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1、2019/10/22,济南大学管理学院信管系,1,第四章 网络数据库系统的体系结构,4.1 概述 4.2 基于C/S模式的数据库系统 4.3 基于B/S模式的数据库系统 4.4 两种模式的网络数据库系统的 应用实例分析,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,2,本章摘要,目前网络数据库系统主要是按照客户机/服务器(C/S)模式或者浏览器/服务器(B/S)模式来建立的。本章将介绍C/S体系结构和B/S体系结构的工作原理和技术特点，以及基于C/S模式和B/S模式的网络数据库的基本概念、工作过程和关键技术。 通过本章的学习，大家应该对基于C/S模式和基于B/S模式的网络数据库系统的基本概念、
2、组成结构、实现技术和技术特点有一个比较全面的了解。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,3,4.1.1 二层结构的C/S系统,所谓的C/S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成的一个允许分布式计算、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，称为服务器（Server）;其他的计算机则接受服务，称为客户机（Client）。C/S结构模式经历了两个阶段：即两层结构的C/S系统和多层结构的C/S系统。,4.1概述,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,4,C/S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
3、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端(客户机)和后端(服务器)的分布式计算机环境中，在前端客户机上运行应用程序，而后端服务器则提供某些特定服务。服务器提供的服务有数据库服务、文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，服务器把按照请求处理后的数据传送给客户。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,5,1 二层结构的C/S系统结构,客户机通过向服务器请求数据服务，做必要的处理，将结果显示给用户，是一个面向用户的接口或应用程序；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 。,2019/1
4、0/22,济南大学管理学院信管系,6,C/S体系结构的特点体现在以下方面： (1) 数据库安装在服务器一端，数据库的完整性和一致性有了结构上的保证； (2)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，分布于网络上，便于充分发挥客户机和服务器的处理能力； (3)网上仅仅传输记录而非文件，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； (4)系统升级容易，可塑性好，能保护已有的投资。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,7,尽管两层结构的C/S系统实现了功能的分布，但它仅能在各自的客户机和数据服务器之间使用，功能分布还不均
5、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高容量事务处理的应用。为此，人们引入了三层的C/S结构模式，即在客户端和数据库服务器之间增加一个应用服务器。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,8,4.1.2 三层结构的C/S系统,在三层C/S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“客户机应用服务器数据库服务器”模式。,2019/10/22,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
6、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，完成业务处理或复杂计算； 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SQL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。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,10,三层体系结构的优势在于： (1)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实现商业逻辑。 (2)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。 (3)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
7、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部故障而导致整个应用程序崩溃，有利于网络系统的安全。,2019/10/22,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： (1) 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到网络中，从而实现最佳的性能； (2) 由应用服务器统一管理数据库连接、数据接收、数据同步、事务处理和线程调度等工作,因此可最大限度地保障了数据的统一、完整和准确性能； (3) 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；,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,12,(
8、4) 适用范围广且支持Intranet/ Internet，并具有很强的开放性； (5) 实现大用户量、大吞吐量下的负载平衡。三层结构将应用纵向均匀分布在客户端、应用服务器和数据库服务器上，横向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。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。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,13,C/S结构的弱点： 第一，C/S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“细胞”分裂，使得系统的管理费用以几何级数的方式增长； 第二，C/S结构中数据库信息的使用一般只限于局域网的范围内，无法利用Inter
9、net的网络资源； 第三，在C/S结构中，无论多小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，因此C/S结构的网络数据库系统不利于小企业计算机应用的发展。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,14,4.1.3 B/S模式及其工作原理,目前Web技术与数据库管理系统（DBMS）相互融合领域的研究已成为热点方向之一，数据库厂家和WEB公司也纷纷推出各自的产品和中间件支持Web技术和DBMS的融合，将两者取长补短，发挥各自的优势，使用户可以在Web浏览器上方便地检索数据库的内容。
10、所谓Web数据库管理系统是指基于Web模式的DBMS的信息服务，充分发挥DBMS高效的数据存储和管理能力，以Web这种浏览器/服务器（B/S）模式为平台，将客户端融入统一的Web浏览器，为Internet用户提供使用简便、内容丰富的服务。Web数据库管理系统必将成为Internet和Intranet提供的核心服务，为Internet上的电子商务提供技术支持。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,15,B/S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WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言(如VBScript，JavaScript等等)和ActiveX技术，通
11、过浏览器实现原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。,(1) B/S结构模式,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,16,基于B/S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“浏览器Web服务器数据库服务器”三层结构，用户完全通过WWW浏览器登录，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,17,图4.4给出的是“浏览器Web服务器中间件数据库服务器”多层结构，这一结构中的中间件通常通过定义统一的数据模型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间信息查询和结果返回的顺畅性。目前
12、流行的B/S结构多采用多层结构。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,18,B/S结构模式下的工作过程大致如下：当浏览器向某一Web服务器提出服务请求后，Web服务器首先对用户身份进行验证，然后用文本传输协议(HTTP)把所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HTTP格式把它显示在Web浏览器上。 Web服务器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，所以它是整个结构的核心。 多层B/S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理技术，如CGI,API,ASP,JDBC等，其中CGI是目前的
13、标准接口。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,19,(2) B/S模式的工作原理,在下图中，客户机的Web浏览器通过使用URL来指定所需要的HTML文件的惟一地址，解释HTML文件，并展示给用户。当用户通过浏览器输入URL文件请求时，Web服务器通过采用的HTTP协议获得用户输入的数据，如果不要访问数据库则按下图方向运行；如果用户请求访问数据库，则按方向运行。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,20,HTML文件,HTML文件,HTML文件,返回数据,SQL语句,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,21,B/S结构模式和C/S结构模式都是以请求/问题 方式来执
14、行的，但传统的C/S模式需在客户端集中 了大量应用软件，而B/S模式则是一种基于Web的三 级或多级C/S结构，客户端只需有统一的浏览器软件。总体上说，B/S体系结构具有以下优势： 1)统一的浏览器访问界面。 2)开发效率高。 3)具有极强的伸缩性。 4)开放性。 5)减少了客户端维护工作量。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,22,4.2 基于C/S模式的数据库系统,基于C/S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，还要对数据库进行大量更新,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C/S模式的网络数据库系统的需求、功能划分、系
15、统结构和主要关键技术。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,23,4.2.1 基于C/S模式的数据库系统的需求,(1)联机事务处理(OLTP)的需求 :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，减少网络传输量。对数据的完整性和可用性也有很高要求。 (2)企业管理模式的改变 :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性管理。 (3)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。 (4)对数据和服务的集成要求 (5)开放的系统结构要求 (6)信息的处理、获取、发布、存储等高的性能要求。,2019/10/22,济南大学
16、管理学院信管系,24,4.2.2 基于C/S模式的数据库管理系统的功能划分,在C/S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案，它们是CS结构、RU结构、EWS结构。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,25,(1) CS结构：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务器完成。 (2) RU结构：客户机执行了部分DBMS的功能。主要完成查询优化和查询处理。 (3) EWS结构：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/输出。,2019/10/22,济南大学管理学院信管系,26,4.2.3 单服务
