（信号与信息处理专业论文）研究生信息管理系统设计.pdf

堡塑圭焦垦笪望墨堕堡盐 一一一 摘要 本论文以关系型数据库理论为基础，通过软件工程的方法，针对一个具 体环境研究生院局域网，完成了一个客户服务器型( c s ) 的信息管理系 统的建设，其中包括数据库的建设、管理和一套教务办公系统软件。重点讨 论了数据库结构的构建方法、数据库管理系统的维护、c s 模式下的数据库 应用开发。 该系统所采用的运行环境是目前最为流行和实用的n ts e r v e r 4 o 和m s s q ls e r v e r 7 0 。 关键词：c s 信息管理系统数据库 a b s t r a c t t h i st h e s i si sb a s e do nt h et h e o r yo fd a t a b a s ea n dt h ed e s i g n i n g m e t h o d so fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g i ti sc o n n e c t e dw i t hac o n c r e t e p r o j e c t - - t h e l a no ft h eg r a d u a t es c h o o l ，p r e s e n t st h e p r o c e s s o f c r e a t i n gam i si nt h ef o r mo fc 1 l e n t s e r v e r 。i ti n c l u d e st h es e t u po f ad a t a b a s e ，t h em a i n t a i n i n go fad a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，a h da s o f t w a r eo r i e n t e dt oe d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o n s ot h i st h e s i sm a i n l y d i s c u s s e st h em e t h o d so fh o wt od e s i g na n dm a i n t a i nad a t a b a s es y s t e m ， a n dh o wt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tb yt h eu s eo fd a t a b a s e t h e s y s t e m c o n c e r n e di nt h et h e s i si s d e s i g n e d u n d e rt h e e n v i r o n m e n to fm sn ts e r v e r 4 0a n ds q ls e r v e r 7 0w h i c ha r ew i d e l yu s e d n o w a d a y s 。 k e y w o r d ：c sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e md a t a b a s e 独创性( 或创新性) 声明 v 05 3 8 8 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它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 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 本人签名 寺葫 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文在 解密后遵守此规定) 本人签名 导师签名 音茵 日期 j 2 一孕，：枷目 日期：尘型j 墨目兰堡 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文背景 西电研究生院信息管理系统的建设起步较早，在1 9 9 6 年就开始了网上的管 理操作，从数据文件传递到多层控制管理，它的设计与开发思路一直跟随着时代 和具体工作的要求而不断进步。可以说，西电研究生院信息管理系统的构造和设 计一直位于全国高校的前列，现已成为研究生院工作中不可或缺的重要装备，并 且是整个研究生院管理走向现代化、规范化的显著标志。 现在，已服役4 年多的n o v e l l 局域网系统即将功成引退，由于安全性、数据 库性能等因素的考虑，它将被n t 网络操作系统逐步取代，并且在各个职能部门 的办公软件都将被移植、修改和创新。由于研究生院的网络信息管理已良好、有 效地运行了这些年，因此在数据库规划、应用办公软件等方面，已经确立了许多 工作管理的极式和相应的规范，总结了许多有益的经验，这些都为目前m i s 的设 计改造和开发奠定了坚实的基础。( m i s m a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o ns y s t e m 信息 管理系统) 1 2 系统框架 西电研究生信息管理系统已基本实现了从单机数据库时代到客户服务器模 式的局域网网络数据库时代。这是研究生院在工作的具体要求不断增多、数掘量 迅猛增大、对外交流越来越频繁的情形下，作出的系统改造规划。系统改造的最 终目标是，管理范围更加完善、管理手段更加科学有效、数据更加安全等多方面 提高研究生管理工作的整体水平。 新系统的网络结构是c s 模式和b s 模式的联合体( c s - - c l i e n t s e r v e r 客户 服务器，b s b r o w s e r s e r v e r 浏览器，服务器) 。c s 模式主要面向研究生院各办公 室的老师，b s 模式用于研究生院与外界的交流，如对外发布消息、提供信息查 询、内部可通过代理进入i n t e m e t 等。研究生院网络系统框架图如图1 1 所示。 从图1 1 中看出： 1 ) 系统的数据库管理环境s q ls e r v e r 将服务于：招生、学籍、教务、学位、 分配等这五卜模块，或者说是五个用户，这里用户和s q ls e r v e r 之间的关系就是 客户月务器模式( c s ) 。 2 ) w w w ，这里指w w w 服务器，它以友好、实用、快速的网页界面为外 界提供信息咨讯。“外界”指的是任何通过网络浏览器访问研究生院网站的客户， 2研究生信息管理系统设计 它与w w w 服务器和s q ls e r v e r 之间的关系就是b s 模式。 3 ) f w 是泛指的防火墙技术，它放在代理( p r o x y ) 服务器上，是整个研究生 院网络系统防范外界攻击的第一道屏障。任何一个w e b 访问请求都间接地由 w w w 代理服务器进行处理，这台服务器会验证请求发出者的身份、请求的目的 地和请求内容。如果一切符合要求的话，这个请求会被送到目标w w w 服务器上： 当目标w w w 服务器处理完这个请求后并不会直接把结果发送给请求者，它会把 结果送到代理服务器，代理服务器会按照规定检查这个结果是否违反了安全规 则，当这一切检查都通过后，结果才会真正地送到请求者的手里。因此，防火墙 保护着局域网内的数据不被偷窃和破坏。 系统的技术支持：局域网的操作系统是w i n d o w sn t 4 0 ，数据库管理系统是 s q ls e r v e r 7 0 ，客户端开发工具是d e l p h i 5 0 或v b 。 图1 1 研究生院网络系统框架图 1 3 本论文的工作要求 ( 1 ) 在m ss q i 。s e r v e r 上实现研究生信息的数据库建设工作，包含数据库结构 的设计、数据库系统的性能管理和安全管理。 ( 2 ) 实现基于c s 模式和网络数据库的应用程序研究生教务管理系统的设计 与开发，包含需求分析、结构设计、各功能模块的实现。 本论文是数据库系统理论、网络管理和软件工程理论相结合的实践产物。 第二章研究生院信息管理系巯酌改造 第二章研究生院信息管理系统的改造 2 1 当前系统的介绍 当前系统是一个数据库文件共享的局域网，采用了n o v e l l 网络操作系统 ( n e t w a r e3 8 6 ) ，它具有很高的成熟性和实用性，并提供了直观图形界面的管理 方式。工作站上采用了w i n d o w s 作为操作平台，以f o x p r o 作为数据共享的主要窗 口。这些年来该系统之所以能安全运行，是由其自身的许多优点决定的。 + n e t w a r e3 8 6 的主要特点 l 、高效能的文件系统。n e t w a r e 可以支持至3 2 t b 的硬盘容量4 g b 的文件 空间大小，可支持d o s 、o s l 2 、m a c 及u n i x 文件系统；每个盘体最多可以跨 越3 2 个物理驱动器，同时打开的文件数量最多可达十万个，可以共享c dr o m 等设备。 2 、保密与权限。n e t w a r e 包括录入通行字，目录和文件权限，目录加密， 文件属性加密等基本保密功能，n e t w a r e3 8 6 又增加了在线通行字和软件密匙， 新的文件和目录代管者权限以及对网络管理员加载服务器应用的限制。 3 、系统可靠性。n e t w a r e 具有系统容错技术( s y s t e mf a u l tt o l e r a n c e ) 第一、 二两级，“执行”跟踪系统( t r a b s a c t i o nt r a c k i n gs y s t e m ) 以及u p s 监控功能， 支持可靠性要求很高的环境中应用。 4 、开放性。其开放性表现在开放的开发环境，开放的数据链路接口，及n e t w a r e 可安装模块( n l m ) 体系结构。 5 、自主性。n e t w a r e 环境是一种异构型环境，在此环境中，存在着不同操作 系统的网络工作站，各种拓扑结构，传输协议，会话接口以及客户一服务器标准， n e t w a r e 为每一个所选择的不同操作系统工作站提供了一个公共网络服务集合。 尤其是n o v e l l 网的安全性，为系统的运行提供了最有力的保障。 + n e t w a r e3 8 6 的保密性 n e t w a r e3 8 6 的保密系统可分为4 级保密，即： 入网保密 代管级保密 目录保密 文件目录属性保密 l 、入网保密 入网保密是通过对某些条件的设置来控制网络用户能否进入网络的一种保密 方法，是n e t w a r e3 8 6 保密系统的第一级屏障，该级保密除基本的用户名口令字 ! 堑塞生焦星笪墨墨堕亟盐 一 入网检测外，还包括n - if h 网络管理员对任一用户设置的入网时间限制，入网站点 限制，非法者锁定，同名入网次数限制，关闭帐号以及卷限制。 a 、用户名检测 任何网络用户想进入网络使用文件服务器资源，必须知道一个用户名，该用 户名是由网络管理员为用户设置的，每个用户按网络管理员告知他的的用户名入 网，如果使用一个文件服务器中根本不存在的用户名入网，则要求将被拒绝。 b 、口令字检测 1 3 令字是一个用户选项，如果网络管理员或是你自己已设置入网1 3 令字，那 么，在以指定用户名入网时，系统将询问你的入网口令，只有输入正确1 3 令，才 能使用文件服务器。 口令在输入时不区分大小写字母，但拼写必须正确，网络管理员可以限制口 令的最小长度，管理员还可以对用户入网时允许输入错误口令的次数进行限制， 如果用户在入网时，连续输入错误口令次数超过了该限制，则系统会自动锁住用 户的帐号，拒绝其入网。如果用户口令忘记了，可由系统管理员为用户重新设置 1 3 令。 c 、入网时间限制 管理员可对任一用户的入网时间进行限制。假如管理员只允许用户a 每周 一、三、五上午8 ：3 0 到下午5 ：3 0 可以入网，那么用户a 在此段时间以外的时 间的入网要求将被拒绝。 d 、入网站点限制 管理员可以用此项功能来规定某用户只能在某台或某几台工作站上入网， 从被指定的站点以外的工作站上的入网要求将被拒绝，其中不同的工作站点由各 工作站上网卡内提供的节点地址唯一区分。 e 、非法者锁定 该选项用以对使用非法口令入网到文件服务器中某用户的操作进行非法入网 检测记录，并通过对该用户的帐号进行封锁来保护该用户不被其它企图猜测口令 的非法入侵者所用。 f 、同名入网次数限制 管理员可以规定允许网络上以同用户名在不同工作站上同时入网的数目，假 如规定了该限制为“l ”，则同时刻只能有一个用户在某一工作站上以该用户名入 网，而其它工作站上以该用户名进行入网的要求将被拒绝。 。 g 、关闭帐号 系统为每一个入网的用户建立了一个帐号，管理员可以通过关闭用户的帐 号，从而使该用户不能再入网到文件服务器，直至管理员为其开启帐号为止。 h 、卷限制 第二章研究生院信息管理系统的改造 管理员可以对任一用户能使用文件服务器的卷进行限制，并可规定所允许使 用的该卷中的物理空间量。如果用户企图使用未被允许使用的卷，或使用量超过 了所允许使用的物理空间量，则用户将被告知出错信息。 2 、代管权限保密 代管权限( t r u s t e er i g h t s ) 保密用来控制用户对目录及文件的访问，对某一 目录具有某种存取权限的用户或用户组称为该目录的代管者，相应的权限即为代 管权限。对于在网络服务器中生成的用户，只有管理员为其对某些目录分配了一 定的权力，即让该用户成为某些目录的代管者之后，才能访问这些目录下的文件 或子目录。一旦用户被授予某个目录的代管权限，这些权限就可以延伸到该目录 的所有子目录，除非子目录被重新指定代管权。 目录代管权限包括： c r e a t 生成( 同时打开) 新文件，生成子目录。 r e a d 读权限，允许用户在目录及子目录中打开和读文件。 w r i t e 写权限，允许用户在目录及子目录中打开和写文件。 s u p e r v i s o r y管理员权限，该权限允许代管者行使所有权力。 a c c e s sc o n t r o l 存取控制权限，用户可以修改代管者表及修改目录及子目录 和文件的继承权限屏蔽表。 e r a s e 删除权，该权限允许代管者删除文件及子目录。 m o d i f y修改文件属性权限，修改文件或子目录的属性。 f i l es c a n 搜索权，允许代管者对目录进行搜索及列表显示。 文件权限与目录权限基本上是一样的，与目录，文件权限设置相关的命令为 s y s t e m ，f i l e r , g r a n t ，r e m o v e 和r e v o k e ，t l i s t 。 3 、继承权限屏蔽 目录保密用于控制代管者在某一目录中所能行使的最大权力，n e t w a r e3 8 6 提 供了“继承权力屏蔽”( i n h e r i t e dr i g h t sm a s k ) 项。由于某一目录或文件的“继 承权力”代表着该目录或文件的代管者从其父目录中所能继承到的权力，因此， 可利用“继承权力屏蔽”来控制某一目录或文件的代管者从该目录或文件的父目 录中继承到什么权力。 与目录的继承权限屏蔽相关的命令为a l l o w 。 4 、文件目录属性保密 属性将使文件或目录具有特殊的性质，而从保密的角度来说文件及目录的属 性实际上是用来约束或限制删除，改名，查看，写入和共享等操作。 研究生信息管理系统设计 n e t w a r e3 8 6 中可直接用于文件，目录保密的属性项可归纳如下： 可共享属性 ( s h a r e a b l e ) 只读属性( r e a do n l y ) 隐含属性( h i d d e n ) 系统属性 ( s y s t e m ) 拷贝禁止属性( c o p y i n h i b i t ) 删除禁止属性( d e l e t e i n h i b i t ) 改名禁止属性( r e n a m ei n h i b i t ) 一个用户对某一目录上的“有效权限”是用户对该目录的代管权限和目录本 身的继承权限屏萨两者的交集，但对某一目录文件具备某些有效权力并不意味着 该用户可以对该目录文件能行使这些权限，还取决于该目录，文件本身的属性如 何，将该用户的有效权限与目录文件本身的属性相与，结果才是该用户对该目录 最终所能行使的最终权限。 + 数据库的文件共享 在此系统中的服务器是一个数据库文件共享和其它文件共享的文件服务器。 在基于文件服务器技术中，文件服务器提供了用于存储数据库文件的远程文 件服务。多数数据库的处理是在工作站上完成的，文件服务器仅提供数据块的读 写，并支持记录锁。记录算法是在工作站上完成的。 对于基于文件服务器的数据库，记录必须从文件服务器送到工作站去处理， 在某个时间需要处理许多记录的任务会产生大量的通信问题。带宽和包含在记录 传送中的延时很容易成为瓶颈。对于每次记录修改，记录必须首先传送到工作站。 记录的副本在工作站上被改变后，被送回服务器，写进数据库中。这样，在每次 修改操作时，至少被传送两个记录。如果记录长度大于为l a n 所配置的最大封 包长度的话，则由于记录被分成较小的块，通过网络传送会出现附加的封包传送。 服务器上的数据库文件用b + 或b + 树( 是索引组织标准形式b 树的变种) 实 现。在这种数据库技术中，索引用于存取保存在固定长度页面和以树形式组织的 记录，作为数据库操作的一部分，可能有必要在这些索引块上进行诸如分解和重 新组合等操作。在基于文件服务器的数据库中，索引块操作在工作站上完成，这 也将建立它自己的通信。当分解和重新组合时导致其它块分解或莺新组合时，网 络通信将增加。 基于文件服务器技术来实现数据库操作，虽然不是很有效，但实现起来比较 简单，容易管理，对于数据库相对较小的系统来是足够的。 在该系统中的文件服务器上，数据操作是以f o x p r of o rw i n d o w s 作为数据库 开发平台的。 第二章研究生院信息管理系统的改造 2 2 系统改造的主要原因 当时研究生院局域网的结构规划如图2 1 。自9 7 年以来对该系统的不断维护， 使得研究生院信息管理系统的功能不断丰富和完善。它具有网络安全性强、数据 唯一性好、共享性较好、编程及维护方便等优点。 随着研究生院的数据库不断壮大、信息管理和数据操作越来越频繁和多样 化，该系统在网络方面和数据库管理方面的不足就越来越明显。其最突出的不足 在于数据库方词。 f o x p r o 数据库的缺点： 1 信息共享的局限性 2 信息内容与形式的单一性 3 信息系统结构的不合理。 数据库改造是整个系统平台更新的主要原因。 图2 1 研究生院网络系统结构 2 3 新系统的数据库性能简介 随着计算 几产业的发展，出现了许多性能优越的网络软件和数据库软件产 品，如大型关系型数据库管理系统有o r a c l e 、s y b a s e 、s q ls e r v e r 、i n f o r m i x 和i n g r e s 等，小型关系型数据库有、a c c e s s 、f o x p r o 等。而且m i s 管理的工作 模式从文件服务器共享转变到了数据库共享性更好、管理性能更优的客户服务器 ( c s ) 两层或多层管理。 !堑塑兰笪星篁望墨笙丝盐一一 研究生院m i s 系统转变成c s 结构是管理工作的需要，是信息时代发展的需 要。 客户服务器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，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。客户服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。客户端通过网络向服务器发送sql 语句，服务 器返回客户端结果集( 如图2 2 ) 愍t a n 躲s a c 集t - s q l 呤 曰 围 回 衄 口 厂、 磊秀奏： 0 0 0 0 f u 0u 丑 客户端 关系型数据库服务器 图2 2 客户服务器模式 选择数据库管理系统时应从以下几个方面予以考虑： 1 构造数据库的难易程度。 需要分析数据库管理系统有没有范式的要求，即是否必须按照系统所规定的 数据模型分析现实世界，建立相应的模型；数据库管理语句是否符合国际标准， 符合国际标准则便于系统的维护、开发、移植；有没有面向用户的易用的开发工 具；所支持的数据库容量，数据库的容量特性决定了数据库管理系统的使用范围。 2 程序开发的难易程度。 有无计算机辅助软件工程工具c a s e 计算机辅助软件工程工具可以帮助 开发者根据软件工程的方法提供各开发阶段的维护编码环境，便于复杂软件的开 发、维护。有无第四代语言的开发平台第四代语言具有非过程语言的设计方 法，用户不需编写复杂的过程性代码，易学、易懂、易维护。有无面向对象的设 计平台面向对象的设计思想十分接近人类的逻辑思维方式，便于开发和维 护。对多媒体数据类型的支持多媒体数据需求是今后发展的趋势，支持多媒 体数据类型的数据库管理系统必将减少应用程序的开发和维护工作。 3 数据库管理系统的性能分析。 包括性能评估( 响应时间、数据单位时间吞吐量) 、性能监控( 内外存使用 篁三童堑塞生堕堡星篁里墨堑塑墼堡生 情况、系统输入，输出速率、s q l 语句的执行，数据库元组控制) 、性能管理( 参 数设定与调整) 。 4 对分布式应用的支持。 包括数据透明与网络透明程度。数据透明是指用户在应用中不需指出数据在 网络中的什么节点上，数据库管理系统可以自动搜索网络，提取所需数据；网络 透明是指用户在应用中无需指出网络所采用的协议。数据库管理系统自动将数据 包转换成相应的协议数据。 5 并行处理能力。 支持多c p u 模式的系统( s m p ，c l u s t e r ，m p p ) ，负载的分配形式，并行 处理的颗粒度、范围。 6 可移植性和可括展性。 可移植性指垂直扩展和水平扩展能力。垂直扩展要求新平台能够支持低版本 的平台，数据库客户机朋屁务器机制支持集中式管理模式，这样保证用户以前的投 资和系统；水平扩展要求满足硬件上的扩展，支持从单c p u 模式转换成多c p u 并行机模式( s m t , c l u s t e r ，m p p ) 7 数据完整性约束。 数据完整眭指数据的正确性和一致性保护，包括实体完整性、参照完整性、 复杂的事务规划。 8 并发控制功能。 对于分布式数据库管理系统，并发控制功能是必不可少的。因为它面临的是 多任务分布环境，可能会有多个用户点在同一时刻对同一数据进行读或写操作， 为了保证数据的一致性，需要由数据库管理系统的并发控制功能来完成。评价并 发控制的标准应从下面几方面加以考虑： 保证查询结果一致性方法； 数据锁的颗粒度( 数据锁的控制范围，表、页、元组等) ； 数据锁的升级管理功能； 死锁的检测和解决方法。 9 容错能力。 异常情况下对数据的容错处理。评价标准： 硬件的容错，有无磁盘镜象处理功能； 软件的容错，有无软件方法异常情况的容错功能。 1 0 安全性控制 包括安全保密的程度( 帐户管理、用户权限、网络安全控制、数据约束) 。 1 1 支持汉字处理能力 包括数据库描述语言的汉字处理能力( 表名、域名、数据) 和数据库开发工 研究生信息管理系统设计 具对汉字的支持能力。 从诸多的关系型数据库管理系统软件中，我们选择了s q ls e r v e r 7 0 ，其中原 因粗略地讲是，它是微软产品，比较容易上手。该数据库管理系统所具备的特点 有： 1 可伸缩的解决方案 s o ls e r v e r 己成为一个具有可伸缩性的产品，可管理从小型至大型的数据库。 这使得s q ls e r v e r 成为能适应任何规模组织的需求和全能的数据库管理系统。 2 从膝上型计算机到计算机群 无论是运行w l i n d o w s9 5 9 8 的膝上型计算机还是使用w i n d o w sn ts e r v e r 企 业版的多计算机群，s q ls e r v e r7 使用同一个代码库。这保证了它能够在最大的 部署范围内提供1 0 0 的可兼容性。 3 易于创建、管理和配置 用户可以轻易的建立、管理和部署基于联机交易处理技术的应用程序。s q l s e r v e r 可以提供与那些高级工具一样好的外部数据库自动调整以及管理功能。新 的动态行级锁定、主动备份以及多站点的管理功能。 择。 4 针对移动计算的设计 运行在w i n d o w s 9 5 9 8 以及w i n d o w sn t 桌面环境下的s q ls e r v e r 使得用户可以 在旅途中携带和使用他们的数据和应用程序。s q ls e r v e r 在一个很宽的范围内提 供复制配置，这就为数据自动动态更新提供了有效的保证，即使在离线操作情况 下也是这样。 5 s q ls e r v 廿7 是集成了在线分析处理服务的数据库，在线分析处理为综 合报告、分析、决策支持以及数据仿真等功能提供了很高的性能和效率。 6 集成了数据转换服务的数据库 数据转换服务可以轻易地图形化建立并通过与其他数据资源进行导入、导出 以及在不同的数据资源之间进行转换。 7 。与m i c r o s o f t 系统信息中心库集成 系统信息中心库( r e p o s i t o r y ) 提供了一个开放的、通用的构架，使得数据计 划方案共享，使得数据传输服务、在线分析处理服务和自然语言查诲大大方便与 简化。 8 对数据复制的支持 微软s q ls e r v e r 具有自动数据复制的特点。这种特性使微软s q ls e r v e r 可以 将数据复制到其它的微软s q ls e r v e r 上，或者d b 2 0 、o r a c l e 、i n f o r m i x 、s y b a s e ， 甚至微软a c c e s s 这样的数据库中。 9 网络独立性 蔓三童堑塞生堕焦星笪望墨丝塑夔堡 一生 虽然微软s q ls e r v e r 必须运行于nt 服务器环境或w i n d o w s9 5 9 8 t ，但它是 独立于网络协议的。它可以和任何操作系统下的客户端通信，只要该操作系统使 用符合工业标准的网络协议即可。 1 0 内置的容错特性 除了可以利用nt 服务器内置的容错特性以外，s q ls e r v e r 还有许多特性可 以确保重要的数据不会丢失。新的s q l s e r v e r7 企业版还支持微软集群( c l u s t e r ) 服务器，以便从服务器失效中自动恢复。如服务器1 安装了i i s 作为w e b 月e 务器， 服务器2 安装t s q ls e r v e r7 企业版，服务器1 和服务器2 通过心跳线相连。如果 服务器2 发生故障，服务器l 自动接管，启动服务器l 上的s q ls e r v e r 。 11 对a n s i - 9 2s o l 的支持和扩展 s q ls e r v e r 是与a n s i - 9 2s q l 兼容的。由于a n s i 一9 2s q l 的功能有限，所以s q l s e r v e r7 对其进行了很多扩展，形成的语言集称作事务型s q l 。s q l 程序员在开发 客户机服务器应用程序或n 层应用程序时，会发觉s q l 的语言扩展有许多优点。 1 2 集中管理 无论企业中有多少个s q ls e r v e r 月e 务器，也无论它们分布在什么位置，都可 以在一个集中的位置来管理。这不但使数据库管理员的工作更加轻松，也使s q l s e r v e r 的总体获得费用比较低。 1 3 可视化管理工具 大多数s q ls e r v e r 的管理任务都可以通过叫作s q le n t e r p r i s em a n a g e r ( 企 业管理器) 的图形化用户界面来完成。s q ls e r v e r 还具有任务调度功能，可以自 动地执行许多任务，例如，无人值守备份。 1 4 对多种前端( 客户端) 的支持 在客户机服务器软件的概念中，s q ls e r v e r 是后端部分，而客户端是前端 部分。s q ls e r v e r 支持多种客户端( 如：p o w e r b u i l d e r 、v b 、d e l p h i 、v c 等开发 的应用程序) 。 1 5 与i n t e r n e t i n t r a n e t 互连 s q ls e r v e r 可以很方便地通过w eb 站点共享数据，使用户通过w eb 浏览器就 能直接从s q ls e r v e r 数据库中访问数据。在许多系统中，前端就是一个标准的w eb 浏览器。 在确定了s q ls e r v e r 7 o 之后，网络操作系统也就确定了，是w i n d o w sn t ，( s q l s e r v e r 7 0 的企业版要运行在n t 的环境下) 。 2 4s q ls e r v e r 与n t 服务器的集成 s q ls e r v e r 可以在nt 服务器和w i n d o w s9 5 9 8 上运行。但同nt 集成的优点 ! !堑窒生堕星笪望墨笙堡生 在于：s q ls e r v e l 本身就被设计成与nt 服务器紧密地集成，这意味着s q l s e r v e r 在nt 下将被优化，从而使s q ls e r v e r 的处理速度有保证，也将使s o ls e r v e r s 于使用。 n t 服务器提供了许多可被s q ls e r v e r $ f l 用的特性，其中包括以下几点： 1 对s m p 的支持 n t 服务器可以支持4 个c p u 。在某些环境下，它可以支持多达3 2 个c p u 。n t 服 务器支持真正的对称多处理器( s m p ) 。这使得负载被均衡在多个c p u 间分配处理， 以得到更高的效率。因为s q ls e r v e r 是一个多线程的应用，所以它可以利用多个 c p u ，线程之间相互独立运行。这种特性是s q ls e r v e r 有如此之好的可伸缩性的 原因之一。 2 抢占式多任务 n t 服务器包含一个调度机制。该调度机制既可以控制应用线程执行的顺序又 可以控制哪一个线程有最高的优先级。这意味着可以优化所有运行于n t 环境下的 应用，包括s q ls o v e r 。 3 可信性 n t 服务器的结构是将操作系统和应用程序分离开。每个在n t 服务器下运行的 程序都使用自己的2 g b 虚拟内存空间( 当使用n t 服务器企业版和s q ls e r v e r 时可 使用3 g b ) 。这部分空间是和其它程序相分离的，包括同操作系统相分离。如果某 一个程序失效，才会影响其应用程序或者操作系统。这样就提供了一个可以运行 重要的s q ls e r v e r 应用的稳定的操作系统环境，不必担心会由于软件的原因而导 致意外的故障。 4 容错特性 n t 服务器包括自身内置的、基于软件的容错功能( r a i d 级别1 和5 ) ，还支持 硬件的磁盘冗余阵列( r a i d ) 。nt 服务器还支持服务器自动错误恢复。如果运行 s q ls e r v e r 的服务器失效，一个运行s q ls e r v e r 的备份n t 服务器会自动地代替 原来的服务器，这大大地提高了容错能力。 5 集中的注册表数据库 所有nt j t 务器的配置信息存储在n t 服务器的注册表中。s o ls e r v e r 同样利 用nt 服务器的注册表来存储很多配置信息。 6 集成安全性 n t 服务器有很好的安全性。如果实现方法得当，nt 服务器能够排除所有未 经授权的用户的访问。s q ls e r v e r 可以利用nt 服务器的安全性，这使得管理员 设置和管理s q ls e r v e r 用户的安全更为容易。 7 后台服务 很多n t 服务器的强大功能源于令应用程序作为后台服务来运行的能力。s q l 第二章研究生院信息管理系统的改造 s e r v e r 本身就皂作为一系列后台服务来运行的。 8 对性能监视器计数器的支持 nt 服务器提供了创建自己的性能监视器计数器的应用程序编程接口。s q l s e r v e r s u 用这一点添加了很多对象和计数器，这些对象和计数器可以使数据库管 理员仔细监控s q ls e r v e r 如何运行。 9 对网络协议的支持 s q ls e r v e r 自动利用nt n 务器支持的传输协议和进程问通信机制( i p c ) 。 这使得s q ls e r v e r 很容易支持多种客户端和网络操作系统。 1 0 对文件系统和磁带备份的支持 为了提供最大的安全性，s q ls e r v e r 可以利用nt n 务器的ntfs 分区。s q l s e r v e r 还可以利用nt 服务器内置的磁带备份功能，在磁带上动态备份数据库。 1 1 事件日志 s q ls e r v e r 可以将信息和警告事件写入nt 服务器的应用日志中。s q ls e r v e r 还可以读取n t 事件日志中的记录，用以决定是否激活警报或自动执行任务。 1 2 对s n m p 的支持 在n t 服务器的t c p i p 传输协议和s n m p 服务的帮助下，s q ls e r v e r 可以向h p o p e n v i e w 这样的s n m p 管理工作站上发送s n m p 陷阱，使得网管软件能够响应s q l s e r v e r 的信息。 1 3 易于 年理 n t 服务器因为有很多微软提供的基于图形的管理工具而非常易于管理。s q l s e r v e r 不但有很多自身提供的基于图形的管理工具，还可以利用许多n t 服务器 的工具。其中包括：事件浏览器、域用户管理器、性能监视器、控制面板、注j j i j 表编辑器、任务管理器和网络监视器。 ! ! 堕塞生笪星笪堡丕笙堡盐一 第三章关系型数据库及其运作剖析 本章将主要讨论关系数据库的关系模型和数据库管理等相关的数据库理论。 对这些内容的讨论与分析，将有助于数据库的设计和数据库编程，同样也是对关 系数据库系统的透析和总结，是本论文项目乃至所相关的数据库项目的理论基 石。 3 1 关系数据库的关系模型 关系数据库，从普通意义上讲是由诸多的二维表构成的，而且表本身的结构 及表与表之间的联系均由单一的结构类型即关系来表示。在数据库系统理论概 述中，关系的定义是域与域之间、实体与实体之间的联系。直观地，我们知道 关系就是表与表之间对某些字段共享的现象，这些字段是表与表之间信息贯通的 纽带。从而也可以比作为使整个数据库信息四通八达的路标。可见，数据库的数 据结构非常单一一就是关系，但却能保证信息的完全沟通性，并且可以是多途径 的。那么，关系数据库的结构单一是否就意味着关系数据库操作的复杂或是繁琐 呢? 事实上，在关系数据库的关系操作能力的探索过程中，已经历了从复杂到简 单、从低效到高效的过程。 关系数据库在二十世纪六十年代就已具备了一定的理论基础，相应的关系操 作语言也相继出现，既有文章的讨论，也有实际应用与关系数据库系统中的，如 q u e l 语言，a l p h a 语言，q b e 语言( q u e r yb ye x a m p l e ，1 9 7 5 ) ，s q l 语言( 1 9 7 5 ) 。 其中q u e l 语言、q b e 语言、s q l 语言都在具体的系统中实现了数据库操作。 他们都有一个共同的特点，就是语言的非过程化，这样用户不必了解数据的存取 路径，不必知道“怎么干”，只须清楚“干什么”，因此易学易用。( 但也正是由 于非过程化，就会在有些情况下暴露它的效率问题，后面阐述) 。尤其是s q l 语 言，功能丰富、便用方式灵活、语言简洁易学等特点，在计算机工业界和计算机 用户中倍受青睐，因而在1 9 8 6 年被i s o 定为关系数据库的国际标准，成为当今 关系型数据库系统的通用语言。 至此，在关系结构和s q l 语言的基础上，一个起码意义上的关系数据库系统 就已经构成了，或者说关系数据库理论中的两个模型：数据结构一关系，关系操 作一s q l 语言均以满足。这是遵循了信息准则，即所有信息都应在逻辑一级上用 一种方法表示一表；访问准则，依据表的各属性( 如表名、字段、索引等) ，以 逻辑方式访问关系数据库的每个数据信息。满足了这两项基本准则，那么所设计 的数据库就能构成一个基本完备的关系系统。 蔓三童苤墨型鏊塑壁壁基垂堡型堑旦 也就是基于以上考虑，在设计数据库结构时，不必要求自己一次性将数据库 设计完备。在具备了一定的基本数据表之后就可以投入数据库相关的各项工作， 然后在工作进行当中，就可根据需要，增删改表、建立索引、视图等，使系统不 断充实并能前后衔接，不影响以前的工作，从而使数据库的开发工作较容易着手。 这也就是本文作者在数据库设计思路上选择数据库建设与数据库编程并举的基 础。 ( 在对数据库设计与开发进行了较为深入的研究和实践后，作者认为，在数 据库系统设计之初，对于数据库有经验者，先尽量确定数据库结构是最好的：对 于新手，可以先摸索着前进，在自身认为有较强的数据库结构能力和程序分析能 力时停下来，分析好数据库结构，再继续编程，或循环分析。) 本章前面的内容主要介绍了一个关系型数据库系统的最基本的两个特征：关 系结构和关系运算。这还处于概念的层次。在即将着手数据库系统工程时，有一 个实际的问题就需要认真考虑了，它就是数据完备，或叫做数据的完整性，它 的重要性将随着系统规模的增大而日益显著。 数据完整性，即要求数据库中信息完整齐备。 1 ) ，对于表，字段种类尽量充分，不要重复，也不要间接重复，否则会造成 信息冗余；2 ) ，对于基准表、标准码等具有规范性质的表，要求其字段的数据信 息必须完整；3 ) 对表与表之间相关联的字段，要求类型一致，信息一致，或者 一方包含另方。 应该说，数据完整性是关系数据库系统的另一个基本要求。它是关系数据库 模型的第三个方面。 若能较好地满足数据库关系模型的这三个方面一关系数据结构、关系操作、 数据完整性，那么这个关系数据库系统就具备了基本的使用价值。 至此，论文所作的讨论均是关于数据库的构架问题，但论文的最终要求是完 成一个实用的系统，因此，论文的主要内容还将涉及到s q ls e r v e r 的数据库管理、 安全管理、网络应用层o d b c 、前台编程思想与技术等等。 3 2 数据库标准语言s q l s q 卜结构化查询语言s t n l c t u r e dq u e r yl 矾g u a g e ，它与c 语言是同一时代( 7 0 年代) 的产物，而且诞生在i b m 实验室。它是种非过程化语言( 而c 语言是 过程化语言) ，这在前面已经提过，所谓过程化，是指：“干什么”，而不是“如 何干”。它的结果一般是一个数据集合。 s q l 作为操作和检索关系数据库的一种标准语言。若从表面上看，s q l 仅是 s e l e c t 、d e l e t e 、i n s e r t 、u p d a t e 等几个基本语句是不全面的，s q l 语言 ! !婴壅皇笪星笪堡墨堕望生一 中的概念和功能非常丰富。先看它在数据库方面的主要作用： 修改数据库结构 改变系统的安全性设置 增加用户访问数据库或表的许可 查询数据库信息 + 更新数据库内容 还有视图、触发器、存储过程、游标等一些重要概念，使$ q l 语言可适应于 多种产品环境中。为了不与下一节将要提到的s q ls e n r e r ( 一种关系数据库管理系 统) 的内容重复，这里先不介绍这些概念。不过可先介绍一下游标的概念。 游标定义了一个结果集及可在此结果集上自由移动的指针。由于s q l 语言的 结果是数据记录的集合，而有时的操作会要求面向单个记录，因此，游标的指针 就是结果集与单个记录需求的一种调和。 现在的s q l 语言一般是指s q l _ _ 9 2 标准扩展s q l 语言。它已成为一种非常 完善的语言，是关系数据库中最关键的项技术。 s q l 语言是面向关系数据库的，因此，它在语言形式的表现方式上分有数据 库信息读取、修改、删除、插入等数据管理，表的创建、维护和视图管理，数据 库安全管理、s q l 高级管理，它还具备作为一种语言的基本功能，如算术函数、 字符函数、类型转换函数、聚集函数等，条件、循环等控制语句。s q l 语言的诸 多功能在本次设计过程中间均发挥了作用，它在本次论文中的运作平台是s q l s e r v e r 。 3 3s o ls e r v e r _ 数据库管理系统 s q ls e r v e r 是一个客户j s l l 务器关系数据库管理系统。它是上一节s q l 语言 的运作环境，它将s q n 的各项功能和管理机制以一种友好的设计平台( 或者说是 设计模块) 展现在开发者的面前，具有很好的操作性和条理感。这实际上是将响 应的s q l 语句段封装起来，用户只须给出需要的参数即可。与此同时，s q ls e r v e r 也提供了直接使用s q l 语言的方法进行数据库操作和管理。因此，较好的掌握s q l 语言是充分地理解和操作s q ls e r v e r 系统的重要基础。 在本节中，作者先阐述在s q ls e r v e r 中最为常用的几个数据库对象视图、 索引和存储过程。 视图：它建立在基本表之上，提取了某些基本表的某些字段和某些记录的一 个逻辑存在的虚拟衷。它的好处在于： 1 ) 它从数据库烦琐的数据堆中集中了特定的信息，提供给使用者。