v e x 数据对象 企业资源计划 一一 。 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t d i s c u s s i o nc o m e s 疗o mt i l ed e v e l o p m e n to f e r p p r o d u c tn a m e dh s e r p , w h i c h i sd e s i g n e dt os e r v es m a l lt om e d i u m e n t e r p r i s e si l lc h i n a t h ea u t h o ri sr e s p o n s i b l e t b rr e s e a r c ho fk e yt e c h n o l o g yi ne r pa n dd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fh s e r p t h ef i r s tc o n s i d e r a t i o nf o rd e v e l o p i n gs o f t w a r es y s t e mi sa r c h i t e c t u r e t h r e e t i e r a r c h i t e c t u r ei s e x p l o r e d a n da p p l i e di n t oh s e r pw i t ht h er e s u l to fs c a l a b i l i t y , r o b u s t n e s sa n df l e x i b i l 时n e x t ，c o m p o n e n td e v e l o p m e n to nw i n d o w sp l a t f o r mi s b a s e do nc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( c o m ) ，w h i c hi ss t u d i e da n dd e p l o y e ds oa st o s a t i s f yt i l er e q u i r e m e n to ff l e x i b i l i t ya n dm a i n t a i l m b i l i t yo fs o f t w a r es y s t e l n t i l e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fc o m p o n e n t si nh s e r p i sd i s c u s s e d t h i r d l y , h s e r p a d o p t sa c t i v e xd a t ao b j e c t s ( a d o ) a st h ep r o g r a m m i n gm o d e lo fd a t aa c c e s s ， w h i c hi sa l s ob a s e do nc o m s o m e p r i n c i p l e so fi m p r o v i n ge f f i c i e n c yo f d a t aa c c e s s a r ec o n c l u d e d a na l g o r i t h mf o r i m p l e m e n t i n g r e c u r s i v e p r o c e d u r e i ns t o r e d p r o c e d u r e o fd b m si s p r e s e n t e d e n t e r p r i s e r e s o u r c e p l a n n i n g ( e r p ) i s a m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mw h i c hc e n t r a l i s e sa n dr a t i o n a l i s e s m a t e r i a l f l o w , c a p i t a lf l o wa n di n f o r m a t i o nf l o wa l l i na ne n t e r p r i s ea n di t s s u r r o u n d i n gs u p p l y c h a i na sw e l l ，a n dm a k e sp l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fm a n u f a c t u r e ，f i n a n c ea n d s u p p l y c h a i no fa ne n t e r p r i s ei no r d e rt om a x i m i z et h ep r o f i tw i t ht h ee x i s t i n g r e s o u r c e s h s e r pi sd e v e l o p e db a s i n go ns o f t w a r ee n g i n e e r i n ga si n s t r u c t i o n ，o n p r a c t i c a b i l i t y , s e c u r i t ya n d r o b u s t n e s sa so b j e c t i o n ，i no r d e rt os e r v et h er e q u i r e m e n t o fs m a l lt om e d i u md o m e s t i ce n t e r p r i s e s t od a t e ，t h ee n t e r p r i s e sa d o p t e dh s e r p h a v ei m p r o v e dl e v e lo fa u t o m a t i o na n di n f o r m a t i o n ，s t r e n g t h e n e dm a n a g e m e n ta n d r e a p e dp r o f i to b v i o u s l y k e y w o r d s ：t h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e ，c o m p o n e n t ，c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( c o m ) ， a c t i v e xd a t ao b j e c t s ( a d o ) ，e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ( e r p ) 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1e r p 的起源和定义 六十年代中期，美国i b m 公司的管理专家j o s e p ho r l i c k yi 尊士首先提出了 企业物料的独立需求和相关需求的概念，总结出了一种新的管理理论物料 需求计划m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ) 理论。独立需求指的是需求数 量和需求时间由企业外部的需求来决定，例如客户订购的产品、售后维修需要 的备品备件等；相关需求是指由独立需求的物料所产生的需求，例如半成品、 零部件、原材料等的需求。m r p 是一个生产计划和物料控制系统，引入了时问 分段和物料清单( b o m ) 的概念，解决了库存管理和生产控制中一系列难题， 可保证按时按量得到所需要的物料【1 1 。 m r p 到七十年代中期在经济发达国家受到重视并得到广泛应用。但是 m r p 只考虑了需求没有考虑实际的生产能力，致使计划的实现性和可执行性存 在许多问题；另外m r p 计划在执行过程中没有对实际情况做出反馈，管理人员 无法对计划做出调整。针对m r p 的不足和局限，在七十年代中后期，很多管理 专家提出了能力计划的概念，在m r p 的基础上加上了能力需求计划和执行计划 情况的反馈，形成了具有环形回路的闭环m r p ( c l o s e dl o o pm r p ) 。随后有关 专家在闭环m r p 的基础上又加入了企业的长远经营规划以及企业的财务会计 职能，形成了一种新的管理理论制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e p l a n n i n g ) 。由于其英文字头缩写与物料需求计划的缩写相同，为便于区别，将 物料需求计划称为m r p ，而将制造资源计划称为m r p i i 。 m r p i i 是对制造企业全部资源进行有效计划的一整套方法。它围绕企业的 基本经营目标，以生产计划为主线，对企业的各种资源进行统一的计划和控制， 使企业的物流、信息流、资金流流动畅通。m r p i i 将企业经营和生产管理中的 一些规律上升到原理，揭示了管理活动中固有的逻辑关系，给企业管理提供了 一整套规范化、条理化的方法，从八十年代初开始在企业中得到了广泛的应用。 e r p 的出现以1 9 9 0 年美国g a r t e n e rg r o u p 公司的分析报告( ( e r p ：设想下 一代的m r p i i ) ) 为开始的标志。1 。1 9 9 3 年上半年，g a r t n e rg r o u p 公司又发表了 ， i1l，篮1 华中科技大学硕士学位论文 以( ( e r p ：设想定量化为题的会议报告，阐述了e r p 的理念和对e r p 后三至 五年发展的预测，阐明了e r p 的实质和定义，是e r p 发展历史上的一篇极其 重要和具有较高分析水平的文献。报告的主要内容是：e r p 的发展、e r p 与 m r p i i 的区别、计算机技术对e r p 的作用、e r p 具有的功能、e r p 的实施。 e r p 足从m r p i i 发展而来的新一代集成化管理信息系统，它扩展了m r p i i 的功能，其核心思想是供应链管理，即把传统企业边界延伸到整个供应链范围 去优化企业的资源，是基于网络经济的新一代信息系统。e r p 汇合了离散型生 产和流程型生产的特点，融合了多种现代管理思想，扩大了管理的范围，更加 灵活地开展业务活动，实时地响应市场需求，进一步提高了企业的管理水平和 竞争力。 综合k u m a r 等人以及美国生产和库存控制协会a p i c s ( 以集成管理技术和 信息技术著称) 对于e r p 的定义，e r p 系统是以财务为中心的可配置的信息系 统软件包，它把一个组织中各个部门的信息流程或者基于信息的流程集成在一 起4 i 。当前很多e r p 系统都提供了一些参考模型或者流程模板，声称体现了 最优的业务流程。 资金流入财务与成本管理( 资金流)资金流出 图表1e r p 工作原理图 图l 为e r p 的工作原理图，反映了e r p 理论所表示的企业运作过程：客户 将对产品的需求传递给企业的销售部门：销售部门将客户的需求传递给企业的 生产部门安排和组织生产；生产部门将生产所需的原材料需求信息传递给企业 的采购部门：采购部门将企业的材料需求传递给供应商。供应商将原材料供给 2 kr，ii 华中科技大学硕士学位论文 企业，企业将原材料投入生产，生产出产品销售给客户。在整个过程中还贯穿 着财务和成本管理：客户的资金流向企业，企业将资金投入到销售、生产和采 购筲行项习【务中，企业还将一些资金作为原材料货款付给供应商。 e r p 剥于中国的中小企业更是有着重大的意义。中小企业在市场经济环境 1 1 1 暴露缺乏活力和竞争力等弱点，经济效茄差。例如，中小企业或多或少部 存在以下问题： 原材料紧张，价格上涨，不能建立长期稳定的供货渠道：采购提前期不稳 定、生产工艺不确定、生产计划性差、管理松散，造成生产周期不准，产品交 货期不能保证；用户服务水平差，不能保证及时交货和产品质量：难以确定原 材料的合理库存储量和使用时间原材料的大量储备和成品的积压造成库存资 金占用多；由于生产计划性差，管理不细致，原料供应不稳定，生产周期长： 物料计划不能细致到每一个零件，采购交货期不准，物料短缺经常发生；由于 信息反应速度慢，计划编制困难且耗费时间长，所以计划编制周期长，计划时 f f l j 跨度大，计划产生的作用小：产品的制造费用、人工费用和材料费用无法统 计清楚，产品成本只能算个大概，产品成本难以控制；信息大都依靠人工传递， 有时还要临时统计，不但不及时而且不准确；生产计划和管理细度不够，整个 生产管理水平低，各部门之间数据共享差，等等。 要想彻底解决企业中存在的上述问题只能靠提高企业的整体管理素质和 人员素质，利用先进的管理思想和管理手段来管理企业。而选择一个好的、适 用的企业管理软件是改善和提高企业管理水平的一条途径。这主要有两方面的 原因：一是e r p 本身的原理和逻辑符合企业高效运转的规律；二是利用计算机 这一有利的工具来统一数据或进行复杂的计算并及时反馈，使企业管理人员快 速制定合理的计划，并能及时根据反馈信息采取相应措施。以下一组数据反映 了实施e r p 系统为企业带来的经济效益【5 】： ( 1 ) 库存下降3 0 - - 5 0 。这是人们说得最多的效益。因为它可使一般 用户的库存投资减少1 4 到1 5 倍，库存周转率提高5 0 。 ( 2 ) 延期交货减少8 0 n 。当库存减少并稳定的时候，用户服务的水平提 高了，使用e r p m r p i i 企业的准时交货率平均提高5 5 ，这就使销售部门的 信誉大大提高。 ( 3 ) 采购提前期缩短5 0 。采购人员有了及时准确的生产计划信息，就 3 华中科技大学硕士学位论文 能集中精力进行价值分析，货源选择，研究谈判策略，了解生产问题，缩短采 购时间和节省采购费用。 ( 4 ) 停工待料减少6 0 。由于零件需求的透明度提高，计划也作了改进， 能够做到及时与准确，零件也能以更合理的速度准时到达，因此，生产线上的 停工待料现象将会大大减少。 ( 5 ) 制造成本降低1 2 。山于库存费用下降，劳力的：1 ，约，采购费j | j 1 7 省等一系列人、财、物的效应，必然会引起生产成本的降低。 ( 6 ) 管理水平提高，管理人员减少1 0 ，生产能力提高1 0 到1 5 。 1 2 国内外e r p 软件产品的现状 国产的e r p 软件产品主要有：北京用友u 8 ，深圳金蝶k 3 ，珠海天心e r p f a s 2 0 0 0 ，北京和佳e r p ，北京利玛c a p m s 等等。这些软件功能比较齐全， 可满足火部分大、巾型企业的需要。可覆盖制造业、零售分销业和部分流通业： 丌发工具比较先进、实用，与国外软件差距不大，所开发的e r p 软件有较好的 可移植性，可扩展性；在适应国情上狠下功夫，提高了e r p 实施的成功率。 但是从目前情况看，除用友、金蝶等少数几家财务软件公司规模较大、财 力充足外，e r p 软件产业总体规模和各公司规模都较小，难以形成全国范围的 销售网络和服务支持体系；大多针对具体应用而开发，软件产品化程度不商， 本身发展不均衡，某些模块功能较强而其它模块功能较弱；另外，e r p 能否成功 不仅取决于软件，而且取决于企业在e r p 的实施和应用中各级管理人员的管理 水平，同时我国也缺少熟悉国情的e i 冲管理咨询和顾问专家，这些都限制了 e r p 应用的发展。 国外的e r p 软件产品主要有s a p 公司的r 3s y s t e m ，o r a c l e 公司的o r a c l e a p p l i c a t i o n sr 1 l i ，p e o p l e s o f l 公司的人力资源管理和c r m 等软件，j d e 公司 的o n e w o r l dx e 。2 0 0 1 年这四家公司的营业额之和占全球e r _ p 市场的6 5 。此 外还有s s a 公司的b p c s ，c a 公司的m a n m a n x ，s y m i x 公司的s y t e l i n e ， o a d 公司的m f g p r o 等忡j i 7 1 。 s a p 的r 3s y s t e m 是目前公认的最完善的e r p 软件包，适用于跨国集团 的管理，但这种庞大带来了实施和应用的困难；o r a c l e 凭借“世界领先的数据 库供应商”这一优势地位建立的企业管理软件。其核心优势在于它的集成性， 4 ，* 墙6 ：一”恸“ 华中科技大学硕士学位论文 但) i ：放程度低，其应用软件不能运行在其它的数据库上；j d eo n e w o r l d 在系统 稳定性和运行速度上有优异表现，实施总成本也不高，但它是基于i b m 小型机 开发，在其它通用系统上的运行效果不理想1 8 1 。 总体来说，国外软件供应商成功地服务了很多企业用户，积累了丰富的管 理和实施经验，其e r p 软件较为成熟。但是国外e r p 软件在国内实施应用还 存在一些不足，例如：软件功能适应性较差，难于做用户化的二次，1 ：发；灵活 性不够，对于中国企业所面临的不规范的内外部环境很难做相应的调整；实施 人员对软件内核不了解，实施时间长、费用高等等。 根据对澳大利亚q u e e n s l a n d 东南部的中小企业实施e r p 的案例调查， a n t o n ym a r s h 指出te r p 实施成功的因素包括功能交叉的小组、规模相似的i t 项目经验和对关键问题的深入理解等等，失败的因素则包括从上至下、以顾问 为主要驱动、以i t 部门为主要驱动，以及把e r p 看成是企业现有问题的技术 和业务解决方案而不是策略上的投资等等1 9 j 。e r p 系统是一个使信息集中、使 信息流合理化的信息系统，对于已经存在的业务流程会产生深刻的影响，因此 企业上下对于业务流程重组( b p r ) 要有充分的认识，并尽力解决，才能充分 发挥e r p 的潜能。 而中国数量众多的中小企业迫切需要满足企业需求的e r p 软件，这些e r p 软件系统应该具有以下几个特点： ( 1 ) 成本低，至少在应用初期如此，在收到效益或者企业规模扩大之后 再逐步增加投入； ( 2 ) 功能针对性强，而且变动频繁，需要软件供应商能快速配合； ( 3 ) 软件容易操作，系统性能稳定、维护简单。 因此h s e r p 的设计思路是：采用w i n d o w s 平台的p c 机和服务器，成本 较低，操作简单：采用标准化的组件软件设计，适应业务变动和快速升级，又 可保留企业原有的投资；采用统一数据访问( u d a ) 访问不同的数据库，保证 原有的系统平滑升级；利用c o m + 组件服务，保证数据的一致性和完整性。 1 3e r p 软件的技术发展 e r p 的发展首先表现在功能上的扩展，如吸收产品数据管理( p d m ) 功能， 将企业中的产品设计和制造全过程的各种信息、产品不同设计阶段的数据和文 5 华中科技大学硕士学位论文 档组织在一个统一的环境中；增加工作流功能，使电子文档在要求的时间、规 定的路线传到指定人员；增加数掘仓库和联机分析处理功能，为管理人员提供 宏观决策的分析工具：客户关系管理( c i 蝴) 、供应链管理( s c m ) 、企业信息 门户( e i p ) 等各种新的管理系统整合，等等。除此之外，e r p 在技术上的发展 主要体现在三个方面【1 0 1 ： 1 由传统的c s 结构向三层c s 结构发展 进入九十年代后期，作为e r p 系统底层的技术支撑体系开始了一场新的革 命。o a r t n e rg r o u p 对此的评论是“1 9 9 7 年的网络计算模式就像1 9 9 1 年的客户 服务器模式掀起的革命一样，并将更有力地席卷整个市场”。这标志着以网 络为中心的计算技术体系的时代已经到来。三层c s 结构与传统的c s 结构相 比，具有扩展性好、部署容易、维护简单、性能稳定等特点，并且能更容易移 植到基于因特网应用的浏览器服务器( b s ) 模式。 2 软件组件技术的应用 随着应用软件的规模不断扩大，以及功能更新不断加快，产生了组件化程 序设计技术，就是把应用程序分成多个组件，每个组件保持一定的功能独立性， 并通过各自的接口完成协同工作。这样，一方面，不同功能的组件可以同时进 行开发调试，加快了开发速度，另一方面，进行升级时，只需要对其中有变化 的组件进行修改，而不需要更新整个应用程序，带来了升级的灵活性。 采用组件技术开发软件的优势在于【1 1 l ： ( 1 ) 缩短开发时间：由于编程人员可将先行丌发的部件装配到新的程序 中，从而加速了新程序的开发，提高开发效率； ( 2 ) 降低复杂性：在将组件集成为一个完整的方案时，不同丌发商采用 一致的接口标准，减少了特殊的定制工作； ( 3 ) 开发更具灵活性：只需简单调整应用程序的部分组件，即可为企业 不同领域的应用提供特定的解决方案； ( 4 ) 降低软件维护费用：各组件的软件功能是相对独立的，并经过严格 测试，在维护和升级一个组件时，不必改动其它组件，保证了软件质量。 微软的组件对象模型( c o m ) 是当今比较成熟的组件软件技术之一，广泛 应用于w i n d o w s 操作系统和应用程序中。在分布式计算、因特网和三层体系结 构开发等前沿领域，c o m 组件技术也正在被大量使用和完善。 6 ”_ 一 华中科技大学硕士学位论文 3 凶特刚的应用 随着技术同益成熟，因特网将与企业的e r p 系统紧密集成。具体的凶特刚 应用有： ( 1 ) 电子店面：企业可将因特网作为产品的陈列柜来展示其产品，并利 用信用卡进行交易； ( 2 ) 一刘一的交易：基于因特网的面向服务的应用功能在跟踪用户的个 人倾阳、交易历史的基础上为用户提供更具个性化的服务； ( 3 ) 销售自动化：为奔波中的销售人员提供有力的销售工具，提高效率 = f ：缩短销售周期； ( 4 ) 自助服务：为用户提供直接的查询功能，如账户余额查询、产l i 7 l 发 货情况查询号等，使沟通渠道更为畅通。 所有这些应用不仅方便了用户，缩短了交易时间，提高了客户满意度，而 且多方面节省了成本，提高了效率。 1 4 课题的背景和意义 体系结构是大型应用软件首先要考虑的问题。三层体系结构在国外应用比 较成熟，但在国内仍然处于发展阶段，有必要进行研究，特别是三层结构的性 能直接反映为对用户的响应时间，需要研究如何消除性能中的瓶颈，提高用户 响应速度。 组件技术是克服开发力量分散、重复劳动多等现状的有效手段，因此需要 对c o m 组件技术进行研究，探索组件商业化和组件重用的途径。 a c t i v e x 数据对象( a d 0 ) 是访问多种数据库的编程模型，研究如何提高 运行效率和访问速度，可以为类似的数据库应用总结出可借鉴的经验。 面向中小企业的e r p 软件能提高国内中小企业的管理水平和信息化水平， 增强企业活力和竞争力，开发面向中小企业的e r p 软件不仅是必要的，而且具 有重大的现实意义。 7 华中科技大学硕士学位论文 i i 2h s e r p 的软件体系结构 软1 i ，l ：体系结构是大型应用系统首先要考虑的问题。传统的客户服务器体 系结构在灵活性、扩展性等方面存在限制，三层体系结构解决了这些问题，成 为1 i 流的仆系宝i i ；构。 2 1 三层软件体系结构 一、传统客户服务器体系结构 由于网络应用的需要，客户服务器体系结构( 简称为c s 结构) 或者两 层体系结构成为分布式网络应用的标准结构。在c s 结构中，服务器端的主要 任务是接受请求，完成计算和返回结果，如文件服务器、打印服务器等，另一 端为客户端，提供与用户交互的界面，向服务器发送请求，接收返回的结果。 与主机和分时计算系统相比，c s 结构提高了可用性、灵活性、互操作性和可 扩展性。 c s 结构在解决工作组( 局域网上1 2 到1 0 0 个用户) 问题中非常有效，但 由于受到d b m s 服务器的连接进程限制，当同时连接的用户数超过1 0 0 后，c s 结构的性能会显著恶化；另一方面，在数据库服务器管理的具体实现中使用了 各数据库厂商专用的语言( s q l 语言的不同扩展) ，虽然提高了数据库性能， 但不利于用户灵活选择数据库；最后一点，c s 结构在功能分割并且实现后， 很难把一些功能再分割或者移植到其它的服务器上。 二、三层客户服务器体系结构 针对c s 结构的局限，人们提出了三层体系结构，将应用系统从逻辑上分 为用户接口层、应用逻辑层和数据管理层，如图2 所示。用户接口层提供用户 服务( 如文本输入、对话和显示管理) ，数据管理层提供数据、文件服务，这些 服务是经过优化的，不依赖专用的d b m s 语言；数据管理组件通过数据锁定、 一致性检查和复制等手段来保证整个分布式环境中的数据致性；应用逻辑层 提供被多个客户端共享的进程管理服务，如进程发展、进程制定、进程监视、 进程资源分配等。这里需注意，与c s 体系结构不同的是，不同分层之问的连 接小足必定的，町以根据客户端刘数据和服务的请求而动态改变1 幢】。 8 华中科技大学硕士学位论文 用户接口层 应用逻辑层 数据管理层 图表2 三层体系结构示意图 用户接口层提供用户对应用的访问。该层接受用户数据操作的请求，并向 用户提供数据。两种主要的用户接口是传统应用和基于w e b 的应用。后者是通 过动念h t m l 和c s 数据源和数据游标实现的，常常也包括传统应用固有的数 据操作特性。在三层应用中，客户端应用程序比c s 应用的客户端更“瘦”，因 为原来的计算和服务组件移到了应用逻辑层。其结果是客户端负载减小，但增 加了系统的网络流量，因为组件可能在不同的机器之间部署。 应用逻辑层包括业务规则和数据规则。开发者可以在这一层处理关键任务 的业务问题。组成该层的组件可以位于同一台服务器上以利资源共享。这些组 件可以用于执行业务规则( 例如企业的业务流程) ，或者执行数据规则以保证数 据的一致性。由于没有绑定到特定的客户端，应用逻辑层组件可以被所有的客 户端应用程序调用，而且可以根据响应时间等要求移植到其它位置。例如简单 的编辑功能可以放到客户端，减小网络数据来回，或把复杂的与数据表相关的 汁算写成存储过程放到数据管理层。 应用逻辑层所在的服务器称为中问层服务器或应用服务器。应用服务器通 过集中应用逻辑而提高了性能、灵活性、可维护性、可重用性和扩展性。首先， 集中应用逻辑使得管理和修改更容易，任何逻辑更改只需在应用服务器上进行。 不需要更改每个客户端；其次，应用服务器控制事务处理和异步队列，从而保 证事务的可靠完成，并增强对用户请求的处理能力；最后，它提供基于名字而 非位置的资源访问，因此当系统组件改变时不需要改动客户端，从而具有扩展 ，e e 用j 灭活一睦。 9 华中科技大学硕士学位论文 数据符理层存1 1 ) ( 数据库小的数据，实际上是数掘库管理系统( d b m s ) 访 问层。数掘管理层被应用逻辑层访问，偶尔也可以被用户接口层访问( 不提倡 这种做法) 。客户端可以在不安裟d b m s 莉io d b c 等数据库驱动n 勺情况下访 数据库中的数据。 三、分布式网间应用体系结构 化二。；体系结构的具 乖实现一i i ，微软公训提山的分m i 武网n u 应川体系结构 w i n d o w sd n a 无疑占有重要的地位。w i n d o w sd n a 定义了一组公共的基于 w i n d o w s 平台的分布式服务集合和公共接口，包括组件管理、动念h t m l 、网 络浏览器以及服务器事物处理、消息队列处理、安全性管理等等。其核心是通 过c o m d c o m 来集成w e b 开发与c i s 丌发两种模式【1 3 】。图3 为w i n d o w sd n a 体系结构图。 图表3w i n d o w sd n a 体系结构图 w i n d o w s 2 0 0 0 集成了c o m + 组件服务，这是基于c o m d c o m 的组件服务， 增加了目录管理、负载平衡、对象缓冲池等新的功能，从而使组件管理更方便， 组件丌发更容易。c o m + 是从w i n d o w sn t 平台上的微软事务服务器( m t s ) 演化而来，其结构与c o m 、m t s 的结构关系如图4 所示。可以看出，从m t s 到c o m + ，对c o m 对象的管理功能逐渐增强，这也大大简化了编程工作。例 如使用c o m + 的事务管理后，原来由程序员考虑的对数据库的事务控制代码( 例 如，l ：始事务、提交事务、回滚事务、结束事务等等) 可以完全省略，不但程序 1 0 m ，；- “4 群。m t u 华中科技大学硕士学位论文 代码简洁，而且减少了发生错误的机会。 图表4c o m d c o m 、m t s 、c o m + 组成关系图 四、三层体系结构的优点 ( 1 ) 支持灵活的实现和开放的移植 三层结构的应用系统既可以用面向对象的语言实现，也可以用面向过程的 语言实现。这方面有不少例子。s t e p h e nc h u 等人试验证明：用面向对象的集成 歼发环境d e l p h i 和用面向过程的语言m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 开发一个信息系统， 都获得了满意的结果。并且，数据库从m i c r o s o rs q ls e r v e r6 0 移植到m i c r o s o f t a c c e s s9 7 ，只少量改动数据服务组件的代码就可以平滑运行。 ( 2 ) 提高了数据访问灵活性 由于应用服务器作为逻辑抽象层，隔离了客户端和数掘源，所以数据库服 务器本身和数据访问技术更改或者增加新的数据源不会影响客户端。 ( 3 ) 支持数据驱动的业务逻辑 数据验证的过程是由数据库的数据驱动的。例如，为了采购某利，货品，需 要验证供应商的信用。为此，一个采购模块会凋用此供应商数据表中的信用额 度字段c r e d i t _ a 和信用期字段c r e d i t _ d ，计算此次采购是否在信用期时阳j 内， 金额是否超过信用额度，从而决定是否从此供应商采购。如果条件变化，此供 应商的信用期提前或者退后，信用额度提高或者降低，只需要更新数据表中的 信用期和信用额度字段值，不需要更新代码即可完成。 ( 4 ) 支持系统功能和结构的动态变化 华中科技大学硕士学位论文 h s e r p 作为一个通用的软件产品，在具体实施的过程中，不可避免的会遇 到各企业需要解决的独特的问题，这些问题的解决可能在系统设计u i j 候没有包 括在内。但是灵活和强壮的三层结构支持对结构的动态修改。因为h s e r p 被设 计成数据驱动，所以理论上结构的修改只需要修改数据库结构即可。当然，为 了不影响原有的数据和应用，这利，修改应该不改动或者少改动原来的数据库结 构。 ( 5 ) 客户配置简单 客户端应用只包括用户界面和简单的业务逻辑如输入字段值的检验等，大 量的应 j 逻辑移到了中间层，因此客户端的应用可以t e 4 , 。很容易针对不同的 应用灵活定制，而且不需要安装任何数据库驱动程序。 三层体系结构从九十年代早期开始推广，到目| j i 为止已经成功地应用在许 多大型的分布式网络上。例如在美国国防部，就有数以万计不同类型的系统迁 移到三层体系结构上。同样地，在很多需要在异质环境下进行分和式信息计算 的商业应用中，三层体系结构也都获得成功。美国的区域战争管理核心系统 ( t b m c s ) 就是一套采用了三层体系结构的分布式空军信息管理系统。所以说 三层体系结构是软件体系结构发展的方向。 三层结构在国外已经得到广泛应用，但是在国内的应用还刚刚丌始，可供 借鉴的经验较少。国内很多e r p 软件厂商正在将原有的系统迁移到三层体系结 构上。因此有必要对三层结构的应用进行研究，积累一定的经验。 2 2 h s e r p 的体系结构 h s e r p 采用w i n d o w sd n a 体系结构，是一种数据驱动的三层体系结构。 h s e r p 用户接口层采用w i n d o w s 9 5 9 8 2 0 0 0 操作系统。客户端除了应用程 序，还需安装组件代理程序，通过代理访问组件。如果组件的实现方法有所改 变，只要保持接口方法的名称和参数不变，就不需要重新安装。应用程序创建 组件对象，通过对象的接口方法操作数据源。 h s e r p 应用逻辑层采用w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r a d v a n c e ds e r v e r 操作系统， 组件用c o m + 管理。服务器端需要将包含组件的应用程序( 在m t s 中称为包) 导出为安装文件( m s i 文件) 到客户端安装。组件丌发只集中于实现业务) i ! j l 则 干l b l k 务流狸，数据库事务筲理山c o m + 的分斫i 式乖务协凋者( d t c ) 完成。d r l c 1 2 ，r 礴j，1”： 华中科技大学硕士学位论文 支持多种事务标准，如o l et r a n s a c t i o n 标准、x a 标准等，所以可以支持多种 数据库的事务管理。由于应用规模较小，应用逻辑层和数据管理层放在同一台 机器上，减少网络数据来回，提高了客户端响应速度。 i i s e r p 后台数据库采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r 7 ，也可以采用其它种类的数 据库。应用逻辑层组件利用a d o 驱动访问数据源。使用少量的存储过程处理 频繁沂问数据表的计算，减少网络流量。这些存储过程可以移植到其它关系型 数据库。 h s e r p 的体系结构有以下几个特点： ( 1 ) 系统扩展性好：由于中间层应用服务器维护数据库连接，可以同时 服务更多的客户端；应用规模扩大时，可以将组件分布到几台不同的机器上， 利用c o m + 的群集服务实现负载平衡，而不用更改任何代码。 ( 2 ) 维护简单：增j j u 异质数据库时，只需对数据访问组件作少量修改： 业务规则变化时，不用更改客户端应用程序，只需修改业务组件的实现方法。 ( 3 ) 性能稳定：客户端不直接与数据库通信，更容易维护数据的一致性， 并减少了数据库连接数和数据库负载。 2 3h s e r p 的陛能测量 分布式对象技术( d o t ) 提出了基于组件的结构来开发复杂的信息系统， 这种新的信息系统结构需要改进的设计方法和工具来保证应用的效率和扩展 性。但是在一个与数据库交互的分布式对象的系统中，要保证一定的性能却不 容易【l ”。对于性能，设计基于d o t 的系统而不考虑隐含的因素比如对象的位 置或者通信的性质，可能会违背提高性能的目标。访问远端对象产生的延迟和 低效率的通信协议带来的网络负载都会严重影响系统的质量。数据的位置、数 据复制、甚至数据库的物理结构都会对三层应用的总体性能产生显著的影响。 性能评估的三章主要方法是：分析性的费用评估、仿真和原型系统的测量。 虽然各有作用，但单独一种方法却不足以预测应用的性能或者安排组件。集成 这几种方法的工具如s m a r t 工具则能更全面评估性能【i “。为了发现瓶颈，提 高系统响应能力，应选择合适的性能监视工具，经常观察、分析各方面的性能 参数，f 采取相应措施来提高服务器的响应能力。 图5 和图6 是利用w i n d o w s 2 0 0 0 的性能监测工具，分别列单个用户增加 1 3 华中科技大学硕士学位论文 1 0 0 0 条记录和l o 个用户各增加1 0 0 0 条记录情况下服务器端的性能进行监测所 得到的图( 整个过程中的一段) ，所监测的性能对象为p r o c e s s o r 对象的 p r o c e s s o r t i m e ( 蓝色曲线) 和u s e r t i m e ( 黄色曲线) 以及p h y s i e a l d i s k 对象 的d i s kt i m e ( 绿色曲线) 和a v g d i s kq u e u el e n g t h ( 由于最大值小于l 而无 法显示) 。其中u s e rt i m e 是指用于用户模式的非闲置处理器时间的百分比( 用 户模式是为应用程序、环境分系统和整数分系统设计的有限处理模式。另一个 模式为特权模式，它是为操作系统组件设计的并且允许直接访问硬件和所有内 存。操作系统将应用程序线程转换成特权模式以访问操作系统服务) 。 图表5 服务器性能监测( 1 用户) 1 4 华中科技大学硕士学位论文 图表6 服务器性能监测( 1 0 用户) 由图5 和图6 可以看出，在单个用户增加表记录情况下，服务器的主要指 标满足性能要求，即：c p u 使用率平均6 9 7 0 ，平均磁盘序列长度为 0 2 3 6 2 ，磁盘时间百分比为2 5 7 0 ，用户响应时间为2 3 7 5 4 秒：但是在1 0 个并发用户增加表记录的情况下，服务器性能显著恶化，主要表现为c p u 使用 率平均9 9 ，接近1 0 0 ，而相应的平均磁盘序列长度o 2 1 5 和磁盘时间百分 比为1 5 都有所下降，这表明服务器延长了对每个用户的响应时间( 实际测量 到的每个用户响应时间从2 2 2 1 2 4 秒到2 8 6 8 9 8 秒不等) 。因此可以看出这种系 统配置的瓶颈在c p u ，只要提高c p u 速度，就可以减少用户的响应时间。 在一个面向中小企业的应用中，简单的性能评估可以满足要求1 1 7 】。一方面 根据经验，初步确定应用服务器的数量和网络带宽，另一方面实际部署后，利 用原型法测试响应速度，再做进一步的调整，比如增加应用服务器的数量或者 重新部署组件等等。在阳江十八子的h s e r p 系统中，客户端有十个商场及营业 网点、一个总仓( 调度中心) ，加上预期的扩展规模，客户数不超过1 0 0 个，因 此实际部署一台w i n d o w s 2 0 0 0 的服务器，数据库放在同一台机器上。1 0 个用户 同时增加1 0 0 0 条记录所用的时间为1 3 6 2 8 秒，则同时增加一条记录的时问小 1 5 华中科技大学硕士学位论文 于0 1 3 6 秒，满足应用的要求。 2 4 小结 传统的客户服务器体系结构在灵活性、扩展性等方面存在局限，三层体 系结构用应用服务器作为抽象层隔离了用户接口层和数据管理层，提高了系统 可伸缩性、可管理性和稳定性。在开发和实施h s e r p 的过程中，需要经常对三 层结构的系统性能进行监测和分析，例如服务器的c p u 利用率、磁盘利用率或 者网络流量等等，可以发现系统效率的瓶颈，并作出适当的优化。 1 6 华中科技大学硕士学位论文 3 h s e r p 的组件化设计 组件开发技术是解决版本管理和软件重用问题的有效方案。h s e r p 采用 c o m 组什技术，并纳入w i n d o w s 2 0 0 0 的c o m + 组件管理之中，具有运行稳定、 方便管理等特点。 3 1 组件模型 软件组件技术是解决软件复用，缩短软件7 l ：发时问，降低软件维护成本和 实现软件动态升级的最有效的方案。s z y p e r s k i 对软件组件的定义是：一个有指 定接u 、依赖显式环境的可用于组合的最小软件单元，可以独立部署，或者由 第三方进行组合“”。 在组件化结构模型中，最重要的是组件的接口。接口是组件进行通信的基 础，所以组件和组件接口都应遵循一定的标准。目前主流的组件标准有m i c r o s o f t 提出的组件对象模型( c o m ) 标准和o m g 组织提出的公共对象请求代理结构 ( c o r b a ) 标准等。 c o m 标准是w i n d o w s 平台上公认的组件标准。c o m 标准规定了一组 组件创建和组件通讯的应用程序接口和组件程序运行所需要的环境，支持组件 对象的互操作和对象重用。c o m 标准包括规范和实现两部分 2 0 l ：规范部分定 义了组件之间互相通