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数据库应用系统设计实例扫描

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第八章 数据库应用系统设计实例
前面章节主要介绍数据库系统的有关理论和方法,开发应用系统是多方面知识和技能的
综合运用,本章将以一个高校教学管理系统的设计过程,来说明数据库系统设计的有关理论
与实际开发过程的对应关系,使读者更深入地理解理论如何指导实践,从而提高灵活、综合
运用知识的系统开发能力。
本章偏重于数据库应用系统的设计,没有涉及应用程序的设计。对此,读者可参考有关
开发工具和软件工程方面的相关资料。
本章学习目的和要求:
系统总体需求描述与设计;
利用 DFD 及 DD 描述系统需求;
利用 ERM 设计系统概念模型;
ERM 向关系模型转换;
表结构设计;
数据库、表、视图、索引等的创建。
8.1 系统总体需求简介
高校教学管理,在不同的高校有其自身的特殊性,业务关系复杂程度各有不同。本章的
主要目的,是为了说明应用系统开发过程.由于篇幅有限,将对实际的教学管理系统进行简
化,如教师综合业绩的考评和考核、学生综合能力的评价等,都没有考虑。
8.1.1 用户总体业务结构
高校教学管理业务,包括 4 个主要部分:学生的学籍及成绩管理、制定教学计划、学生选
课管理以及执行教学调度安排。各业务包括的主要内容为:
①学籍及成绩管理包括:各院系的教务员完成学生学籍注册、毕业、学籍异动处理,各
授课教师完成所讲授课程成绩的录人,然后由教务员进行学生成绩的审核认可。
②制定教学计划包括:由教务部门完成学生指导性教学计划、培养方案的制定,开设课
程的注册以及调整。
③学生选课管理包括:学生根据开设课程和培养计划选择本学期所修课程,教务员对学
生所选课程确认处理.
④执行教学调度安排包括:教务员根据本学期所开课程、教师上课情况以及学生选课情
况完成排课、调课、考试安排、教室管理。
8.1.2 总体安全要求
系统安全的主要目标,是保护系统资源免受毁坏、替换、盗窃和丢失.系统资源包括:
设备、存储介质、软件、数据等。具体来说,应达到以下安全要求:
(1)保密性机密或敏感数据在存储、处理、传输过程中要保密,并确保用户在授权后才
能访问。
(2)完整性保证系统中的信息处于一种完整和未受损害的状态,防止因非授权访问、部
件故障或其他错误而引起的信息篡改、破坏或丢失。学校的教学管理系统的信息,对不同的
用户应有不同的访问权限,每个学生只能选修培养计划中的课程,学生只能查询自己的成绩,
成绩只能由讲授该门课程的老师录入,经教务人员核实后则不能修改。
(3)可靠性保障系统在复杂的网络环境下提供持续、可靠的服务。

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8.2 系统总体设计
系统总体设计的主要任务,是从用户的总体需求出发,以现有技术条件为基础,以用户
可能接受的投资为基本前提,对系统的整体框架作较为宏观的描述.
其主要内容包括:系统的硬件平台、网络通信设备、网络拓扑结构、软件开发平台以及
数据库系统的设计等。应用系统的构建是一个较为复杂的系统工程,是计算机知识的综合运
用。这里主要介绍系统的数据库设计,为了展现应用系统设计时所考虑内容的完整性,对其
他内容也将简要介绍,相关内容请参考有关参考资料.
8.2.1 系统设计考虑的主要内容
应用信息系统设计需要考虑的主要内容包括:用户数量和处理的信息量的多少,它决
定系统采用的结构,数据库管理系统和数据库服务器的选择;用户在地理上的分布,决定
网络的拓扑结构以及通信设备的选择;安全性方面的要求,决定采用哪些安全措施以及应
用软件和数据库表的结构;与现有系统的兼容性,原有系统使用的开发工具和数据库管理
系统,将影响到新系统采用的开发工具和数据库系统的选择。
8.2.2 系统的体系结构
现有管理信息系统采用的体系结构,可以分为两种:C/S(Client/Server)和 B/
S(Browser/Server).
基于 C/S 二层结构的数据库应用中,应用系统分成客户端和服务器两部分,因此称
为二层结构.其工作过程为:客户端的机器执行应用程序,连接到后端的数据库服务器中,向
服务器请求存取数据信息,而数据访问和事务处理由服务端完成。
这种方案实现了功能的分布,即部分处理任务交给了客户端,而数据集中在服务器端。
这样可以保证数据的相对安全,并可以保证数据的同步。但是,因为企业的应用逻辑都编写
在客户端的应用程序中,造成客户端非常臃肿,且当应用系统需求改变时,所有在客户端的
应用程序都必须改变,使维护成本太高;另一方面,应用程序向处理服务器请求数据,并传到
客户端进行处理,这需要占用大量的网络通信带宽,这样将加重网络通信负荷。
为了解决 c/S 结构的缺陷,基于 B/S 的多层数据库系统结构应运而生.它是基于
Internet/Intranet 的体系结构模型,由客户端、web 服务器、应用服务器和数据库服务器
组成。各组成部分功能如下:
①在客户端采用浏览器,提供用户接口,主要功能是为操作人员提供交互界面,数据
输入、输出处理接口;客户端不处理企业核心逻辑,最多只拥有部分不涉及企业核心的、机
密的应用逻辑。这样客户端的处理负载较小,只要能运行浏览器的客户端微机即可,因而
称为“瘦"客户.
②web 服务器接收并处理客户端浏览器的网页请求,需要时可调用应用服务器的应
用程序,接收处理结果,并回送至客户端。
③应用服务器处理企业的业务逻辑,它是应用的主体,其功能是接受输入,处理后返
回结果.
④数据库服务器用于存储企业的业务数据,负责管理对数据的读写和维护,以及数
据库的数据访问权限。
此种结构,由客户端通过浏览器向 Web 服务器发出请求;涉及业务逻辑时,则由 web 服
务器送至应用服务器,再由应用服务器向数据库服务器发出数据访问请求,接收到数据库服
务器的应答后,返回给 web 服务器;由 web 服务器以页面形式回送客户端.这样,客户端不直
接和数据库服务器发生关系,保证了数据的安全性。

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在更复杂的多层体系结构中,“瘦”客户与远程数据库服务器之间,可以加入更多的中
间应用服务器,如加入一个中间安全服务器或中间转换服务器,用于对不同平台数据进行处
理。分布式多层结构,把整个应用系统的执行分成多个不同部分,并且执行在不同的机器中。
其中,应用程序服务器作为中间层集中实现企业逻辑,协调多层之间的请求,并掌握数据集
定义的全部细节,与远程数据库服务器进行通信。这样,客户端应用程序就重点放在显示数
据和与用户交互的表示逻辑上,客户端应用程序甚至都不需要知道数据的物理位置。
总体说来,多层结构具有以下几个主要优点:
①在一个共享的中间层封装了企业逻辑,不同客户端应用程序可以共享同一个中间层,
而不必由每个客户端应用程序单独实现企业逻辑。
②客户端应用程序可以做得很“瘦”,因为很多复杂的工作由应用服务器代劳,客户�
端应用程序只需关注用户界面本身,“瘦”客户端应用程序更易发布、安装、配置和维护。
③实现分布式数据处理,均衡系统负载,并提高系统的可靠性。把一个应用程序分布在
几个机器上运行,可以提高应用程序的性能。通过冗余配置,还可以保证不会因为局部故障
导致整个应用程序崩溃。
④有利于安全。将一些敏感数据功能部分封装在中间层,并授予不同访问权限,可以保
证对数据的访问限制。
⑤降低网络通信负载。客户端将系统的处理参数和请求信息,通过 WeB 服务器传人应用
服务器,由应用服务器和数据库服务器进行处理,然后将处理结果返回到客户端,在一定程
度上降低了网络的通信负载.至于应用服务器与数据库服务器之间的数据交换所带来的负载,
可以通过数据库的存储过程来得到平衡。
在教学管理信息系统中,采用基于 B/s 的多层体系结构,对于大批量的数据处理具有较
大优势;而 B/S 结构实现了客户端的零维护,使用起来更方便灵活,很适合数据、信息在
Internet 上的发布和查询,实现信息访问不受地域的限制。
8.2.3 系统软件开发平台
1.数据库管理系统选择
SQL Server 2000 是微软开发的大型关系型数据库系统,是一个可伸缩的、高性能的数
据库管理系统,专为分布式客户机/服务器环境而设计,具有丰富的开发环境和高性能数据
管理能力。SQI—SerVer 2000 沿袭了 SOL Server 7.0 的易操作性、易应用性,有数据库基
本知识的初学者,都可以轻松上手。从系统的安装、数据库建立直到数据库维护都可以通过
图形界面和向导程序完成。SQL Server 2000 是企业进行大量数据存储、检索、更新的重要
系统,它担负着企业内部重要数据的处理,这种操作对数据库的稳定性、效率要求都很高.随
着 SQI—Server 2000 不断的发展完善,逐渐在企业的数据处理应用中取得 r 非常重要的位
置.SQL Server 2000 同其他企业级数据库一样,具有数据库管理图形工具、数据库引擎、完备
的帮助系统、数据导入导出、服务器网络使用工具、客户端使用工具等,还包括在 IIS 中配
置 SQL XML 的支持。相比 SQL Server 7.0,SQL Server 2000 增加了很多新特性:
①XML 支持.SQL SerVer 2000 最吸引人的新特性应该是对 XML 的支持。随着电子商务
的发展,XML 在电子商务方面的应用,越来越得到了人们的重视。因此,数据库对 XML 的
支持也就成了衡量一个数据库好坏的标准。
②SQL Server 2000 可以从关系型数据库返回 XML 格式的数据,另外也支持 XML 格式
数据在关系型数据库中的更新和删除操作。另外,通过和 IIS 的结合,可以直接通过 URL
对数据库系统中的数据进行增、删、改操作。数据库系统的存储过程中,也同样支持对 XML
数据的处理.可以使用 HTTP、ADO、OLE DB 处理数据库的 XML 功能。这些新增加的特性,
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