第4章 网络数据库系统的体系结构

1、 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系1 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系2 本章摘要本章摘要 目前网络数据库系统主要是按照客户机目前网络数据库系统主要是按照客户机/ /服务器服务器 (C/S)(C/S)模式或者浏览器模式或者浏览器/ /服务器服务器(B/S)(B/S)模式来建立的。本模式来建立的。本 章将介绍章将介绍C/SC/S体系结构和体系结构和B/SB/S体系结构的工作原理和技体系结构的工作原理和技 术特点，以及基于术特点，以及基于C/S

2、C/S模式和模式和B/SB/S模式的网络数据库的模式的网络数据库的 基本概念、工作过程和关键技术。基本概念、工作过程和关键技术。 通过本章的学习，大家应该对基于通过本章的学习，大家应该对基于C/SC/S模式和基模式和基 于于B/SB/S模式的网络数据库系统的基本概念、组成结构、模式的网络数据库系统的基本概念、组成结构、 实现技术和技术特点有一个比较全面的了解。实现技术和技术特点有一个比较全面的了解。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系3 4.1.1 4.1.1 二层结构的二层结构的C/SC/S系统系统 所谓的所谓的C/

3、SC/S体系结构是指由一个或多个客户机和一体系结构是指由一个或多个客户机和一 个或多个服务器与底层的操作系统及通讯系统一起形个或多个服务器与底层的操作系统及通讯系统一起形 成的一个成的一个允许分布式允许分布式计算、分析和表示的复合系统。计算、分析和表示的复合系统。 其中的一个或多个计算机提供服务，称为其中的一个或多个计算机提供服务，称为服务器服务器 （ServerServer）; ;其他的计算机则接受服务，称为其他的计算机则接受服务，称为客户机客户机 （ClientClient）。C/SC/S结构模式经历了两个阶段：即两层结构模式经历了两个阶段：即两层 结构的结构的C/SC/S系统和多层结构的

4、系统和多层结构的C/SC/S系统。系统。 4.14.1概述概述 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系4 C/SC/S结构模式将用户界面逻辑和应用处理逻辑通过结构模式将用户界面逻辑和应用处理逻辑通过 前端开发工具融合在一起，将一个复杂的计算机应用前端开发工具融合在一起，将一个复杂的计算机应用 任务分解成多个不同的子任务，把它们分配到具有前任务分解成多个不同的子任务，把它们分配到具有前 端端( (客户机客户机) )和后端和后端( (服务器服务器) )的分布式计算机环境中，的分布式计算机环境中， 在前端客户机上在前端客户机上运

5、行应用程序运行应用程序，而后端服务器则，而后端服务器则提供提供 某些特定服务某些特定服务。服务器提供的服务有数据库服务、文。服务器提供的服务有数据库服务、文 件服务和通信服务等。件服务和通信服务等。 工作过程一般是：客户机提出数据服务请求，服工作过程一般是：客户机提出数据服务请求，服 务器把按照请求处理后的数据传送给客户。务器把按照请求处理后的数据传送给客户。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系5 1 1 二层结构的二层结构的C/SC/S系统结构系统结构 客户机通过向服务器请求数据服务，做必要的处客户机通过向服务器请求

6、数据服务，做必要的处 理，将结果显示给用户，是一个理，将结果显示给用户，是一个面向用户面向用户的接口或应的接口或应 用程序；而服务器负责监听客户的数据服务请求，为用程序；而服务器负责监听客户的数据服务请求，为 客户的请求提供所要求的服务，包括数据存取、数据客户的请求提供所要求的服务，包括数据存取、数据 加工和处理加工和处理 。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系6 C/SC/S体系结构的特点体现在以下方面：体系结构的特点体现在以下方面： (1) (1) 数据库安装在服务器一端，数据库的完整性和数据库安装在服务器一端，数

7、据库的完整性和 一致性有了结构上的保证；一致性有了结构上的保证； (2)(2)客户机为应用提供图形接口，而应用的数据处理客户机为应用提供图形接口，而应用的数据处理 部分由服务器完成。这样，一个应用分成了两个部分，部分由服务器完成。这样，一个应用分成了两个部分， 分布于网络上，便于充分发挥客户机和服务器的处理能分布于网络上，便于充分发挥客户机和服务器的处理能 力；力； (3)(3)网上仅仅传输网上仅仅传输记录记录而非文件，与集中式系统相比而非文件，与集中式系统相比 系统整体性能有了质的飞跃，网络吞吐能力也大为增强；系统整体性能有了质的飞跃，网络吞吐能力也大为增强； (4)(4)系统升级容易，可塑

8、性好，能保护已有的投资。系统升级容易，可塑性好，能保护已有的投资。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系7 尽管两层结构的尽管两层结构的C/SC/S系统实现了系统实现了功能功能的分布，但的分布，但 它仅能在各自的客户机和数据服务器之间使用，功能它仅能在各自的客户机和数据服务器之间使用，功能 分布还不均匀，系统的性能、可伸缩性和可扩展性较分布还不均匀，系统的性能、可伸缩性和可扩展性较 差，使得系统难于维护，不能支持大量用户的访问和差，使得系统难于维护，不能支持大量用户的访问和 高容量事务处理的应用。为此，人们引入了三层的高

9、容量事务处理的应用。为此，人们引入了三层的 C/SC/S结构模式，即在客户端和数据库服务器之间增加结构模式，即在客户端和数据库服务器之间增加 一个一个应用服务器应用服务器。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系8 4.1.2 4.1.2 三层结构的三层结构的C/SC/S系统系统 在三层在三层C/SC/S结构中，服务器端被分为两部分：即结构中，服务器端被分为两部分：即 应用服务器和数据库服务器，形成应用服务器和数据库服务器，形成“客户机客户机应用应用 服务器服务器数据库服务器数据库服务器”模式。模式。 网络数据库系统的体系

10、结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系9 客户机主要提供用户登陆界面，负责用户与应用客户机主要提供用户登陆界面，负责用户与应用 程序之间的对话；程序之间的对话； 应用服务器包括了从客户端划分出来的一部分应应用服务器包括了从客户端划分出来的一部分应 用和从原来数据库服务器中划分过来的一部分工作，用和从原来数据库服务器中划分过来的一部分工作， 主要实施商业和应用逻辑，并基于商业规则确认从客主要实施商业和应用逻辑，并基于商业规则确认从客 户端得到的数据，响应客户端的请求，完成业务处理户端得到的数据，响应客户端的请求，完成业务处理 或复杂计算；或复杂

11、计算； 数据库服务器执行存储数据和处理数据的功能，数据库服务器执行存储数据和处理数据的功能， 它分析功能服务器送来的它分析功能服务器送来的SQLSQL命令，实现对数据库的读命令，实现对数据库的读 写等操作，并将结果返给功能服务器，再传给客户端。写等操作，并将结果返给功能服务器，再传给客户端。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系10 三层体系结构的优势在于：三层体系结构的优势在于： (1)(1)在应用服务器中封装了商业规则，不同的客户在应用服务器中封装了商业规则，不同的客户 程序可以共享同一中间层，不必由每个客户程序单独

12、程序可以共享同一中间层，不必由每个客户程序单独 实现商业逻辑。实现商业逻辑。 (2)(2)可以把一些敏感的功能放在有严密保护措施的可以把一些敏感的功能放在有严密保护措施的 应用程序服务器层上，不至于使用户界面变得复杂。应用程序服务器层上，不至于使用户界面变得复杂。 (3)(3)实现了分布式数据处理。即可以把一个应用程实现了分布式数据处理。即可以把一个应用程 序分布在几个机器上运行，这样就可以提高应用程序序分布在几个机器上运行，这样就可以提高应用程序 的性能。同时，通过冗余配置还可以保证不会因为局的性能。同时，通过冗余配置还可以保证不会因为局 部故障而导致整个应用程序崩溃，有利于网络系统的部故障

13、而导致整个应用程序崩溃，有利于网络系统的 安全。安全。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系11 三层体系结构的数据库系统优势在于：三层体系结构的数据库系统优势在于： (1) (1) 系统可根据需要把各个服务分别或重复地分系统可根据需要把各个服务分别或重复地分 布在不同的计算机上，使整个系统的工作量平衡分配布在不同的计算机上，使整个系统的工作量平衡分配 到网络中，从而实现最佳的性能；到网络中，从而实现最佳的性能； (2) (2) 由应用服务器统一管理数据库连接、数据接由应用服务器统一管理数据库连接、数据接 收、数据同步、

14、事务处理和线程调度等工作收、数据同步、事务处理和线程调度等工作, ,因此可因此可 最大限度地保障了数据的统一、完整和准确性能；最大限度地保障了数据的统一、完整和准确性能； (3) (3) 对系统的修改或升级可简化到只对某个特定对系统的修改或升级可简化到只对某个特定 部件的更换，使系统的维护和升级更加容易；部件的更换，使系统的维护和升级更加容易； 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系12 (4) (4) 适用范围广且支持适用范围广且支持Intranet/ InternetIntranet/ Internet，并，并 具有很

15、强的开放性；具有很强的开放性； (5) (5) 实现大用户量、大吞吐量下的负载平衡。三实现大用户量、大吞吐量下的负载平衡。三 层结构将应用层结构将应用纵向纵向均匀分布在客户端、应用服务器均匀分布在客户端、应用服务器 和数据库服务器上，和数据库服务器上，横向横向分布在多个应用服务器和分布在多个应用服务器和 数据库服务器上，应用的分布实现了负载的平衡。数据库服务器上，应用的分布实现了负载的平衡。 因此，在大用户量、大吞吐量情况下，仍能迅速响因此，在大用户量、大吞吐量情况下，仍能迅速响 应每个客户端的需求。应每个客户端的需求。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大

16、学管理学院信管系济南大学管理学院信管系13 C/S C/S结构的弱点：结构的弱点： 第一，第一，C/SC/S结构的计算能力过于分散，网络中服结构的计算能力过于分散，网络中服 务器和客户机的数目正发生务器和客户机的数目正发生“细胞细胞”分裂，使得系统分裂，使得系统 的管理费用以几何级数的方式增长；的管理费用以几何级数的方式增长； 第二，第二，C/SC/S结构中数据库信息的使用一般只限于结构中数据库信息的使用一般只限于 局域网局域网的范围内，无法利用的范围内，无法利用InternetInternet的网络资源；的网络资源； 第三，在第三，在C/SC/S结构中，无论多小的企业都必须安结构中，无论多小

17、的企业都必须安 装自己的服务器，而服务器和服务器软件的管理和维装自己的服务器，而服务器和服务器软件的管理和维 护都是非常复杂的工作，需要专门人员负责，小企业护都是非常复杂的工作，需要专门人员负责，小企业 往往无力购买高性能的服务器和聘任专门的技术人员，往往无力购买高性能的服务器和聘任专门的技术人员， 因此因此C/SC/S结构的网络数据库系统不利于小企业计算机应结构的网络数据库系统不利于小企业计算机应 用的发展。用的发展。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系14 .3 B/S B/S模式及其工作原理模式及

18、其工作原理 目前目前WebWeb技术与数据库管理系统（技术与数据库管理系统（DBMSDBMS）相互融合）相互融合 领域的研究已成为热点方向之一，数据库厂家和领域的研究已成为热点方向之一，数据库厂家和WEBWEB公公 司也纷纷推出各自的产品和中间件支持司也纷纷推出各自的产品和中间件支持WebWeb技术和技术和DBMSDBMS 的融合，将两者取长补短，发挥各自的优势，使用户的融合，将两者取长补短，发挥各自的优势，使用户 可以在可以在WebWeb浏览器上方便地检索数据库的内容。浏览器上方便地检索数据库的内容。 所谓所谓WebWeb数据库管理系统是指基于数据库管理系统是指基于WebWeb模式的模式的D

19、BMSDBMS 的信息服务的信息服务，充分发挥，充分发挥DBMSDBMS高效的数据存储和管理能高效的数据存储和管理能 力，以力，以WebWeb这种浏览器这种浏览器/ /服务器（服务器（B/SB/S）模式为平台，将）模式为平台，将 客户端融入统一的客户端融入统一的WebWeb浏览器，为浏览器，为InternetInternet用户提供使用户提供使 用简便、内容丰富的服务。用简便、内容丰富的服务。WebWeb数据库管理系统必将成数据库管理系统必将成 为为InternetInternet和和IntranetIntranet提供的核心服务，为提供的核心服务，为InternetInternet 上的电子

20、商务提供技术支持。上的电子商务提供技术支持。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系15 B/S B/S结构是一种全新的软件系统构造技术，它主结构是一种全新的软件系统构造技术，它主 要是利用了比较成熟的要是利用了比较成熟的WWWWWW浏览器技术，结合浏览器的浏览器技术，结合浏览器的 多种多种ScriptScript语言语言( (如如VBScriptVBScript，JavaScriptJavaScript等等等等) )和和 ActiveXActiveX技术，通过技术，通过浏览器浏览器实现原来需要复杂专用软件实现原来需要复杂

21、专用软件 才能实现的强大功能，并节约了开发成本。才能实现的强大功能，并节约了开发成本。 (1) B/S (1) B/S结构模式结构模式 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系16 基于基于B/SB/S的网络数据库应用系统通常采用三层或的网络数据库应用系统通常采用三层或 多层结构。下图给出的是多层结构。下图给出的是“浏览器浏览器WebWeb服务器服务器 数据库服务器数据库服务器”三层结构，用户完全通过三层结构，用户完全通过WWWWWW浏览浏览 器登录，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事器登录，一部分事务逻辑在前端实现，但是

22、主要事 务逻辑在服务器端实现。务逻辑在服务器端实现。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系17 图图4.44.4给出的是给出的是“浏览器浏览器WebWeb服务器服务器中中 间件间件数据库服务器数据库服务器”多层结构，这一结构中的多层结构，这一结构中的 中间件通常通过定义中间件通常通过定义统一的数据模型统一的数据模型来解决不同数来解决不同数 据库之间的数据转化问题，确保客户机和服务器之据库之间的数据转化问题，确保客户机和服务器之 间信息查询和结果返回的顺畅性。目前流行的间信息查询和结果返回的顺畅性。目前流行的B/SB/S结

23、结 构多采用多层结构。构多采用多层结构。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系18 B/S B/S结构模式下的工作过程大致如下：当浏览器结构模式下的工作过程大致如下：当浏览器 向某一向某一WebWeb服务器提出服务请求后，服务器提出服务请求后，WebWeb服务器首先对服务器首先对 用户身份进行验证，然后用文本传输协议用户身份进行验证，然后用文本传输协议(HTTP)(HTTP)把所把所 需的文件资料传给客户机；客户机接收传来的文件资需的文件资料传给客户机；客户机接收传来的文件资 料，并按照料，并按照HTTPHTTP格式把它

24、显示在格式把它显示在WebWeb浏览器上。浏览器上。 WebWeb服务器服务器既是一个浏览服务器，又是一个应用服既是一个浏览服务器，又是一个应用服 务器，整个应用逻辑和商业规则都可驻留其上，所以务器，整个应用逻辑和商业规则都可驻留其上，所以 它是整个结构的核心。它是整个结构的核心。 多层多层B/SB/S结构实际上引入了中间件，将业务处理交结构实际上引入了中间件，将业务处理交 给中间件处理。这些中间件都是一些常用的数据库处给中间件处理。这些中间件都是一些常用的数据库处 理技术，如理技术，如CGI,API,ASP,JDBCCGI,API,ASP,JDBC等，其中等，其中CGICGI是目前的标是目前

25、的标 准接口。准接口。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系19 (2) B/S(2) B/S模式的工作原理模式的工作原理 在下图中，客户机的在下图中，客户机的WebWeb浏览器通过使用浏览器通过使用URLURL来指来指 定所需要的定所需要的HTMLHTML文件的惟一地址，解释文件的惟一地址，解释HTMLHTML文件，并文件，并 展示给用户。当用户通过浏览器输入展示给用户。当用户通过浏览器输入URLURL文件请求时，文件请求时， WebWeb服务器通过采用的服务器通过采用的HTTPHTTP协议获得用户输入的数据，协议获得

26、用户输入的数据， 如果不要访问数据库则按下图如果不要访问数据库则按下图方向运行；如果用户方向运行；如果用户 请求访问数据库，则按请求访问数据库，则按方向运行。方向运行。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系20 WEB浏览器 客户端 WEB服务器 CGI CGI执行程序 数据库网关 DBMS引擎 (1) (2) 数据库 HTML文件 HTML文件 HTML文件 返回数据 SQL语句 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系21 B/SB/S结构模式和结

27、构模式和C/SC/S结构模式都是以结构模式都是以请求请求/ /问题问题 方式来执行的，但传统的方式来执行的，但传统的C/SC/S模式需在客户端集中模式需在客户端集中 了大量应用软件，而了大量应用软件，而B/SB/S模式则是一种基于模式则是一种基于WebWeb的三的三 级或多级级或多级C/SC/S结构，结构，客户端只需有统一的浏览器软件客户端只需有统一的浏览器软件。 总体上说，总体上说，B/SB/S体系结构具有以下优势：体系结构具有以下优势： 1)1)统一的浏览器访问界面。统一的浏览器访问界面。 2)2)开发效率高。开发效率高。 3)3)具有极强的伸缩性。具有极强的伸缩性。 4)4)开放性。开放

28、性。 5)5)减少了客户端维护工作量。减少了客户端维护工作量。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系22 4.2 4.2 基于基于C/SC/S模式的数据库系统模式的数据库系统 基于基于C/SC/S模式的网络数据库系统以数据库服务器模式的网络数据库系统以数据库服务器 为中心，不仅要对数据库进行查询，还要对数据库进为中心，不仅要对数据库进行查询，还要对数据库进 行大量更新行大量更新, ,同时还要保证多个并发用户工作时的响同时还要保证多个并发用户工作时的响 应速度和数据完整性。本节将介绍基于应速度和数据完整性。本节将介绍基于C

29、/SC/S模式的网模式的网 络数据库系统的需求、功能划分、系统结构和主要关络数据库系统的需求、功能划分、系统结构和主要关 键技术。键技术。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系23 4.2.1 4.2.1 基于基于C/SC/S模式的数据库系统的需求模式的数据库系统的需求 (1)(1)联机事务处理联机事务处理(OLTP)(OLTP)的需求的需求 : :要求系统的吞吐量要求系统的吞吐量 要高，响应时间要短，能够均衡地分配负载，减少网络传要高，响应时间要短，能够均衡地分配负载，减少网络传 输量。对数据的完整性和可用性也有很高要

30、求。输量。对数据的完整性和可用性也有很高要求。 (2)(2)企业管理模式的改变企业管理模式的改变 : :从集中式走向分布式，由孤从集中式走向分布式，由孤 立的系统走向集成的系统，由总站级管理走向企业的全局立的系统走向集成的系统，由总站级管理走向企业的全局 性管理。性管理。 (3)(3)高端商用市场的客户对系统的可扩展性、可管理性、高端商用市场的客户对系统的可扩展性、可管理性、 安全性和高可用性的需求。安全性和高可用性的需求。 (4)(4)对数据和服务的集成要求对数据和服务的集成要求 (5)(5)开放的系统结构要求开放的系统结构要求 (6)(6)信息的处理、获取、发布、存储等高的性能要求。信息的

31、处理、获取、发布、存储等高的性能要求。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系24 4.2.2 4.2.2 基于基于C/SC/S模式的数据库管理系统的功能划分模式的数据库管理系统的功能划分 在在C/SC/S模式的数据库系统中，客户机最基本的功模式的数据库系统中，客户机最基本的功 能是向服务器发出请求数据服务，在做一些必要的处能是向服务器发出请求数据服务，在做一些必要的处 理后，最后将结果显示给用户。服务器中一般运行有理后，最后将结果显示给用户。服务器中一般运行有 网络操作系统，及数据库管理系统软件，主要功能是网络操作系统，

32、及数据库管理系统软件，主要功能是 建立进程和网络服务地址，监听用户的调用，处理用建立进程和网络服务地址，监听用户的调用，处理用 户的请求。并不是所有的系统中客户机、服务器的功户的请求。并不是所有的系统中客户机、服务器的功 能划分仅其基本功能。在一个单服务器的系统环境下，能划分仅其基本功能。在一个单服务器的系统环境下， 客户机、服务器的功能划分可以有三种不同的划分方客户机、服务器的功能划分可以有三种不同的划分方 案，它们是案，它们是CSCS结构、结构、RURU结构、结构、EWSEWS结构结构。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学

33、院信管系25 (1) (1) CSCS结构结构：应用的处理（包括实现用户界面与表示：应用的处理（包括实现用户界面与表示 逻辑）由客户端完成，数据访问和事务处理由服逻辑）由客户端完成，数据访问和事务处理由服 务器完成。务器完成。 (2) (2) RURU结构结构：客户机执行了部分：客户机执行了部分DBMSDBMS的功能。主要完的功能。主要完 成查询优化和查询处理。成查询优化和查询处理。 (3) (3) EWSEWS结构结构：每个客户都可通过对查询结果进行缓：每个客户都可通过对查询结果进行缓 存建立其局部数据库，而且在客户端都有一个功存建立其局部数据库，而且在客户端都有一个功 能完整的数据库系统。

34、减少了网络传输和服务器能完整的数据库系统。减少了网络传输和服务器 端的数据输入端的数据输入/ /输出。输出。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系26 4.2.3 4.2.3 单服务器系统和多服务器系统单服务器系统和多服务器系统 C/SC/S模式的数据库系统可以分成模式的数据库系统可以分成单服务器结构单服务器结构和和多多 服务器结构服务器结构。这种划分方法是按照将不同任务分布到。这种划分方法是按照将不同任务分布到 客户平台和服务器平台的形式。它们的区别体现为单客户平台和服务器平台的形式。它们的区别体现为单 个客户请求得到

35、服务响应过程中所涉及的客户和服务个客户请求得到服务响应过程中所涉及的客户和服务 器数目不同。单服务器结构在网络中只有一台数据库器数目不同。单服务器结构在网络中只有一台数据库 服务器，有多台客户机；多服务器结构是在网络中具服务器，有多台客户机；多服务器结构是在网络中具 有多台数据库服务器和多台客户机。有多台数据库服务器和多台客户机。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系27 (1)(1)单服务器系统模式单服务器系统模式 数据集中于一台数据库服务器中，客户机向这台数据集中于一台数据库服务器中，客户机向这台 服务器提出请求，并

36、收到响应。所有数据由一个服务服务器提出请求，并收到响应。所有数据由一个服务 器管理，因此显得简单、方便、有效。器管理，因此显得简单、方便、有效。 因为只有一台数据库服务器，它需要处理大量数因为只有一台数据库服务器，它需要处理大量数 据并能支持许多并发用户访问，所以这一服务器通常据并能支持许多并发用户访问，所以这一服务器通常 是大型机。建立这样一个系统一次性投资较大，且由是大型机。建立这样一个系统一次性投资较大，且由 于数据处理相对集中，所有用户都要通过网络来访问于数据处理相对集中，所有用户都要通过网络来访问 一个服务器，不仅容易造成瓶颈，而且数据传输的开一个服务器，不仅容易造成瓶颈，而且数据传

37、输的开 销较大，对主机的要求也比较高。销较大，对主机的要求也比较高。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系28 (2)(2) 多服务器系统模式多服务器系统模式 随着数据库应用的不断发展，规模的不断扩大，随着数据库应用的不断发展，规模的不断扩大， 有时客户机也保留数据的备份以减少网络传输量。渐有时客户机也保留数据的备份以减少网络传输量。渐 渐就形成了渐就形成了数据分散存储数据分散存储的方法，把数据库分成多个，的方法，把数据库分成多个， 建立在多台计算机上，就形成了多服务器系统模式。建立在多台计算机上，就形成了多服务器系统模

38、式。 多服务器模式是指在执行单独一个或多个客户请求中，多服务器模式是指在执行单独一个或多个客户请求中， 多个服务器以对客户透明方式参与完成，即：客户调多个服务器以对客户透明方式参与完成，即：客户调 用某个服务器操作，在该服务器执行操作过程中，又用某个服务器操作，在该服务器执行操作过程中，又 调用其它服务器一起操作，为之提供服务。调用其它服务器一起操作，为之提供服务。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系29 在多服务器系统中，数据分布在多个服务器中，在多服务器系统中，数据分布在多个服务器中， 多个用户共享多个服务器中的数

39、据。多个服务器之多个用户共享多个服务器中的数据。多个服务器之 间协同合作，共同完成客户对数据的透明访问要求。间协同合作，共同完成客户对数据的透明访问要求。 具有多个服务器的系统的数据处理机制较为复杂，具有多个服务器的系统的数据处理机制较为复杂， 基本可以采取分布式数据库中所采取的技术处理，基本可以采取分布式数据库中所采取的技术处理， 以保证用户不用考虑数据的存放方式和在哪里存放。以保证用户不用考虑数据的存放方式和在哪里存放。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系30 与单服务器系统模式相比，多服务器系统模式具与单服务器系

40、统模式相比，多服务器系统模式具 有以下特点：有以下特点： 1)1)物理分布性物理分布性 数据存储在计算机网络的多个场数据存储在计算机网络的多个场 地上；地上； 2)2)逻辑整体性逻辑整体性 数据物理上分布，但逻辑上是一数据物理上分布，但逻辑上是一 个整体，被所有用户所共享，由一个数据库管理系统个整体，被所有用户所共享，由一个数据库管理系统 来统一管理；来统一管理； 3)3)场地自治性场地自治性 各场地上的数据由本地的数据库各场地上的数据由本地的数据库 管理系统管理，具有自治处理能力，能完成本场地的管理系统管理，具有自治处理能力，能完成本场地的 局部应用；局部应用； 4)4)场地之间存在协作性场

41、地之间存在协作性 各场地虽然具有高度的各场地虽然具有高度的 自治性，但是又是相互协作构成一个整体。自治性，但是又是相互协作构成一个整体。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系31 多服务器系统模式存在的问题：多服务器系统模式存在的问题： 1) 1) 由于数据源的非唯一性，客户应用就必须考由于数据源的非唯一性，客户应用就必须考 虑采用适当的应用程序设计接口或访问策略来达到目虑采用适当的应用程序设计接口或访问策略来达到目 的。的。 2) 2) 存在多个并发的事务处理时，应保证多个服存在多个并发的事务处理时，应保证多个服 务器

42、中的数据一致性。务器中的数据一致性。 3) 3) 系统开销尤其是通信部分的开销较大，在远系统开销尤其是通信部分的开销较大，在远 程网情况下，传输速度不高时，响应的速度显著变慢。程网情况下，传输速度不高时，响应的速度显著变慢。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系32 4.2.4 4.2.4 基于基于C/SC/S模式的数据库系统的一些关键技术模式的数据库系统的一些关键技术 (1) (1) 开放数据库互连开放数据库互连ODBC ODBC ODBC ODBC是目前数据库互连访问的一个强有力的解决是目前数据库互连访问的一个强有力

43、的解决 方案。方案。ODBCODBC的基本思想是提供独立程序来提取数据信的基本思想是提供独立程序来提取数据信 息，并具有向应用程序输入数据的方法。息，并具有向应用程序输入数据的方法。ODBCODBC为应用为应用 程序和驱动模块提供了一种满足各自需要的应用程序程序和驱动模块提供了一种满足各自需要的应用程序 设计设计接口接口(API)(API)，并且保持了与结构化查询语言，并且保持了与结构化查询语言(SQL)(SQL) 标准的一致性。客户通过标准的一致性。客户通过ODBCODBC标准函数向数据库服务标准函数向数据库服务 器发出器发出SQLSQL请求请求, ,由由ODBCODBC数据库驱动程序完成向

44、后端数数据库驱动程序完成向后端数 据库提交据库提交SQLSQL请求并将处理结果传送返回给应用程序。请求并将处理结果传送返回给应用程序。 在服务器端则可采用不同的技术来实现对数据源的透在服务器端则可采用不同的技术来实现对数据源的透 明访问、支持多种网络协议和多种数据库平台。明访问、支持多种网络协议和多种数据库平台。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系33 ODBCODBC接口的优势之一是互操作性，程序设计员可接口的优势之一是互操作性，程序设计员可 以在不指定特定数据源情况下创建以在不指定特定数据源情况下创建ODBCODB

45、C应用程序。应用程序。 为保证标准性和开放性，为保证标准性和开放性，ODBCODBC结构分为以下四层：结构分为以下四层： 1)1)应用程序。应用程序。 2)2)驱动程序管理器。驱动程序管理器。 3)3)驱动程序。驱动程序。 4)4)数据源。数据源。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系34 (2)(2) JDBC(Java Database Connectivity)JDBC(Java Database Connectivity) JDBC JDBC是是SUNSUN公司针对公司针对JavaJava语言提出的与数据库连语言

46、提出的与数据库连 接的接的APIAPI标准标准, ,在不同的数据库功能模块的层次上提供在不同的数据库功能模块的层次上提供 一个统一的用户界面。与一个统一的用户界面。与ODBCODBC类似，类似，JDBCJDBC是特殊类型是特殊类型 的的APIAPI，这些，这些APIAPI支持对数据库的连接和基本的支持对数据库的连接和基本的SQLSQL功能，功能， 包括建立数据库连接、执行包括建立数据库连接、执行SQLSQL语句、处理返回结果等。语句、处理返回结果等。 JDBCJDBC的结构同样有一个的结构同样有一个JDBCJDBC驱动程序管理器作为驱动程序管理器作为JavaJava 应用程序与数据库的中介，它

47、把对数据库的访问请求应用程序与数据库的中介，它把对数据库的访问请求 转换和传送给下层的转换和传送给下层的JDBCJDBC，或者转换为对数据库的固，或者转换为对数据库的固 有调用。更多的实现方式是通过有调用。更多的实现方式是通过JDBC-ODBCJDBC-ODBC桥接驱动程桥接驱动程 序，再转化为一个序，再转化为一个ODBCODBC调用，进行对数据库的操作。调用，进行对数据库的操作。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系35 (3) (3) 存储过程技术存储过程技术 存储过程存储过程(Stored Procedure)(S

48、tored Procedure)是一组为了完成特是一组为了完成特 定功能的定功能的SQLSQL语句集，经编译后存储在数据库中，用户语句集，经编译后存储在数据库中，用户 通过指定存储过程的名字并给出参数来执行它。存储通过指定存储过程的名字并给出参数来执行它。存储 过程与一般的程序过程一样，能够接受输入数据并返过程与一般的程序过程一样，能够接受输入数据并返 回结果值，返回操作成功与否的状态值等。一个存储回结果值，返回操作成功与否的状态值等。一个存储 过程所涉及的任何客体一旦被修改，都会自动导致该过程所涉及的任何客体一旦被修改，都会自动导致该 过程利用新的信息重新作编译。存储过程既可被重用过程利用新

49、的信息重新作编译。存储过程既可被重用 又可被共享。又可被共享。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系36 采用存储过程技术有以下好处：采用存储过程技术有以下好处： 1)1)高性能高性能 存储过程将完成一定功能的一组存储过程将完成一定功能的一组SQLSQL语语 句存储在服务器中，而不是客户端，这样，在网络上传句存储在服务器中，而不是客户端，这样，在网络上传 输的只是一个远程调用和最终的执行结果，大大减少了输的只是一个远程调用和最终的执行结果，大大减少了 网络上的传输量，提高了系统的性能。网络上的传输量，提高了系统的性能。

50、2)2)共享性共享性 存储过程可以被多个用户共享使用，而存储过程可以被多个用户共享使用，而 且使用时可存放在磁盘缓冲区内，即多个用户可以使用且使用时可存放在磁盘缓冲区内，即多个用户可以使用 同一个存储过程。同一个存储过程。 3)3)提高应用开发效率提高应用开发效率 存储过程把用户和应用程序存储过程把用户和应用程序 与数据源、网络和存取路径细节隔离开，使得非专业人与数据源、网络和存取路径细节隔离开，使得非专业人 员对于数据库服务器上的数据访问变得更加方便。员对于数据库服务器上的数据访问变得更加方便。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学

51、管理学院信管系37 (4) (4) 分布数据管理技术分布数据管理技术 在多个数据库服务器的在多个数据库服务器的C/SC/S模式数据库系统中，数模式数据库系统中，数 据分布在多个服务器上，为多个客户所共享，因此数据据分布在多个服务器上，为多个客户所共享，因此数据 的管理比较复杂。通常采用的技术包括数据复制技术和的管理比较复杂。通常采用的技术包括数据复制技术和 两阶段提交协议。两阶段提交协议。 1)1)数据复制和分布数据复制和分布 支持某一服务器上的某些表支持某一服务器上的某些表 中的数据复制和分布到其他远程数据库服务器结点上。中的数据复制和分布到其他远程数据库服务器结点上。 2)2)两阶段提交协

52、议两阶段提交协议 用来协调参与分布式事务的用来协调参与分布式事务的 多个服务器的活动，以防止可能发生的数据不一致性。多个服务器的活动，以防止可能发生的数据不一致性。 采用两阶段提交协议后，当系统发生故障时，各服务器采用两阶段提交协议后，当系统发生故障时，各服务器 利用各自有关的日志便可以进行恢复工作。利用各自有关的日志便可以进行恢复工作。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系38 4.34.3基于浏览器基于浏览器/ /服务器模式的数据库系统服务器模式的数据库系统 基于基于B/SB/S模式的数据库系统以基于模式的数据库系统

53、以基于WebWeb的的B/SB/S模式为模式为 平台，将客户端融入统一的平台，将客户端融入统一的WebWeb浏览器中，为浏览器中，为 InternetInternet用户提供使用简便、内容丰富的服务。因此用户提供使用简便、内容丰富的服务。因此 这种在这种在WebWeb上使用的数据库也称为上使用的数据库也称为WebWeb数据库。与平常数据库。与平常 的数据库相似，的数据库相似，WebWeb数据库不论是小型数据库（如数据库不论是小型数据库（如 Access, dBaseAccess, dBase等）还是大型数据库（如等）还是大型数据库（如Oracle, Oracle, Sybase, SQL Se

54、rverSybase, SQL Server等）均可被等）均可被WebWeb访问。客户可使访问。客户可使 用浏览器通过用浏览器通过InternetInternet或或IntranetIntranet访问网络数据库，访问网络数据库， 进行数据的读出、写入、删除和修改等操作。进行数据的读出、写入、删除和修改等操作。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系39 基于基于B/SB/S模式的数据库系统要解决的关键问题是模式的数据库系统要解决的关键问题是 数据传递的安全性和事务性，因为数据传递的安全性和事务性，因为HTTPHTTP本质

55、上是一本质上是一 个无状态的连接，所以事务处理就变得非常重要，个无状态的连接，所以事务处理就变得非常重要， 同时又因为整个事务是基于全球网络体系结构的，同时又因为整个事务是基于全球网络体系结构的， 所以安全性也变成一个值得关注的问题。所以安全性也变成一个值得关注的问题。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系40 .1基于基于B/SB/S模式的数据库系统体系结构模式的数据库系统体系结构 基于基于B/SB/S模式的数据库系统具有三层或多层的体模式的数据库系统具有三层或多层的体 系结构，第一层为用户层，第二层为

56、应用层，第三系结构，第一层为用户层，第二层为应用层，第三 层为数据库层。层为数据库层。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系41 (1) (1) 用户层用户层 用户层负责处理用户的输入和向用户的输出，但用户层负责处理用户的输入和向用户的输出，但 不负责解释其含义不负责解释其含义( (出于效率的考虑，它可能在向上传出于效率的考虑，它可能在向上传 输用户输入前进行合法性验证输用户输入前进行合法性验证) )。这一层不需要安装什。这一层不需要安装什 么设备与软件，只需要安装一个么设备与软件，只需要安装一个WebWeb浏览器，负责

57、显示浏览器，负责显示 应用服务器端的运行结果，并借助于应用服务器端的运行结果，并借助于Java AppletJava Applet、 VBScriptVBScript、JavaScriptJavaScript、ActiveXActiveX等技术进行一些简单等技术进行一些简单 的客户端事务处理。的客户端事务处理。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系42 (2) (2) 应用层应用层 该层就是该层就是WebWeb应用服务器，是上下两层的纽带，应用服务器，是上下两层的纽带， 建立实际的数据库连接。它负责接受远程或本地的页建立

58、实际的数据库连接。它负责接受远程或本地的页 面请求，根据用户的请求生成面请求，根据用户的请求生成SQLSQL语句检索或更新数据语句检索或更新数据 库，然后运行服务器端脚本，借助于库，然后运行服务器端脚本，借助于CGICGI、ADOADO等中间等中间 部件把数据请求发送到数据库服务器上以获取相关数部件把数据请求发送到数据库服务器上以获取相关数 据，然后把结果数据转化成据，然后把结果数据转化成HTMLHTML及各种脚本传回客户及各种脚本传回客户 端的端的WebWeb浏览器。浏览器。 所有的应用系统、应用逻辑、控制都在应用层，所有的应用系统、应用逻辑、控制都在应用层， 系统的复杂性也主要体现在这一层

59、。系统的复杂性也主要体现在这一层。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系43 (3) (3) 数据库层数据库层 该层为数据库服务器，它存储着大量的数据信息该层为数据库服务器，它存储着大量的数据信息 和数据逻辑。该层的任务是负责协调和数据逻辑。该层的任务是负责协调WebWeb服务器请求，服务器请求， 负责实际的数据存储和检索，管理数据库系统。所有负责实际的数据存储和检索，管理数据库系统。所有 与数据有关的安全、完整性控制、数据的一致性、并与数据有关的安全、完整性控制、数据的一致性、并 发操作等都是在第三层完成。发操作等都是

60、在第三层完成。 当前比较流行的当前比较流行的WebWeb数据库管理系统主要有数据库管理系统主要有SQL SQL Server,MySQL,OracleServer,MySQL,Oracle和和SybaseSybase等。这四种数据适应性等。这四种数据适应性 强，性能优异，在国内得到了广泛的应用。强，性能优异，在国内得到了广泛的应用。 网络数据库系统的体系结构网络数据库系统的体系结构 2021-7-1济南大学管理学院信管系济南大学管理学院信管系44 基于基于B/SB/S模式的数据库系统是通过模式的数据库系统是通过WWWWWW访问数据库访问数据库 的，其优点在于：的，其优点在于： 借用现成的浏览器