第4章网络数据库技术

第4章

网络数据库技术第1节网络数据库应用的结构模型第2节网络环境下数据库访问接口第3节基于浏览器/服务器的网络数据库应用实例建立计算机网络的主要目的是实现资源共享和计算机之间的通信。网络技术和数据库技术相结合，就出现了网络数据库。随着集中式数据库系统的日趋成熟和计算机网络技术的发展，分布式数据库的研究与开发逐渐受到人们的关注，形成了一个新的领域。随着网络技术的发展，数据库应用系统的结构发生了变化，经历了简单的C/S结构，三层的C/S结构，以及目前流行的基于Web界面的B/S结构。本节介绍了分布式数据库的概念及体系结构、网络数据库应用系统的C/S结构、三层C/S结构及B/S。第1节网络数据库应用的结构模型一、分布式数据库

分布式数据库系统（DistributedDataBaseSystem，简称DDBS）是集中式数据库技术与计算机网络技术相结合的产物。1．分布式数据库系统的定义

分布式数据库系统就是分布在计算机网络上的多个逻辑相关的数据库的集合，这些数据库由分布式数据库管理系统统一管理。在分布式系统中，每一个拥有集中式数据库的计算机系统称为一个场地。分布式数据库逻辑上属于同一系统，物理上分布在用计算机网络连接的多个场地，且每个场地具有独立处理和自治能力，但至少能参加一个全局应用，并且由分布式数据库管理系统统一管理。分布式数据库系统的示意图如图4-1网络计算机DB计算机DB计算机DB场地1场地2场地3图4-1一个分布式数据库系统2．分布式数据库系统的特点数据的物理分布性数据的逻辑整体性区域自治性数据的冗余及冗余透明性3．分布式数据库系统的体系结构分布式数据库系统的体系结构是多层，它的体系结构由（若干个）局部数据模式和（一个）全局数据模式构成，如图4-2所示。全局外模式全局外模式全局外模式全局概念模式全局DBMS分片模式1若干个局部DBMS局部外模式局部外模式……局部概念模式(LocalConceptualShema)局部内模式DB……场地1局部外模式局部外模式……局部概念模式(LocalConceptualShema)局部内模式DB场地2局部数据模式全局数据模式映像1映像2映像3分片模式n……分配模式1……分配模式n映像44-2分布式数据库系统的模式结构4．分布式数据库管理系统分布式数据库管理系统与集中式数据库管理系统一样，是对数据进行管理和维护的一组软件，是分布式数据库系统的重要组成部分，是用户与分布式数据库的接口。分布式数据库管理系统包括3个主要部分全局数据库管理系统局部数据库管理系统通信管理程序。二、客户机/服务器结构一个实际应用的信息处理系统，通常由若干台计算机组成，其中用于提供数据和服务的计算机称为服务器，向服务器提出数据和服务请求的计算机称为客户机，这样的系统称为客户机/服务器系统。客户机/服务器的体系结构由简单的客户机/服务器结构，发展到目前普遍采用的三层客户机/服务器体系结构。1．简单的C/S结构在这种结构中，可以根据需要将应用程序划分到客户机和服务器中，即可以把一个任务分配给客户机和服务器共同承担。这样，在完成一个特定的任务时，客户机上的程序和服务器上的程序可以协同工作。客户机简单地向服务器发送的是处理请求，由服务器提供服务并将处理的结果或错误信息返回给客户。如图4-3所示。计算机DB服务器计算机1客户机计算机2计算机n……应用程序应用程序应用程序请求结果图4-3客户机/服务器结构的数据库访问2．三层的C/S结构所谓三层C/S体系结构，是在客户端与服务器端之间加入一个“中间层”，即“客户机—功能服务器—数据库服务器”模式。客户机驻留用户界面层（也称为表示层）软件，负责用户与应用层之间的对话任务；功能服务器存放业务逻辑层（也称为功能层）软件，响应客户机请求，完成业务处理或复杂计算，在有数据库访问任务时，根据客户机的要求向数据库服务器发送SQL指令；数据库服务器存放数据库服务层（也称为数据层）软件，用来执行功能层送来的SQL指令，实现对数据库的查询、插入、删除、更新等操作。操作完成后通过功能服务器向客户机返回操作结果。如图4-4所示。计算机DB数据库服务器计算机1客户机计算机2计算机n……应用程序应用程序应用程序请求结果计算机应用程序功能服务器请求结果图4-4三层客户机/服务器结构的数据库访问三、浏览器/服务器结构

基于B/S的信息系统通常采用三层结构：“浏览器——Web服务器——数据库服务器”。如图4-5所示。客户机计算机DB数据库服务器计算机1计算机2计算机n……浏览器浏览器浏览器请求页面计算机应用程序Web服务器请求结果图4-5浏览器/服务器结构的数据库访问B/S结构的工作原理是：用户通过统一的客户端软件（即浏览器）中的表单（Form）等形式以HTTP协议方式向Web服务器发送请求。Web服务器接收到浏览器发来的请求后，向数据库服务器发送数据请求。数据库服务器响应Web服务器的请求，并将数据结果返回给Web服务器。Web服务器再把结果翻译成HTML或各类Script(脚本语言)格式，发回给浏览器，浏览器再对返回的结果进行解释处理，呈现给用户。图4-5给出了这三个层次之间的关系开发一个数据库应用系统时，后台数据库管理系统有多种选择；而前台开发工具由专门的数据库开发工具，如VisualFoxPro，转向通用的数据库开发工具。前台开发工具如何与后台数据库联系？如何访问后台数据库？目前常用一种通用接口来实现对不同后台数据库的访问，即不管后台数据库是什么，通过该接口就可以访问数据库，真正做到前台开发工具和后台数据库之间的独立性。下面介绍几种不同的数据库访问接口技术。第2节网络环境下数据库访问接口一、ODBC技术

1．ODBC简介ODBC（OpenDataBaseConnectivity，即开放数据库互连）是微软公司开发的一套开放的数据库系统应用程序接口规范。ODBC为应用程序提供了一套高层调用接口的规范和基于动态链接库的运行支撑环境。使用ODBC开发数据库应用程序时，应用程序使用的是标准的ODBC接口和SQL语句，数据库的底层操作由各个数据库的驱动程序完成，2．ODBC的体系结构ODBC为应用程序提供了一套高级调用接口的规范和基于动态链接库的运行支持环境。使用ODBC开发数据库应用程序时，在应用程序中调用标准的ODBC函数和SQL语句，通过可加载的驱动程序将逻辑结构映射到具体的数据库管理系统或者应用系统所使用的系统中。ODBC是一个分层体系结构，每层的主要功能如图4-6所示。ODBC应用程序驱动程序管理器SQLServer驱动程序Oracle驱动程序Foxpro驱动程序Access驱动程序Excel驱动程序SQLServer数据源Oracle数据源Foxpro数据源Access数据源Excel数据源SQLServerDBOracleDBFoxproDBAccessDBExcelDB图4-6ODBC体系结构3．建立ODBC数据源一般使用Windows的控制面板来建立ODBC数据源，从而将连接信息保存到Windows注册表、数据源文件中；也可以在应用程序代码中使用连接字符串，直接将连接信息传递给“ODBC驱动程序管理器”。后一种连接方法我们不介绍。下面详细讲解如何通过Windows的控制面板建立ODBC数据源，具体步骤如下：1、通过控制面板打开ODB数据源管理器2、根据需要，选择数据源的驱动程序3、指定数据源名并选择连接的数据库服务器4、输入登录到数据库服务器的用户标识5、选择用户登录的默认数据库6、设置使用的数据库服务器选项7、新建ODBC数据源的描述8、ODBC数据源的测试4．ODBC应用程序的基本流程——ODBC数据源的使用ODBC数据库应用程序在数据请求时有一个基本的流程，一般分为初始化、程序主体和终止三个部分。每个部分都要调用ODBC的一些函数。图4-15所示说明了执行一个典型的ODBC请求时，ODBC函数调用的顺序。分配环境句柄分配连接句柄连接数据源分配语句句柄语句执行/结果处理与数据源断开释放语句句柄释放连接句柄释放环境句柄初始化程序主体终止使用的ODBC函数SQLAllocEnvSQLAllocConnectSQLConnectSQLAllocStmtSQLExecDirectSQLPrepareSQLExecuteSQLDisconnectSQLFreeStmtSQLFreeConnectSQLFreeEvn图4-15ODBC应用程序的一般流程（1）ODBC句柄一个ODBC句柄（Handle）就是应用程序中的一个特殊对象，系统用它来存储关于应用程序的上下文信息和应用程序所用的一些对象。环境句柄定义了一个数据库环境，连接句柄定义了一个数据库连接，语句句柄定义了一条SQL语句。应用程序和三个句柄的关系如图4-16所示。应用程序环境句柄连接句柄连接句柄连接句柄……语句句柄语句句柄语句句柄……图4-16应用程序和三种句柄二、JDBC技术

1．JDBC简介Java数据库连接（JavaDataBaseConnectivity，简称JDBC）是Java应用程序执行SQL语句，实现对后台数据库进行查询、插入、删除以及更新的应用程序接口（API）。Sun公司于1996年推出了JDBC工具，现在JDBC驱动程序已经被大多数主流数据库所采用。2．JDBC结构JDBC接口分为两个层次，一个是面向应用程序开发人员的JDBC编程接口，一个是面向驱动器开发商的底层的JDBC编程接口。JDBC的结构由Java程序、JDBC管理器、驱动程序和数据库四部分组成。这四个组成部分和两个接口的关系如图4-17所示。JAVA应用程序JDBCAPIJDBC管理器JDBCdriverAPIJDBC-ODBC桥驱动程序JDBC-Native驱动程序pureJDBC驱动程序ODBCdriver特定驱动程序中间件服务器数据库数据库数据库数据库JDBC-Network驱动程序图4-17JDBC框架3．JDBC数据库应用实例与数据库建立连接发送SQL语句处理结果集关闭对象及连接三、ADO技术

1．ADO技术简介ADO（ActiveXDataObjects，即ActiveX数据对象）是微软在OLEDB之上提供的一种面向对象的、与语言无关的应用程序编程接口。微软所提出的访问数据的几种方法的关系如图4-18所示。

DAORDOADOODBCOLEDB高层对象模型低层数据接口数据库图4-18不同对象模型和低层数据接口技术相结合的示意图文件系统目录服务前端应用程序员前端应用程序员前端应用程序员2．ADO对象模型ADO是建立在OLEDB之上的高层接口集，是面向对象的API。使用ADO来实现数据的访问，要求编程人员掌握ADO对象模式中对象的方法和属性。对于编程人员来说，ADO有三个主要的基础对象：Connection对象：包含了与数据源连接的信息。Command对象：包含了对数据库的各种操作。Recordset对象：包含了从数据源得到的记录。应用程序开发人员可以创建这三个对象，并使用这些对象访问数据库。在ADO对象模型中还有Errors、Fields、Parameters等对象，它们是前面三个基础对象的子对象。Errors对象：是所有Error对象的集合。这个集合用来响应一个数据库连接上的各种错误。Fields对象：包含了记录集中的某个记录的字段信息，该集合关联着Recordset对象的所有字段，用它可以存取一个记录集中不同字段的值。Parameters对象：是所有Parameter对象的集合，这个集合关联着一个Command对象，用来给SQL查询传递参数。ConnectionCommandRecordsetErrorsErrorParametersFieldsFieldParameter图4-19ADO的对象模型3．Connection对象Connection对象用来建立应用程序与数据源之间的连接。通过ADO来建立应用程序与数据源之间的连接，先是建立一个Connection对象，然后使用该Connection对象建立与数据库的连接。4．Command对象该对象用于存储可以被数据源处理的命令。这个对象提供了一种简单而有效的方法来处理查询或存储过程。5．Recordset对象Recordset对象表示的是来自基本表或命令执行结果的记录集。Recordset对象在任何时候只能处理记录集中的一条记录。打开记录集时，缺省情况下当前记录是结果集中的第一条记录，可以利用Recordset对象中的MoveNext方法来移动到下一条，也可以通过Recordset对象的其它移动记录的方法，如MoveFirst、MoveLast、MovePrevious、Move等来移动记录，这些方法和Recordset的游标设置有关。第3节基于浏览器/服务器的网络数据库应用实例本节介绍一个基于Windows操作系统的、B/S体系结构的网络数据库应用实例，采用IIS+ASP+ADO开发模式，后台数据库管理系统为SQLServer。一、Web服务器IIS的介绍

IIS是微软公司推出的，它使企业可以很容易地建立自己的Internet或Intranet站点。IIS集成在WinNT、Win2000及WinXP等操作系统中，可以像一个简单的Web服务器一样处理静态HTML页面。但它实际上是一个功能强大的平台，有许多特点可以用来开发复杂的Web应用程序。IIS本身也有许多版本，我们将以Win2000操作系统下的IIS5.0来介绍IIS的安装和测试以及Web站点的建立。1．IIS的安装与测试（1）IIS的安装打开“控制面板”，在“控制面板”中双击“添加/删除程序”，然后单击“添加/删除Windows组件”标签，然后单击“下一步”。在随后打开的“Windows组件”页面中单击“Internet信息服务IIS”，再单击“详细信息”按钮，打开IIS服务选项。在“IIS服务选项”中保证“WorldWideWeb服务器”被选中。其他选项视情况需要任选。最后单击“确定”按钮，系统将开始安装IIS。（2）IIS的测试在浏览器的地址栏中输入“http://localhost”或“http://127.0.0.1”，如果浏览器中显示默认的主页，说明安装成功了。2．创建Web站点使用IIS创建站点的步骤如下：（1）通过“开始”→“程序”→“管理工具”打开“管理工具”，选择“Internet服务管理器”。（2）在“Internet服务管理器”控制台中，右击需要创建站点的计算机图标，在弹出的快捷菜单中选择“新建”，再选择“Web站点”，将打开Web站点创建向导。在“欢迎”画面中单击“下一步”。（3）输入Web站点的说明和名称，单击“下一步”。（4）为新的Web站点指定IP地址和端口，默认的端口是80，一般不要改。确认后单击“下一步”。（5）设置新Web站点的主目录路径和选择是否允许匿名访问。然后单击“下一步”。（6）指定该站点的访问权限，默认为“读取”和“运行脚本”，这对一般的站点而言已经足够了。单击“下一步”后，再单击“完成”，于是便完成了新站点的创建。3．设置Web站点的属性4．创建虚拟目录（1）在“Internet服务管理器”的控制台中，右击Web站点的名称，在弹出的快捷菜单中选择“新建”，在级联菜单选择“虚拟目录(V)…”。（2）在随后出现的“欢迎”画面中单击“下一步”按钮。（3）为虚拟目录设置一个别名，如图4-21所示，然后单击“下一步”图4-21设置虚拟目录的别名（4）设置虚拟目录的实际物理目录，如图4-22所示。在创建虚拟目录之前，已经建立了一个名为“d:\mysite”的物理目录。再单击“下一步”。图4-22设置虚拟目录的实际物理目录（5）在如图4-23所示的窗口中，设置该虚拟目录的权限。按“下一步”按钮，即可完成虚拟目录的创建。图4-23设置虚拟目录的访问权限二、ASP初步

1．ASP概述ASP（ActiveServerPage）是由微软推出的服务器端的动态Web设计技术，是一个基于Web服务器端的开发和运行脚本的环境