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1、第三章第三章 软件体系结构风格软件体系结构风格分布式体系结构分布式体系结构1分布式软件体系结构产生背景产生背景在集中式计算技术时代广泛使用的是大型机在集中式计算技术时代广泛使用的是大型机/小小型机计算模型。它是通过一台物理上与宿主机相型机计算模型。它是通过一台物理上与宿主机相连接的非智能终端来实现宿主机上的应用程序。连接的非智能终端来实现宿主机上的应用程序。 20世纪世纪80年代以后，集中式结构逐渐被以年代以后，集中式结构逐渐被以PC机机为主的微机网络所取代。个人计算机和工作站的为主的微机网络所取代。个人计算机和工作站的采用，永远改变了协作计算模型，从而导致了分采用，永远改变了协作计算模型，从
2、而导致了分散的个人计算模型的产生。散的个人计算模型的产生。2分布式软件体系结构产生背景产生背景它们构建在大的或小的网络环境及某种组合上，它们构建在大的或小的网络环境及某种组合上，形成了分布式系统。形成了分布式系统。在分布式系统中，数据、过程、接口等构件被分在分布式系统中，数据、过程、接口等构件被分布到网络的多个端点，支持这些构件所需的计算布到网络的多个端点，支持这些构件所需的计算也部署到分布环境的计算机上。也部署到分布环境的计算机上。3分布式系统是当前软件开发的重要方向分布式软件系统直接反映了现实世界中的分别性，例如当前许多业务处理流程通常呈现一种分布式运作方式。改进某些应用程序的运行性能，使
3、它们比单进程的集中式更具有效率。软件的分别性能充分利用额外的计算资源分布式系统增强了信息的互联互通和各主体之间的协作关系，增强了整个系统的计算能力4分布式系统是当前软件开发的重要方向增强了系统的可伸缩性和容错能力分布式系统，尤其是基于网络的体系结构，可共享异地昂贵的外部设备，把一些应用构件和服务委托在具有处理属性的主机上运行5三类分布式系统局域网文件服务器结构客户/服务器体系结构（2层和N层）基于Web的计算6一般系统的主要层次数据存储层数据处理层应用逻辑层表现逻辑层表现层7局域网文件服务器体系结构服务器仅装载了数据层，系统应用的其他层都在客户端实现例如，Access数据库存储在服务器上，但每
4、台使用数据库的计算机必须安装Access应用程序，并从那里执行。8局域网文件服务器体系结构当用户发送一个请求给文件服务器时，文件服务器会从数据库中找到相应的表，传送给客户端，同时对所选表加锁，直到客户端返回表为止。客户端采用本地程序对表进行修改、读取或其他处理，然后再把表返回文件服务器。9文件服务器体系结构的适用领域文件服务器体系结构仅对较少的小型数据库应用是可行的。10文件服务器体系结构缺点客户端和服务器之间需要移动大量不必要的数据，降低了应用性能客户端必须相当健壮。客户端做了几乎所有的工作，而且必须有足够的磁盘空间来存储下载的表容易破坏数据的完整性对环境的变化及用户需求变革的适应性差，一旦
5、发生变化，客户端和服务器端的应用程序都必须修改，增加了维护的工作量11客户机/服务器体系结构客户机/服务器（Client/Server）是一种广泛流行的分布计算软件体系结构，经历了三种结构的演化，两层分布式表现结构、两层分布式数据结构和N层分布式数据和应用结构12分布式表现结构为了克服文件服务器结构中的客户端的超量负载和网络间大数据量传输，同时改进结构的动态适应性，把应用逻辑层和数据处理层从客户端剥离出来，配置在服务器端，构成了分布式表现的C/S体系结构。应用逻辑或数据发生变化时，应修改服务器端的应用程序13分布式表现结构利于基于文件服务器体系结构的现存系统的改造利用易于使这些系统的有效生命期
6、得到延长14两层分布式数据结构数据和数据处理放在服务器上，应用逻辑、表现逻辑和表现层放在客户端。是经典的两层C/S体系结构。充分挖掘使用了客户端的计算能力，并使得数据库维护方便。15C/S的基本概念的基本概念C/S软件体系结构是基于资源不对等，且为实现共享而提出来的，是20世纪90年代成熟起来的技术，C/S体系结构定义了工作站如何与服务器相连，以实现数据和应用分布到多个处理机上。 C/S体系结构有三个主要组成部分：数据库服务器、客户应用程序和网络。16C/S的体系结构的体系结构17服务器的任务分配服务器的任务分配数据库安全性的要求；数据库安全性的要求；数据库访问并发性的控制；数据库访问并发性的
7、控制；数据库前端的客户应用程序的全局数数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则；据完整性规则；数据库的备份与恢复。数据库的备份与恢复。18客户端的任务分配客户端的任务分配提供用户与数据库交互的界面；提供用户与数据库交互的界面；向数据库服务器提交用户请求并接收来自向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息；数据库服务器的信息；利用客户应用程序对存在于客户端的数据利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求。执行应用逻辑要求。19C/SC/S的处理流程的处理流程20C/SC/S体系结构的优点体系结构的优点C/S 体系结构具有强大的数据操作和事务处理能体系结构具有强大的数据操
8、作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。力，模型思想简单，易于人们理解和接受。系统的客户应用程序和服务器构件分别运行在不系统的客户应用程序和服务器构件分别运行在不同的计算机上，系统中每台服务器都可以适合各同的计算机上，系统中每台服务器都可以适合各构件的要求，这对于硬件和软件的变化显示出极构件的要求，这对于硬件和软件的变化显示出极大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充和缩小。和缩小。21C/SC/S体系结构的优点体系结构的优点系统中的功能构件充分隔离系统中的功能构件充分隔离客户应用程序的开发集中于数据的显示和分析客户应用程序的开发集中于数
9、据的显示和分析数据库服务器的开发则集中于数据的管理数据库服务器的开发则集中于数据的管理不必在每一个新的应用程序中都要对一个不必在每一个新的应用程序中都要对一个DBMS进行编码。进行编码。将大的应用处理任务分布到许多通过网络连将大的应用处理任务分布到许多通过网络连接的低成本计算机上，以节约大量费用。接的低成本计算机上，以节约大量费用。 22C/SC/S体系结构的体系结构的缺点缺点开发成本较高开发成本较高客户端程序设计复杂客户端程序设计复杂信息内容和形式单一信息内容和形式单一用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用软件移植困难软件移植困难软件维护和升级困
10、难软件维护和升级困难新技术不能轻易应用新技术不能轻易应用23C/S N层体系结构在客户端和服务器之间加入一层或多层服务器。24第三章第三章 软件体系结构风格软件体系结构风格三层客户三层客户/服务器风格服务器风格25三层三层C/S风格的体系结构风格的体系结构26三层三层C/S的处理流程的处理流程处理流程处理流程27C/SC/S的处理流程的处理流程28三层三层C/S的物理结构的物理结构29三层三层C/S的优点的优点应用的各层可以并行开发，可以选择各自最适合应用的各层可以并行开发，可以选择各自最适合的开发语言。的开发语言。利用功能层有效地隔离开表示层与数据层，未授利用功能层有效地隔离开表示层与数据层
11、，未授权的用户难以绕过功能层而利用数据库工具或黑权的用户难以绕过功能层而利用数据库工具或黑客手段去非法地访问数据层，为严格的安全管理客手段去非法地访问数据层，为严格的安全管理奠定了坚实的基础。奠定了坚实的基础。30三层三层C/S的优点的优点允许合理地划分三层结构的功能，使之在逻辑上允许合理地划分三层结构的功能，使之在逻辑上保持相对独立性，能提高系统和软件的可维护性保持相对独立性，能提高系统和软件的可维护性和可扩展性。和可扩展性。允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上与处理特性上分别适应于使之在处理负荷能力上与处理特性上分别适应于
12、结构清晰的三层；并且这些平台和各个组成部分结构清晰的三层；并且这些平台和各个组成部分可以具有良好的可升级性和开放性。可以具有良好的可升级性和开放性。31三层三层C/S的优点的优点把应用的业务逻辑与用户界面分开，将商业逻辑放在经过合理任务划分与物理部署后的中间层应用服务器上，从而客户程序通过中间层简介访问数据库，客户端修改不影响服务器客户数可以充分扩展，如果需要修改应用程序代码，只需对中间层应用服务器进行修改，而不用修改成千上万的客户端应用程序。32三层三层C/S要注意的问题要注意的问题三层三层C/S结构各层间的通信效率若不高，即结构各层间的通信效率若不高，即使分配给各层的硬件能力很强，其作为整
13、使分配给各层的硬件能力很强，其作为整体来说也达不到所要求的性能。体来说也达不到所要求的性能。设计时必须慎重考虑三层间的通信方法、设计时必须慎重考虑三层间的通信方法、通信频度及数据量。这和提高各层的独立通信频度及数据量。这和提高各层的独立性一样是三层性一样是三层C/S结构的关键问题。结构的关键问题。33浏览器浏览器/ /服务器风格服务器风格浏览器浏览器/服务器（服务器（B/S）风格就是上述三层应用结）风格就是上述三层应用结构的一种实现方式，其具体结构为：浏览器构的一种实现方式，其具体结构为：浏览器/Web服务器服务器/数据库服务器。数据库服务器。34浏览器浏览器/ /服务器风格服务器风格B/S体
14、系结构主要是利用不断成熟的体系结构主要是利用不断成熟的WWW浏览浏览器技术，结合浏览器的多种脚本语言，用通用浏器技术，结合浏览器的多种脚本语言，用通用浏览器就实现了原来需要复杂的专用软件才能实现览器就实现了原来需要复杂的专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。的强大功能，并节约了开发成本。从某种程度上来说，从某种程度上来说，B/S结构是一种全新的软件结构是一种全新的软件体系结构。体系结构。35浏览器浏览器/ /服务器风格的体系结构服务器风格的体系结构36浏览器浏览器/ /服务器风格的优点服务器风格的优点基于基于B/S体系结构的软件，系统安装、修改体系结构的软件，系统安装、修改和维护全在服
15、务器端解决。和维护全在服务器端解决。用户在使用系统时，仅仅需要一个浏览器用户在使用系统时，仅仅需要一个浏览器就可运行全部的模块，真正达到了就可运行全部的模块，真正达到了“零客零客户端户端”的功能，很容易在运行时自动升级。的功能，很容易在运行时自动升级。37浏览器浏览器/ /服务器风格的优点服务器风格的优点B/S体系结构还提供了异种机、异种网、异体系结构还提供了异种机、异种网、异种应用服务的联机、联网、统一服务的最种应用服务的联机、联网、统一服务的最现实的开放性基础。现实的开放性基础。38浏览器浏览器/ /服务器风格的缺点服务器风格的缺点B/S体系结构缺乏对动态页面的支持能力，体系结构缺乏对动态
16、页面的支持能力，没有集成有效的数据库处理功能。没有集成有效的数据库处理功能。B/S体系结构的系统扩展能力差，安全性难体系结构的系统扩展能力差，安全性难以控制。以控制。39浏览器浏览器/ /服务器风格的缺点服务器风格的缺点采用采用B/S体系结构的应用系统，在数据查询等响体系结构的应用系统，在数据查询等响应速度上，要远远地低于应速度上，要远远地低于C/S体系结构。体系结构。B/S体系结构的数据提交一般以页面为单位，数体系结构的数据提交一般以页面为单位，数据的动态交互性不强，不利于在线事务处理据的动态交互性不强，不利于在线事务处理(OLTP)应用。应用。OLTP是在线事务处理。比如收银台就像是是在线事务处理。比如收银台就像是OLTP，因为不断有数据的录入（或是修改）；因为不断有数据的录入（或是修改）；OLTP就是数据库数据一直在变动、更新的就是数据库数据一直在变动、更新的40第三章第三章 软件体系结构风格软件体系结构风格公共对象请求代理结构公共对象请求代理结构41对象管理结构对象管理结构公共对象请求代理结构公共对象请求代理结构CORBA（Common Object Request Broke
