（计算机应用技术专业论文）web数据库技术研究与应用.pdf

北京交通大学硕士研究生学位论文 摘要 i n t e rn e t 的日益普及和w e b 技术的飞速发展对传统的mi s系统的开发 与应用产生了巨大的冲击。we b 技术和数据库技术互相结合，产生了w e b 数据库。 w e b 数据库集合了we b 技术和数据库技术的优点: we b网页从静 态网页发展成了由数据库驱动的动态网页;数据库系统的开发环境和应用 坏境实现了分离。 本文的研究工作包括: 从 w e b数据库的四个关键技术入手，详细分析研究了w e b数据库系 统的体系结构、 w e b 与数据库的接口 技术、 w e b 数据库系统设计与o o a d ( o b j e c t o r ie n t e d a n a ly s is a n d d e s i g n ) 的 结 合、 w e b 数 据 库系 统的 安 全 性。 在对这四个关键技术进行了透彻的研究之后，我们分析选取了合适的开发 工具，设计开发了一个实际的we b 数据库系统教育部在线科技期刊。 教育部在线科技期刊是一个三层w e b 数据库系统。 该系统的目标是提 供一 个论文发表和交流的平台，加快论文信息的交流，促进国内科研水平 的提高。 本文的主要内容是: 描述了教育部在线科技期刊系统中若干关键技术的研究和实现，主要 包括以下几个方面。 1 、从体系结构的角度来看，w e b数据库有两层和三层结构。本系统 采用了三层b / s / s 结构。 2 、本系统采用基于j a v a的w e b 数 据库访问 技术: j s p , j a v a b e a n 和 j d b c ;后台数据库采用o r a c l e 9 i 。实现了应用程序中表示层、事 务逻辑层和数据层的分离。 3 、分析和研究了o o a d技术对系统设计和开发的促进和辅助作用。 本系统在设计中采用了 o o a d ( o b j e c t o r i e n t e d a n a ly s i s a n d d e s i g n )的思想和方法。 4 、由于we b 数据库系统运行在开放的环境中， 本文还研究了w e b 数 据库的安全性问题。 本系统也在多个层次上实现了系统的安全性。 本文的主要工作和贡献是; 1 、对 we b数据库的四个关键技术进行了全面的研究、比较、归纳和 总结，对各个具体的技术的优缺点进行了详细的分析和说明。为 以后的we b 数据库的开发奠定了理论基础。 2 、将面向对象的分析和设计技术 ( o o a d)应用于 w e b数据库系统 设计，引入了软件工程的c a s e 管理方法， 利用r a t i o n a l r o s e 2 0 0 2 这个辅助工具，获得了设计良 好的w e b数据库系统方案的方法和 流程。 气翰 作 黄、 针 卯 叹誉 j 七 京交通大学硕士研究生学位论文 3 、在程序实现过程中，严格按照表示层、事务逻辑层和数据层三层 结构分层实现，采用了面向对象的编程 ( o o p ) ，有效提高了程序 的可重用性和可维护性，为同类 w e b 数据库的开发应用提供了参 考。 关键词:we b 数据库 面向对象 体系结构 ooad j s p 系统安全性 北京交通大学硕士研究生学位论文 ab s t r a c t t h e p o p u l a r i z a t i o n o f t h e i n t e rn e t a n d t h e f as t d e v e l o p m e n t o f t h e w e b t e c h n o l o g y b r i n g g r e a t i m p a c t o n t r a d i t i o n a l mi s . t h e r e f o r e , p e o p l e p u t t h e w e b t e c h n o l o g y a n d t h e d a t a b a s e t e c h n o lo g y t o g e t h e r , w h ic h l e a d t o t h e a p p e a r a n c e o f t h e w e b - d a t a b a s e t e c h n o l o g y . c o m b i n g t h e a d v a n t a g e o f w e b t e c h n o l o g y a n d d a t a b a s e t e c h n o l o g y , t h e w e b p a g e s c h a n g e in t o d y n a m i c e p a g e s , w h i c h a r e d r i v e n b y d a t a b a s e , a n d t h e d e v e l o p m e n t e n v i r o m e n t c a n b e s e p a r a t e d fr o m t h e u s i n g e n v i r o n m e n t . t h e m a i n s t u d y w o r k o f t h i s p a p e r i s as f o l l o w s : we s t u d y t h e f o u r k e y t e c h n o l o g i e s o f t h e w e b - d a t a b ase d e v e l o p m e n t a n d d e s i g n : w e b - d a t a b a s e s y s t e m a r c h i t e c t u r e ; t h e i n t e r f a c e t e c h n o l o g y o f w e b a n d d a t a b a s e ; t h e c o m b i n a t i o n o f w e b - d a t a b as e d e s i g n a n d o o a d t e c h n o l o g y ; t h e s a f e t y o f t h e w e b - d a t a b ase . a ft e r t h o r o u g h l y s t u d y i n g t h e s e f o u r t e c h n o l o g i e s , w e c h o o s e a d e q u a t e t e c h n o l o g i e s a n d s u c c e s s f u l l y d e v e l o p t h e o n l i n e s c i e n c e m a g a z i n e f o r mi n i s t ry o f e d u c a t i o n b y u s i n g t h e s e t e c h n o l o g i e s . t h e o n l i n e s c i e n c e m a g a z i n e f o r mi n i s t ry o f e d u c a t i o n i s a t h r e e l a y e r s w e b d a t a b a s e s y s t e m . t h e g o a l o f t h e p r o j e c t i s t o p r o v i d e a p l a t f o r m f o r p a p e r r e le a s e a n d i n t e r c o m m u n i c a t i o n , a c c e l e r a t e t h e e x c h a n g e o f i n f o r m a t i o n , a n d p r o m o t e t h e l e v e l o f s c i e n c e s t u d y . t h e m a i n c o n t e n t o f t h i s p a p e r i n c l u d e s : 1 , t h e a r c h i t e c t u r e o f we b d a t a b ase i n c l u d e s t wo l e v e l s a n d t h r e e l e v e l s . o u r s y s t e m u s e s t h e t h r e e l e v e l b / s / s a r c h i t e c t u r e . 2 , w e a n a l y z e d t h e in t e r f a c e t e c h n o l o g y f o r t h e w e b d a t a b a s e , o u r s y s t e m a d o p t t h e w e b d a t a b as e a c c e s s i n g t e c h n o l o g y b as e d o n j a v a s u c h a s j s p , j a v a b e a n a n d j d b c , a n d w e u s e o r a c l e 9 i d a t a b a s e as t h e b a c k g r o u n d d a t a b a s e . w e r e a l i z e t h e s e p a r a t i o n o f p r e s e n t a t i o n l a y e r , b u s i n e s s l o g ic l a y e r , a n d a p p l i c a t i o n l a y e r . 3 , w e u s e t h e o o a d ( o b j e c t o r ie n t e d a n a l y s i s a n d d e s i g n ) t h e o ry a n d m e t h o d i n t h e s y s t e m d e s i g n . 4 , b e c a u s e w e b d a t a b a s e i s r u n n in g u n d e r t h e o p e n e n v i r o n m e n t , w e a l s o s t u d y t h e p r o b l e m o f th e w e b d a t a b as e s a f e t y . a n d w e s e c u r e o u r s y s t e ms s a f e t y i n m a n y w a y s . t h e m a i n c o n t r i b u t e s o f t h is p a p e r i n c l u d e s : 1 、g i v e t h e f o u r b as i c t e c h n o l o g i e s o f w e b d a t a b s as e a c o m p l e t e s t u d y , c o m p a r a t i o n a n d s u m e r iz a t i o n . a n d g i v e a d e t a i l e d i n t r o d u c t i o n a n d a n a l y s i s a b o u t t h e v i t u e a n d t h e s h o rt c o m in g o f t h e s e t e c h n o l o g i e s . 北京交通大学硕士 研究生学位论文 t h e r e f o r e , w e p u t a u s e f u l t h e o r e t i c f o u n d a t i o n f o r l a t e r we b d a t a b a s e d e v e l o p m e n t . 2 . w e a p l l y t h e o o a d t e c h n o l o g y t o t h e w e b d a t a b s e s y s t e m d e s i g n , a n d u s e t h e c a s e m a n a g e m e n t m e t h o d o f s o ft w a r e e n g i n e e r i n g . u n d e r t h e h e l p o f r a t i o n a l r o s e 2 0 0 2 , w e g e t a u s e f u l m e t h o d a n d fl o w s h e e t f o r w e b d a t a b a s e s y s t e m d e s ig n . 3 . d u r i n g t h e c o d i n g p e r i o d , w e s t r i c t l y o b s e r v e t h e t h r e e l e v e l s a r c h i t e c t u r e , a n d u s e t h e o o p t e c h n o l o g y , w h i c h e ff i c i e n t l y i m p r o v e t h e fl e x i b i l i t y a n d m a i n t e n a b i l i t y o f t h e p r o g r a m . i t i s a u s e f u l r e f e r e n c e f o r o t h e r s i m i l a r w e b d a t a b a s e d e v e l o p m e n t . k e y w o r d s : we b d a t a b a s e a r c h i t e c t u r e j s p o b j e c t o r i e n t e d o o a d s y s t e m s a f e t y 一 i v . 北京交通大学硕士研究生学位论文 第一章 绪论 1 . 1 we b 的 起源和发展 w o r ld w i d e w e b ( w ww ) 也称w e b ， 中 文翻译成万维网， 简称w e b 。 首 先要着重指出的是，wo r l d wi d e w e b 并不等于i n t e r n e t 。从字面意义上看， i n t e r n e t 是一个网络，而 we b则不仅仅是个网络，而是一组分布式通信应 用程序和系统软件。在we b 之前i n t e rn e t 上的信息只有文本形式。we b 将 图形、音频、视频信息集合于一体。 随着i n t e r n e t 的普及和发展， w e b 也迅速繁荣起来。 1 9 9 2 年之前， w e b 还没有什么影响力， 但是到了1 9 %年， 它己经占据i n t e rn e t 传送总量的2 5 %, 遥遥领先于其他各项i n t e r n e t 月 民 务. 曾经是i n t e rn e t 龙头的f t p己退居第二， 传统的文件传送服务正在逐渐萎缩。 其他的i n t e rn e t 月 民 务除e m a i l 外均处于 下降趋势。 随着越来越多的公司、网络以及国家进入i n t e rne t ， 越来越多的 用户会通过浏览器浏览w e b ，它的地位还会变得越来越重要。 w e b的迅速增长的根本原因在于:w e b以简单的操作方式统一了 i n t e rn e t 和技术领域， 甚至可以 涵盖其他的i n t e rn e t 服务。 i n t r a n e t 的崛起也 推动了w e b 的进一步发展。 i n tr a n e t 利用i n t e rne t 特别是 w e b 的相关技术建 立企业内部网，使 we b飞速进入商业领域，成为最重要的信息发布工具之 作为一组软件和协议组成的开放式信息系统，w e b 具有以下特征: 它通常驻留在i n t e rn e t 主机和客户机上。 它能理解 h t ml语言。 它采用客户柳服务器的双向通信、信息收集和资源服务模式 允许客户程序使用h t t p , f t p . t e ln e t 和g o p h e r 等各种协议来访 问服务器。 通过统一资源定位器 ( u r l ) 进行文档和资源访问。 允许客户程序访问由各种多媒体类型如文本、 音频和视频数据组成 的信息。 简而言之，w e b是一个基于 i n t e r n e t 的、全球连接的、分布式的、动 态的、 多 平台的 交互式超媒体信息系统。 从技术角度上说， w e b 是i n t e rn e t 上那些支持t c p i i p和h ttp的客户机与服务器的集合， 它允许用户在一台 计算机上通过i n t e rn e t 存取在世界各地的计算机系统中的信息。 1 .2数据库技术的历史和发展 数据库技术发展到今天已经是一门成熟的技术，大致说来，数据库可 北京交通大学硕士研究生学位论文 以定义为以某种方式组织起来的可以 检索和利用的信息的集合。它的基本 特征之一是相互关联的数据的集合，它用综合的方法组织数据，具有较小 的数据冗余， 可供多个用户共享， 具有较高的数据独立性和安全控制机制， 能够保证数据的安全、可靠，允许并发的使用数据库，及时、有效的处理 数据，并能保证数据的一致性和完整性。 数据库技术起始于6 0 年代中期。 到6 0 年代末7 0 年代初， 数据库技术 已日益成熟， 并有了坚实的理论基础。 到了7 0 年代， 数据库技术有了很大 的 发展。 数据库方法， 特别是d b t g( 数 据库任务d a t a b a s e t a s k g r o u p ) 方法和思想已应用于各种计算机系统，出现了许许多多基于网状模型和层 次模型的商品化数据库系统。随后，关系方法的理论研究和软件系统的研 制又取得了很大成果，关系方法也从实验室走向了社会。随着商业系统的 运行，特别是关系数据库商用产品的出现，数据库技术被日益广泛的应用 到各个方面， 成为实现和优化信息系统的 基本技术。 数据管理是数据库的核心任务，内容包括对数据的分类、 组织、 编码、 存储、检索和维护。随着计算机硬件和软件的发展，数据库技术也不断的 发展。从数据管理的角度看，数据库管理到目 前共经历了人工管理阶段、 文件系统阶段和数据库系统阶段。 人工管理阶段是指计算机诞生的初期 ( 即2 0 世纪5 0 年代后期之前) ， 这个时期的计算机主要用于科学计算。从硬件看，没有磁盘等直接存取的 存储设备:从软件看，没有操作系统和管理数据的软件，数据处理方式是 批处理。 文件系统阶段是指计算机不仅用于科学计算，而且还大量用于管理数 据的阶段 ( 从5 0 年代后期到6 0 年代中期) 。 在硬件方面， 外存储器有了磁 盘、磁鼓等直接存取的存储设备。在软件方面， 操作系统中己 经有了专门 用于管理数据的软件，成为文件系统.在处理方式上，不仅有了文件批处 理，而且能够联机实时处理。 数据库系统阶段是从6 0 年代后期开始的。 在这一阶段中， 数据库系统 解决了人工管理和文件系统的弊端，它把数据的定义和描述从应用程序中 分 离出 去， 程序对数据的 存取全部由 数据库 管理系 统( d b m s ) 统一管理， 从 而保证了数据和程序的逻辑独立性。这样， 数据就可以 共各种用户共享切 具有最小的冗余度。 按照数据模型发展的主线，数据库技术的发展可分为:第一代数据库 系统层次和网状数据库管理系统; 第二代数据库系统关系数据库 管理系统 ( r d b ms ) ; 第三代数据库系统面向对象的数据库管理系统。 怪 1 .3 i n t e r n e t 对数据库提出的 挑战 北京交通大学硕士研究生学位论文 i n t e rn e t 的发展为传统的数据库提出了 新的要求:首先， 对数据库的 吞 吐量提出了新的要求，要求数据库服务器在单位时间内要能处理更多的用 户请求。i n t e m e t 与传统的主机/ 终端或客户/ 服务器的一个主要区别在于客 户访问的不可预测性;可能在一个小时内只有几个对数据库的访问请求， 也可能在一分钟内有成千上万个访问请求，因此要求数据库服务器必须能 够较好的处理这种不可预测性。 在i n t e r n e t 环境中， 数据库服务器不仅要服务于外部用户 ( 如企业的客 户) ，而且要能够服务于内部用户 ( 如企业的领导和员工) ，并且应该能根 据用户的级别来设定不同的处理优先级，对于级别高的用户 ( 比如企业内 部的领导) ，数据库服务器应优先满足其对数据库的访问请求。 对通过i n t e rn e t 访问数据库的用户可能无法进行培训， 并且， 不易对用 户进行有效的控制，因此需要防止用户的误操作或恶意操作导致数据库服 务器的阻塞甚至死机。除了在编程时予以考虑外，还应在数据库服务器中 加以预防。 在i n t e rn e t 环境下， 数据库面临的另一挑战是对系统高可用性的要求。 所谓高可用性，既包括减少数据库服务器意外停机的时间，也包括减少服 务器计划停机时间，例如对数据库进行备份、恢复等操作导致的停机。其 实，对系统高可用性的要求也一直存在，尤其是在金融、电信等领域，但 随着i n t e rn e t 的发展， 普通的数据库用户对高可用性的要求也提出了更高的 要求，这是由于i n t e rne t 是一个全球的网络，每天2 4 小时随时都有用户访 问， 如果数据库服务器经常停机， 势必影响用户对企业站点的访问: 此外， 随着电 子商务的 普遍应用，也对数据库提出了 更高的可靠性要求。 数据库还需要支持h t ml , x ml . h t ml和x ml都是标记语言。 x m l 比h t ml更加完整和规范，而且允许根据应用来定义标记符。x ml很有 可能成为i n t e rn e t 上的标准，因此许多数据库厂商正在努力支持x ml 。这 包括以下需求:由存储在数据库中的数据生成 x m l格式的文本和数据存 储到数据库中。 在全球的】 n t e m e t 网络中， 存在着各种平台的计算机， 因此跨平台的互 相操作一直是一个重要问题。 此外， 由于i n t e rn e t 是开放的， 因此安全性一 直是一个突出的问题。 数据库技术不仅仅包括数据库服务器本身，因为最终用户关心的是整 个应用系统是否能够有效的满足自己的需求，因此从广义上说，以数据库 服务器为核心的整个应用系统 ( 包括整体结构和开发模式)也是数据库技 术的一个重要方面。 舒.4 we b 数据库技术的 起源与发展 北京交通大学硕士研究生学位论文 随着w e b中信息量的不断增加，以 文件的形式进行存储的系统的速度 受到越来越大的影响。 同时因为w e b 的应用领域的不断扩展， 静态的w e b 页面越来越不能满足人们对w e b 上信息服务的动态性、 实时性和交互性的 要求。另一方面，数据库技术经过几十年的发展，已经非常成熟和完善。 为了进行网络上数据的高效存取，实现交互式动态 we b 页面，就必须以大 量数据资源为基础， 因此必然要在w e b中引入数据库技术。 we b 技术和数 据库技术的结合不仅把 w e b 和数据库的优点集中在了一起， 而且充分利用 了大量先有的数据库信息资源， 使用户可以方便的在w e b 浏览器上检索和 浏览数据库内容。 舒.4 . 1什么是we b 数据库 w e b 数据库是指将 w e b 服务和数据库结束互相融合的系统， 用户可以 使用与平台无关的w e b 浏览器通过该系统获得在线信息。 w e b 数据库集合 了we b 技术和数据库技术的优点， 使二者都发生了质的变化: we b网页从 静态网页发展成了由数据库驱动的动态网页，而数据库实现了开发环境和 应用环境的分离。 与普通数据库系统一样，we b 数据库也是个数据存储库或信息库，你 可以通过查询语言或编程a p i 来访问它。但是，与普通数据库系统不同的 事， 对于we b 数据库来说，这种访问通常不使用键入命令行的指令，或者 通过为特定的计算机平台定制的界面来进行.w e b 数据库是通过其他w e b 应用程序、 用标准化的h t ml 标记或某些特定的扩展标记开发的特殊形式 的应用程序来访问数据库。 w e b 数据库在体系结构、访问方式、访问的用户这些方面和传统的数 据库也不同。 舒. 4 .2 we b 数据库的发展 w e b 数据库发展到现在，共经历了3 个发展阶段: 第一代 we b数据库在用户请求之前就己 经预先准备好静态 h t ml的 页面， w e b 服务器把h t m l 的页面返回 给用户， 不做其他任何的事务。 采 用这种简单的机制可以方便容易的建立共享文档的网站。这种网站不要求 和数据库的通信， 基本只是we b 技术， w e b 服务器只是一个h t t p 服务器， 仅适合一些规模较小的系统。 这种模式下的w e b 数据库存在不实时的缺点: 当数据库内部信息更新时，必须同时修改相应的静态文件，从而导致数据 库维护工作量很大。 第二代we b 数据库提供静态访问和动态内容应用， 实现基于数据库的 动态文档的管理和访问。为了实时动态的将数据库的信息反映在页面上， 必须使数据库与we b 服务器直接通信， 这就需要使用c g i 编程。 在第二代 北京交通大学硕士研究生学位论文 w e b 数据库中c g i 技术根据数据库的内 容自 动更新有关部门的 静态页面， 提供给最终用户。 用户访问的是静态的h t ml文档， 但文档内容是随着数 据库而改变的动态内容。 第三代we b 数据库在第二代w e b 数据库的基础上增加了联机事务处理 ( o l t p )能力，在 w e b客户端和服务器端实现了动态的交流。随着 w e b 数据库的不断发展，简单的c g i 程序演变成为具有强大功能的数据库应用 服务器， 应用服务器既有面向w e b 服务器的借口， 又有面向数据库服务器 的借口。 当w e b 服务器接收到w e b 客户方文动态数据内容的请求， 需要和 数据库连接的时候， 就能够通过应用服务器建立起数据库服务器和w e b 服 务器之间的连接，这种联机让we b 客户可以完成o up功能，即插入、 更 新和删除数据库。 随着 w e b技术、分布式对象技术以及安全保密技术的发展，为了在 w e b 上实现电子商务，w e b 技术发展，关键的难题是如何实现时实的事务 处理、可伸缩性、可扩展性、安全性和客户认证等。we b 对象技术通过分 布和对象技术允许客户机直接同相关服务器连接， 避免了w e b 服务器所形 成的瓶颈。并且从单个功能服务器到整个服务器系统都可以伸缩的运行到 一个或多个服务器上，动态的平衡客户端请求负载。这些技术的突破能有 效的解决在w e b 上进行是时刻伸缩的事务处理。 总之，we b 数据库是动态网站开发的核心技术，也是实现电子商务的 基础技术之一。 1 .5本文的主要工作 本文针对 w e b数据库系统 ( w e b d b s )的几个关键技术:w e b d b s 的体系结构、w e b与数据库的 接口 技术、w e b数据库系统设计与 o o a d ( o b j e c t o r ie n t e d a n a ly s is a n d d e s i g n ) 的 结 合、 w e b 数 据 库系 统的 安 全 性 进行了研究， 并设计实现了 一个具体的w e b d b s 系统集成方案: 基于w e b 的教育部在线科技期刊系统。 第二章讨论了w e b d b s 的 体系结构。 w e b 和数据库技术结合之后， 体 系结构产生了新的变化。w e b d b s的体系结构可以分为两层和三层结构。 本章详细介绍了这些变化和具体的结构形式的优缺点，并分析了为了应对 这种变化而在服务器和客户端所做的相应的扩展程序。 第三章讨论了we b 与数据库的接口技术。 首先分析和比较了几种目前 比较流行的w e b 数据库访问 技术， 然后介绍了一下中间件技术和客户端技 术，最后是部分数据库厂商的解决方案。 第四章讨论t w e b 数据库系统设计与o o a d ( o b j e c t o r i e n t e d a n a ly s i s a n d d e s i g n )的结合。介绍了o o a d技术、 u m l 技术和他们在w e b 数 据 北京交通大学硕士研究生学位论文 库系统设计中的作用。 第五章对w e b 数据库的安全性问题进行了简单的讨论。 由于w e b 数据 库的特点， 所以安全性问题非常关键。 本章从w 比数据库的安全需求出发， 简单讨论了we b 数据库安全性设计时的一些问题. 第六章介绍了基于w e b的教育部在线科技期刊系统的详细设计方案， 在设计中采用了面向对象的方法. 第七章从表示层、 事务逻辑层和数据层三方面介绍了基于w比的教育 部在线科技期刊系统的实现，在编码阶段采用了o o p 方法。 北京交通大学硕士研究生学位论文 第二章 we b 数据库系统的体系结构 良好的系统体系结构是建立高效安全的w e b 数据库系统的第一步， 也 是最基本的一步。数据库系统的体系结构指的是带有数据库系统的计算机 系统中各组成部分之间的相互关系，它是硬件、软件、算法、语言的综合 性概念。研究数据库系统的体系结构就是要研究它的硬件分布和软件的功 能分配。数据库系统的体系结构与计算机体系结构密切相关，是随着计算 模式的发展而发展的。 从应用功能的角度，任何一个典型的应用系统都可以分为三个组成部 分:数据层、事务逻辑层和表示层。 1 、 数据层: 数据层保存了持久的数据， 提供对数据库中数据的存取、 修改查询的功能，保证访问数据的安全性、完整性和一致性。 2 、事务逻辑层: 事务逻辑层包含了专门的事物信息， 决定了如何进 行具体的数据处理。 3 、 表示层: 直接面向用户， 完成应用前端的人机界面处理， 实现与 用户的交互。 w e b 数据库技术直接导致了一些新的软件方法的出现，并以新的结构 组织这些软件。虽然这一技术还处于发展之中，但是己经出现了很多可靠 的软件种类和体系结构。程序开发人员必须研究这些新的体系结构和不同 的组成成分的区别，才能够很好的利用它们去解决不同的应用问题。 解. 1 we b 数据库的双层结构 在双层客户端用 及 务器结构中， 客户端直接和服务器通信，没有其他的 中介处理。这种双层结构在计算机局域网中是最常见的。客户端处理用户 界面表示，发送客户请求;服务器需要判断用户输入数据的正确性，接受 客户端的请求，执行数据库存取和更新，保持数据的完整性，控制和执行 事务逻辑，并给客户端发送数据.结构如图2 . 1 所示。 图2 . 1 w e b 数据库的双层结构 北京交通大学硕士研究生学位论文 妙. 1 . 1双层客户 服务 器 ( c / s ) 体系结构 c / s结构是以网络环境为基础， 将计算机应用有机的分布在多台计算 机中的结构。 如图2 .2 。 其中服务器负责数据的存储管理及文件服务， 而客 户机负责用户对数据或文件提出请求服务，由服务器把处理后的数据传送 给客户， 因此在网络中传输的仅仅是客户需要的那部分数据， 而不是全部， 这样就大大降低了网络数据的流量，使系统的性能有了较大的提高。c / s 方式增加了数据的共享能力， 用户只需在客户机上用标准的s q l 访问服务 器中的数据，便可很方便的得到所需的各种数据及信息。 网铭电跳 图2 .2客户服 务器结构 在基于c / s结构的数据库系统中， 数据层放在服务器一端，显示层放 在客户机一段， 应用层可以放在服务器或客户机上。 应用层放在服务器上， c / s 结构又称为“ 瘦” c l i e n t / “ 胖” s e v e r 结构，反之称为“ 胖” c l i e n t / “ 瘦” s e r v e r 结构。 存储过程是c / s 领域中使用最普遍的应用层的实现方案。把应用程序 的事务逻辑加以归纳处理， 封装成预编译的存储过程放在数据库服务器上， 前端界面程序和根据需求设计的触发器可以 请求调用相应的存储过程，而 被请求执行的存储过程在服务器上全速运行，性能优势非常明显，且易于 维护和修改。 c / s体系结构具有效率高、稳定性好、系统平台无关性、维护了数据 北京交通大学硕士研究生学位论文 完整性、 安全性高的优点。 但是在i n t e m e t 环境下， 基于c / s 体系结构的数 据库系统存在越来越多的缺陷: i 、系统可伸缩性差。 传统的两层c / s 结构对于应用规则经常发生改变 的情况不具有良 好的灵活性。 2 、安全性差。 在传统两层c / s 结构中， 客户机直接面对数据库中的数 据， 当客户机提出请求时， 服务器通过触发器或是存储过程对数据 库使是相应的操作。而在i n t e rne t 环境下，由于其特有的通信速度 和安全性等原因， 是的c / s结构的数据库系统的安全性成为一个突 出的问题。 3 、安装维护困难。由于每个客户端都包含了独立于服务器的应用层， 所以位于每个客户端的应用层都必须单独维护。 由于用户界面不统 一，用户应用程序开发成本高。 4 、可移植性差。由于两层c / s的客户开发工具是高度专业化的， 将整 个系统从一种客户开发环境移植到另一种环境非常费时耗财， 因而 造成应用程序的移植性不够理想。 笋. 1 . 2双层浏览器/ 服务器 ( b / s ) 体系结构 基于c / s的模式， 在做了 进一步改进之后， we b 数据库技术采用了b / s 双层体系结构。 客户机上安装统一的用户界面w e b 浏览器， 而we b 服 务器提供数据的管理和存储， 这种w e b 浏览器于we b 服务器交互的数据处 理模式称为b / s 体系结构，如图2 .3 所示。在b / s 结构中，根据h t t p 和 we b 浏览器中提交的请求访问分布在各个we b 服务器上的信息， 实现了跨 平台访问计算机及其网络共享资源的功能。 客户请求:u r l we b浏览器w e b 服务器 返回h t ml页面 图2 .3浏览器/ 服务器 ( b / s )体系结构 b / s双层结构很好的解决了c / s双层结构中的表示层不统一的问题。 w e b浏览器是跨平台的，而且能够提供文本、图形、图像、视频和音频等 服务，是客户机用户界面的最好选择。 b / s结构具有用户界面统一、易于使用、维护简单、扩展方便、信息 共享度高的优点。 北京交通大学硕士研究生学位论文 那 .2 w e b 数据库的 三层结 构 w e b数据库的三层结构在客户端和服务器之间加入了一个中间层，如 图 2 .4所示。三层结构和双层结构相比，有一个明显的优势，它减轻了客 户端和服务器的工作负担，使它们都变成了“ 瘦”客户端和 “ 瘦” 服务器。 这意味着功能划分更加的深化，并可以获得更清晰的模块性。三层结构的 拥护者都认为事务处理应该是中间层的主要工作，其他的功能还包括把客 户端的请求传送给服务器，把服务器的数据库操作结果会送给客户端，保 证安全和进行认证。 图2 .4三层客户用 及 务器体系结构 歼.2 . 1 三层客户 服务器 ( c / s / s ) 体 系结 构 为了解决双层结构中存在的问题，人们在客户端和服务器之间加入中 间层。即应用服务器，从而提出了三层客户朋 及 务器体系结构。在c os 体 系结构中，整个系统由 三个部分组成:客户机、应用服务器和数据库服务 器。 客户机上只需要安装应用程序， 它负责处理与用户的交互和与应用服 务器的交互。应用服务器负责处理应用逻辑，具体地说就是接受客户机方 应用程序的请求，然后根据应用逻辑将这个请求化为数据库请求后与数据 库服务器交互，并将与数据库服务器交互的结果传送给客户机方的应用程 序。 数据库服务器软件根据应用服务器发送得请求进行数据库操作，并将 操作的结果传送给应用服务器。 c / s / s 结构的 模型如图2 .5 所示。 北京交通大学硕士研究生学位论文 d bm s ,数据存取模块 数据层 产 一 ， 一 一 一， 卜 、 、卜 一 - 尸 产 数据库 一 一 兰1祥一一一一 功能屡 门卜一 一一一 图2 .5 数据库系统的c / s / s 体系结构 应用逻辑被所有用户共享是双层c / s结构与三层 c / s / s之间最大的区 别。中间层及应用服务器 ( w e b 服务器)是整个系统的核心，它必须具有 处理系统的具体应用而提供事务处理、安全控制以 及为满足不同数量客户 机的请求而进行性能调整的能力。 从应用功能上，可以将 c / s / s结构划分成表示层、功能层和数据层。 表示层是客户机上的用户接口 部分， 它担负着用户与应用间的对话功能。 它用于检查用户从键盘等输入的数据， 显示应用输出的数据。为是用户能 只管的进行操作，一般要使用图形用户接口 ( g u i ) ，该接口操作简单、易 学易用:功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑的编入程 序中;数据层就是d b ms ，负责对数据库数据的编写，它必须能迅速的执 行大量数据的更新和检索。 使用 c / s / s结构应用软件开发系统的优点是非常明显的，主要有以下 几点: 1 .整个系统被分为不同的逻辑块， 层次非常清晰; 2 ，能够使 “ 胖客户机” 变成较 “ 瘦”的客户机: 3 .开发和管理的工作向服务器方转移，使得分布数据处理成为可能; 4 .管理和维护变的相对简单。 北京交通大学硕士研究生学位论文 5 . w e b服务器可以 被不同平台的客户访问，因此具有很好的可移植 性。在很大程度上节省了开发时间和资金投入。 6 . c / s / s结构有良 好的灵活性和可扩展性，对于环境和应用条件经常 变动的情况，只要对功能层实施相应的改变，就能够达到目的。 另外，引进三层结构体系，客户机便可省去与数据库系统直接互动的 麻烦。客户机直接调用服务器上的应用逻辑，应用逻辑则代表客户机对数 据库进行存取。 这样就可减少向 服务 器发出的s q l 查询和更新请求， 使性 能比双层结构更佳。此外，由于客户机不会直接连接的数据库系统，而服 务器能够实现更细致的授权定义，因此，三层结构能加强整体系统的安全 性。 总之， c / s / s 结构克服了 双层c / s 结构的缺陷， 具有可扩展性好、 安全 j性高、可管理性强、软件重用性好和易于开发维护的优点。 那. 2 .2 三层浏览器服务器 ( b / s / s ) 体系结构 将w e b 技术的b / s 结构与数据库系统的三层c / s / s 体系结构结合，产 生了w e b 数据库系统的浏览器/ w e b 服务器/ 数据库服务器 ( b / s / s ) 三层结 构体系。 如图2 .6 所示。 b / s / s 体系结构是指在t c p / i p 的支持下， 以h ttp 为传输协议， 客户通过浏览器访问w e b 服务器已经与之相连的后台数据库 的体系结构， 它由w e b 浏览器、 w e b 服务器、 中间件和数据库服务器组成。 在 b / s / s结构中，各组成部分之间通过 i n t e rn e t( 或 i n t r a n e t )相连，遵守 h t t p协议，浏览器通过发送请求和服务器端简历连接，从而实现以整个 i n t e r n e t 为背景的 数据存储和访问。 图2 . 6 we b 数据库系统的三层b / s / s 体系结构 b / s / s结构中的表示层安装了w e b 浏览器，向网络上的we b 服务器提 出服务请求， 接收w e b 服务器返回的页面并显示给用户。 事务逻辑层安装 北京交通大学硕士研究生学位论文 了w e b 服务器，它接受用户的请求并判断请求的类型。 如果请求的是一般 静态页面， 就直接在w e b 服务器的文件系统中找到页面并返回; 否则则执 行相应的应用程序，比如对数据库进行更新、查询等，随后获得数据库操 作的结果，将结果动态生成页面，返回给表示层的客户端。数据层则安装 了数据库服务，实现数据的存储、维护、访问和更新，它接受w e b 服务器 的数据操作请求，并把运行结果返回给w e b 服务器。 b / s / s 结构具有以下特点: 1 、基于t c p / i p开放式网络标准协议，完全实现了跨平台访问计算机 及其网络上的各种资源，具有很强的系统独立性和平台无关性。 2 、软件维护开销大大降低， 只需开发维护服务器应用程序， 无需开发 客户端程序。 规范和统一了客户端程序的标准w e b 浏览器