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2.1.2服务器平台的选择
我们在具体选择服务器平台时,主要从以下三个方面着手[9]:
(1)硬件平台,
(2)操作系统,(3)数据库管理系统。
1)硬件平台的选择
客户/服务器系统下的服务器硬件平台应该具备以下特性,以保证系统软件和应用软件能够充分发挥其性能。
(1)强有力的CPU,
(2)大量并便于扩充的内存,(3)高容量、快速的硬盘子系统,(4)数据镜像以及数据容错,(5)高性能的总线系统,(6)多CPU支持,(7)便于升级。
可供选择的客户/服务器系统下的服务器平台很多,包括高档的IntelPC机、RISC工作站、超级服务器、小型机及大型计算机。
在企业医疗保险系统中,由于患者客户数量一般较大,需要具有多服务器的系统来提供服务,进行分工协作。
小型机和大型机常常用作数据库服务器,它们支持多用户和大数据量存储,并且有很多先进的保证系统和数据安全技术(比如磁盘阵列、群集)来提供系统的可靠性,正好满足系统开发的要求。
因此我们选择了两台ALPHA1000作为数据库服务器的硬件平台,利用磁盘阵列技术,并以集群(Cluster)的方式连接,具有很高的可靠性。
2)软件平台的选择
在客户/服务器环境下,在选择服务器端的操作系统应保证其首先具备以下基本特点
(1)抢先式多任务,服务器必须能够具备同时响应多个客户和处理紧急任务的能力。
(2)多用户、高性能文件系统,(3)运行的动态连接扩充,(4)任务优先权选择,操作系统必须可以调度具有不同优先权的任务,自动地处理所有任务间的转换。
(5)信号指示,操作系统必须提供调谐机构来保持并发任务在利用共享资源时不会冲撞另一方。
就如同信号提示一样,这些机构用来调谐服务器的任务,并在大事件发生时发出警告。
(6)进程间通信,一个操作系统必须提供允许进程交换和共享的机构,可以让一个过程调用本地或网络上的一个远程的过程。
通过可以穿过机器边界的过程间通信使得资源可以轻易地在机器间移动。
(7)任务间保护,操作系统应使得一个任务的运行不会影响整个系统或失效。
(8)有效的存储管理。
除此之外,操作系统还必须具有以下可扩展的服务功能:
(1)随机通信,操作系统必须提供一套完整的通信协议来允许服务器同大量的客户平台进行通信,在提供了辅助设备的情况下,服务器还可以同其它服务器平台通信。
(2)网络操作系统扩展,操作系统能够透明地提供利用远程服务(如文件服务和打印服务)的能力。
(3)鉴定和援权服务,操作系统可以使用一种合理的方法证明客户的身份,决定是否允许一个客户得到远程服务。
UNIX操作系统是一种广泛使用的操作系统,经过了长时间的考验,有许多成功的实例,在国外管理信息系统的应用中十分广泛。
相比之下,网络服务器操作系统NT使用了许多操作系统方面比较先进的技术,在这几年的应用中已经被证明是优秀的操作系统,使用简单并且具有较高的可靠性,市场潜力大,技术支持较好,被广大用户所接受。
考虑到本系统涉及数据网络,所以我们选择了WindowsNT4.0作为服务器端的操作系统。
3)数据库平台的选择
在对本系统选择数据库管理系统时应综合考虑客户/服务器的分布式多用户特点及硬件和操作系统平台。
目前,比较成功的数据库产品基本上都属于关系数据库,在客户/服务器环境下的数据库系统除必须具备关系数据库的一般要求以外,由于客户/服务器环境的内在分布式特性,还应该有支持分布式数据库的能力。
当今,使用较多的有关系型数据库管理系统有Oracle、Sybase、Informix、MSSQLServer。
它们各具特点,都可以构成一个成功的客户/服务器系统。
在医疗保险信息管理系统中,网络化的管理随处可见,患者资料也属于个人隐私,具有非公开性质,它要求系统数据库有非常高的安全性能。
综观各种数据库平台,同时满足网络需求和安全性要求的平台主要有在NT操作系统下运行的数据管理系统MSSQLServer,它充分利用NT的网络及系统安全性能,成为系统开发中的主流选择,也符合本次系统开发的要求。
2.2客户端的实现
客户端的选择较服务器端相对容易,但是在界面的设计和与用户的交流方面有区别。
2.2.1客户平台的选择
同服务器平台的选择一样,在选择客户/服务器环境下的客户平台时,也应该包含三个方面的选择:
(1)硬件平台,
(2)操作系统,(3)开发工具/运行支撑环境。
客户端硬件平台的选择标准应该是:
(1)符合开放标准,
(2)处理能力符合实际要求,(3)便于升级,(4)价格适宜。
常见的可以作为客户平台的硬件平台包括:
英特尔公司个人电脑、太阳公司个人电脑、苹果公司个人电脑以及各种工作站。
从成本以及市场占有率来看,以英特尔芯片为基础的个人电脑是我们客户平台的最佳选择。
太阳个人电脑的前景尚不清晰,而且其上的应用软件也不多;
各种工作站虽然性能很好,但是价格与个人电脑相比要高得多,除非有特殊需要,一般无需选择工作站作为客户平台。
与之相比,英特尔个人电脑在中国占据了绝大部分市场份额,价格便宜,应用软件非常丰富。
目前的主流机种586的性能也完全满足一般的个人用户和商业办公的需求。
因此,以英特尔芯片为基础的个人电脑就成为我们的最佳选择。
此次项目中,采用的主要的IBM的个人电脑。
2)操作系统的选择
在客户/服务器环境下,客户端的操作系统应具备以下特点:
(1)符合开放标准,
(2)友善的图形用户界面(GUI),(3)支持多媒体,(4)支持多任务,(5)应用软件丰富。
视窗98是微软公司刚刚推出的新一代的32位操作系统,它在性能与功能上较视窗95都有了很大的增强;
更加友好的界面、内嵌的多媒体支持、32位的性能、更强的网络连接能力、对多任务的更好的支持等。
由于它的一系列良好特性,视窗98已经成为个人电脑的主流操作系统。
至于OS/2操作系统和UNIX操作系统,虽然性能都不错,但它们在国内使用得比较少,用户需要重新培训,而且其应用软件与磁盘操作系统/视窗操作系统相比要少得多,因而一般不选择它们作为客户平台的操作系统。
所以,我们选择了视窗98作为客户端的操作系统。
3)开发工具/运行支撑环境
目前,各厂商推出客户/服务器环境开发工具非常丰富,在进行选择时要注意:
(1)支持多种平台,
(2)支持多种服务器数据库,(3)支持多种网络协议,(4)采用开放标准,(5)完善的图形用户界面支持。
根据我们的实践经验,可视化Basic语言编程的错误较少,但在连接数据库方面不如数据库开发工具PowerBuilder(PB),PB采用面向对象、事件驱动的技术,所见即所得,而且提出了数据窗口的概念,它使用户对数据库的操作更加简单、自如,具有很高的开发效率。
所以,前端开发工具采用了PB5.0(企业版)。
2.2.2客户端的功能和界面表示的实现
客户/服务器应用软件的开发是围绕客户端的实现开始的,在此次项目的实际开发中,我们始终根据客户端的实际需要编制界面逻辑和业务逻辑。
随着业务逻辑的日趋复杂和用户对界面的要求越来越高,客户端的功能逐渐向只处理界面逻辑发展。
业务逻辑由多层的客户/服务器中的应用服务器承担。
对于最终用户来说,界面表示是最直接的感受。
界面表示逻辑一方面与应用程序的业务逻辑打交道,另一方面又与最终用户打交道。
后者还包括所有与外围设备(终端)和输入/输出设备(如屏幕输入/输出,鼠标等)的交互。
用户和应用间的一致性界面是系统的关键需求之一。
由于用户界面对开发人员和最终用户都有影响,所以这种需求至关重要。
界面表示逻辑一般有三种实现设施,即非客户图形用户界面、客户图形用户界面和浏览器界面[10]。
(1)非客户图形用户界面
非客户图形用户界面一般使用字符界面与最终用户打交道,界面表示比较简单,通常需要定义一系列的功能键或热键,难以处理文字以外的其它种类的信息,如图形、图像、声音。
(2)客户图形用户界面
客户图形用户界面一般从图形人机接口发出对服务器的请求。
图形用户界面适合于主流的、大规模联机事务处理型的重复任务及大数据量的事务应用。
图形用户界面还适用于数据库服务器的前端客户端。
客户图形用户界面应用图形取代了那些以前哑终端上的对话。
图形用户界面将单调的字符界面代之以图形对话,色彩,菜单条,滚动杠,按钮及弹出窗口。
图形用户界面对话使用目标/动作方式,用户可以先选择目标再选择需要的动作。
大部分对话自然连贯。
在图形用户界面下,各种应用一般都有统一的界面网络,用户只需学习一种应用就可以掌握其它应用的控制方式。
(3)浏览器界面
浏览器界面是伴随着因特网而迅速流行起来的,最初是用来查看因特网信息的工具。
它直接从Web服务器取得信息,客户端无需编程,所有的业务逻辑都放在Web服务器或数据库服务器上,由Web服务器与数据库相连,但它与数据库交流的方式不支持常连接,事物处理比较困难,最近迅速发展起来的应用服务器可能会改善Web与数据库交流的困境。
在以上三种客户界面中,图形用户界面是目前比较成熟、流行的界面标准,工作人员在系统操作过程中对该界面也比较容易上手。
故而在此次项目开发中,图形用户界面作为我们的基本界面标准,在实际的软件设计过程中,开发人员必须制定更详细的界面标准,使得任何模块对用户来说具有统一的风格,就象是一个人开发的。
2.3中间件的选择
中间件在最近几年是一个爆炸式发展的领域,它的功能是把全部客户端和全部服务器端“无缝”地集成到一起,并实现“单一系统映象”的重要手段。
中间件是开发客户/服务器应用的关键。
客户/服务器系统中的中间件能将用户和开发人员与不同的操作系统和通信规程隔离开,而数据则可以在不同的硬件平台之间以及平台上驻留的应用进程中流动。
通过中间件,客户应用程序能对不同的数据和应用提供平稳的访问。
在客户机/服务器环境下,一般将中间件放在位于客户机和服务器之间的中间层,负责应用逻辑的处理,从而使客户端变得精干。
与此同时,中间件还可以放在客户机和服务器之间的多层应用服务器中。
中间件已经成为了联结分布式计算环境中各个相对独立的系统的胶合剂,中间件的好坏直接关系到整个系统的性能。
中间件分为两类:
通用中间件和专用中间件。
它们的选择需要通过分析网络传输具体要求来实现。
2.3.1通用中间件
通用中间件是大多数客户/服务器交互作用的基础,包括各种网络传输协议和远程过程调用(RPC)。
(1)网络传输协议中间件
为了便于以后系统和因特网的连接,我们采用了当今比较流行的传输控制协议/网际协议,IP地址的制定按照C类网的方式。
这种协议使用广泛,可靠性较好。
局域网采用100兆快速交换式以太网络,并经路由器以数字数据网络方式与远地网相连。
网络设备采用了性能价格比较好的D-link的100兆交换、100/10交换、网桥、路由器、DTU等网络设备。
(2)远程过程调用(RPC)
直接使用网络传输协议来进行客户/服务器通信是比较复杂的,程序需要处理超时、重试等复杂的逻辑。
RPC的提出大大简化了客户/服务器通信的编程。
在实际的软件开发中,远程过程调用的实现由开放数据库互联接口或专用接口完成。
实际上,它已经可以归入专用中间件中,这种方式减轻了开发人员的系统调试负担。
2.3.2专用中间件
对于客户/服务器模式的数据库应用,专用中间件可以理解为结构化查询语言中间件,它的好坏直接影响到客户端操作数据库的效率。
结构化查询语言中间件包括客户端的用于客户向服务器请求服务的结构化查询语言程序接口、在网络上按照某种格式传递结构化查询语言请求和结果的格式化以及记录操作(FAP)、以及服务器处理结构化查询语言请求的处理引擎。
由于面向对象技术的应用,用户和中间件的交流被封装在对象中,开发人员只需改变对象的属性并向对象发消息,就可以完成与数据库的连接和对数据库的操作。
在客户端开发软件的评比中,PB是做得最好的。
数据库开发工具和数据库的连接方式有两种:
(1)通过开放数据库互联接口,
(2)通过本地的数据库专用接口。
1)开放数据库互联接口
开放数据库互联接口使用动态连接库(PBODBO50.DLL)存取开放数据库互联数据源。
开放数据库互联数据源是指数据库开发工具中建立于开放数据库互联驱动程序之上的可访问的数据及其数据库管理系统、文件管理系统或操作系统,如果有网络存在,还应该包括网络软件。
图2.1应用程序通过开放数据库互联与数据库相连
在图2.1中,应用程序是提出结构化查询语言请求的应用程序。
开放数据库互联驱动程序管理器的任务是安装、卸载开放数据库互联驱动程序,它通常由操作系统提供,但是在大多数情况下数据库提供商也会将这样的小程序与数据库捆绑在一起。
开放数据库互联驱动程序负责处理开放数据库互联请求、针对特定的数据源执行查询、并且把结果返回给应用程序。
由上图可以看出来在数据库开发工具中建立一个数据库连接的步骤如下:
(1)获得指定数据库管理系统的驱动程序。
(2)利用开放数据库互联驱动程序管理器在操作系统中设定数据源,包括数据源的名字、数据库的位置、数据库引擎等信息。
(3)在应用程序中设置利用开放数据库互联连接数据库的参数。
与数据库的连接和在这个数据库的连接上的一系列事物处理是利用一个已经封装好的不可见的对象转移(TRANSACTION)完成的。
在建立数据库连接前,利用改变转移对象属性的方法指定是使用开放数据库互联技术还是专用接口连接数据库,如果使用开放数据库互联,则指定数据源的名称和连接时的参数(如口令、用户名称、独立级别等)。
建立数据库连接后,每一次数据库操作的返回信息会通过改变转移对象属性的方式返回给用户,如下图2.2所示:
图2.2转移对象与数据库连接
开放数据库互联接口是一个通用的接口,符合开放式数据库连接标准,设置相对复杂,它的执行效率比专用接口低。
专用接口通常大型数据库才具有,开放数据库互联依然是常用的数据库连接方式。
2)专用接口
数据库开发工具专用接口和数据库管理系统的客户端管理系统直接建立连接,这种连接方式对于PB来说比较简单,因为它只与局域网的程序通讯,图2.3为专用接口和数据库连接的方式:
数据库开发工具
或者信息集
由程序供应商提供
数据库接口动态链接库
或共享库
由数据库供应商提供
由数据库开发商提供
客户数据库软件
由网络开发商
或数据库开发商提供
网络支持协议
由门户开发商提供
门户软件
图2.3数据库开发工具通过专用接口与数据库连接
数据库开发工具通过动态连接库与数据库客户端提供的程序接口通讯,在与不同的数据库管理系统通讯时,数据库开发工具使用专用的动态连接库建立专用接口。
这种方式具有针对性,所以可靠性和运行效率比开放数据库互联技术高。
.建立专用接口可分为如下步骤进行:
1.安装数据库客户端程序。
这一步看似简单,其实往往是安装专用接口最复杂的一步,安装客户端程序而遵循以下步骤:
(1)检查数据库服务器中的数据库管理系统支持的用户个数、连接协议是否被客户端支持、同时可以达到的连接个数。
如果设置不符合系统要求,应立即修改参数。
(2)检查网络软件安装的情况,设置服务器和客户端使得网络畅通。
(3)安装客户端软件,安装时注意设置数据库服务器的名称、用户数据库的连接参数、连接时所用的协议及系统的安全方式。
2.定义数据库专用接口。
3.在数据库开发工具中检查连接是否成功。
如果不成功,则检查参数的设定。
下面,详细介绍数据库开发工具和关系数据库管理系统建立专用接口连接时需要注意的问题。
图2.4为数据库开发工具与关系数据库管理系统连接的层次图。
图2.4数据库开发工具与关系数据库管理系统通过专用接口连接
如果要通过网络访问关系数据库管理系统服务器就必须在服务器和客户端设置网络协议。
.建立专用接口时应注意的几个问题:
1.检查操作系统目录中是否有PBMSSO50.DLL文件。
如果没有,拷贝此文件,并利用视窗95中的注册表应用程序安装此文件。
2.定义转移对象的属性以设定以下参数[11]:
(1)文件名:
定义在应用程序中将使用到的数据库的名称。
(2)数据库管理系统设定:
设定转移对象所要连接的数据库管理系统的名称。
(3)用户名:
设定此参数后,开发的应用程序只能由指定的用户使用,应用程序缺乏灵活性。
(4)用户密码:
为了提高系统的安全性,此参数严禁使用。
因为口令放在应用程序中,更改口令后应用程序将无法使用。
而且口令放在客户端会降低系统的安全性。
(5)数据库名:
用户要访问的数据库的名称。
(6)服务器名:
数据库服务器的名称。
(7)用户注册标识:
建议将此参数设置为空。
(8)用户注册密码:
严禁设置此参数。
(9)分离水平:
通过此参数可以修改系统的独立级别。
在实际的软件开发中一般都采用缺省模式,使用关系数据库管理系统缺省的锁机制,在事物未提交时,数据修改时禁止读数据,可以禁止出现错误时的读写操作,但是因为共享锁并不在事物中始终存在,可能发生非重复性读,造成数据不一致。
建议使用这种独立级别,在需要高一致性时利用选择语句的锁参数针对用户所关心的数据加锁。
这种级别数据一致性最高,但是并发性不好,使用的不是很多。
在这一级别中,对于所有的选择语句,数据库管理系统自动加入自锁参数,加入这一参数后,在事物中用选择语句检索过的数据在事物结束前始终保持共享锁。
(10)自动提交模式(AutoCommitMode)。
设定此参数可以决定数据库开发工具是否可以自动提交事物。
当模式参数设置为真时,数据库开发工具在每一条结构化查询语句执行成功后自动提交;
当模式参数设置为假(缺省设置),数据库开发工具在转移对象建立连接时自动插入启动转移语句,用户需要写入委托或反转语句提交事物,用户在每一次提交或回滚事物后,系统自动插入启动转移语句。
.在项目开发的设计方案中,为了比较专用接口和开放数据库互联的性能,我们做了大量试验,方法如下:
1.随机生成一些由结构化查询语句组成的对数据库的操作。
2.打开数据库跟踪结构化查询语句执行的软件。
3.在网络和数据库服务器负载固定的情况下,尝试两种接口对每一条结构化查询语句和对整个事物执行效率的影响。
我们在不同的网络负载和数据库服务器负载下做了多次试验,可以证明专用接口的速率确实高于开放数据库互联接口。
专用接口和开放数据库互联接口相比,有以下优势:
1.专用接口针对个别数据库管理系统,所以速度比开放数据库互联接口快(在本系统中,我们通过跟踪数据库服务器执行每一条结构化查询语句的时间证明专用接口提交结构化查询语句的平均时间比开放数据库互联短)。
2.专用接口设置比开放数据库互联接口简单,在使用中不容易出错。
专用接口能充分利用数据库客户端软件的性能处理一致性和可靠性问题,在使用过程中,具有较好的性能。
在本系统中,当多用户对一个表或视图操作时,均使用专用接口,因为开放数据库互联接口很容易发生阻塞(blocking)现象。
但是使用专用接口需要安装大量数据库客户端软件,加重了客户端的负担,要求客户端具有较高的CPU和内存配置。
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