具体的数据库设计与实现过程

具体的数据库设计与实现过程,第1张

大致的讲主要是根据用户的需求,然后设计数据库的E-R模型,然后将E-R模型图转换为各种表,并对其进行数据库设计范式(范式因不同书籍有不同)的审核,然后进行数据库的实施,然后运行维护。

一句话来讲就是将用户的需求变成带有各种关系的表,以及其它的数据库结构,然后供编程使用

具体如下:

按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,将数据库设计分为以下六个阶段

(1)需求分析。

(2)概念设计。

(3)逻辑设计。

(4)物理设计。

(5)数据库实施。

(6)数据库运行和维护。

5.1.1 需求分析阶段

进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求,包括数据与处理需求。需求分析是整个设计过程的基础,是最困难、最耗时的一步。作为“地基”的需求分析是否做得充分与准确,决定了在其上构建“数据库大厦”的速度与质量。需求分析做得不好,可能会导致整个数据库重新设计,因此,务必引起高度重视。

5.1.2 概念模型设计阶段

在概念设计阶段,设计人员仅从用户角度看待数据及其处理要求和约束,产生一个反映用户观点的概念模式,也称为“组织模式”。概念模式能充分反映现实世界中实体间的联系,又是各种基本数据模型的共同基础,易于向关系模型转换。这样做有以下好处:

(1)数据库设计各阶段的任务相对单一化,设计复杂程度得到降低,便于组织管理。

(2)概念模式不受特定DBMS的限制,也独立于存储安排,因而比逻辑设计得到的模式更为稳定。

(3)概念模式不含具体的DBMS所附加的技术细节,更容易为用户所理解,因而能准确地反映用户的信息需求。

概念模型设计是整个数据库设计的关键,它通过对用户需求进行综合、归纳与抽象,形成一个独立于具体DBMS的概念模型。如采用基于E-R模型的数据库设计方法,该阶段即将所设计的对象抽象出E-R模型;如采用用户视图法,则应设计出不同的用户视图。

5.1.3 逻辑模型设计阶段

逻辑模型设计阶段的任务是将概念模型设计阶段得到的基本E-R图,转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。如采用基于E-R模型的数据库设计方法,该阶段就是将所设计的E-R模型转换为某个DBMS所支持的数据模型;如采用用户视图法,则应进行表的规范化,列出所有的关键字以及用数据结构图描述表集合中的约束与联系,汇总各用户视图的设计结果,将所有的用户视图合成一个复杂的数据库系统。

5.1.4 数据库物理设计阶段

数据库的物理结构主要指数据库的存储记录格式、存储记录安排和存取方法。显然,数据库的物理设计完全依赖于给定的硬件环境和数据库产品。在关系模型系统中,物理设计比较简单一些,因为文件形式是单记录类型文件,仅包含索引机制、空间大小、块的大小等内容。

物理设计可分五步完成,前三步涉及到物理结构设计,后两步涉及到约束和具体的程序设计:

(1)存储记录结构设计:包括记录的组成、数据项的类型、长度,以及逻辑记录到存储记录的映射。

(2) 确定数据存放位置:可以把经常同时被访问的数据组合在一起,“记录聚簇(cluster)”技术能满足这个要求。

(3)存取方法的设计:存取路径分为主存取路径及辅存取路径,前者用于主键检索,后者用于辅助键检索。

(4)完整性和安全性考虑:设计者应在完整性、安全性、有效性和效率方面进行分析,作出权衡。

(5)程序设计:在逻辑数据库结构确定后,应用程序设计就应当随之开始。物理数据独立性的目的是消除由于物理结构的改变而引起对应用程序的修改。当物理独立性未得到保证时,可能会引发对程序的修改。

数据库物理设计是为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构,包括存储结构和存取方法。

5.1.5 数据库实施阶段

根据逻辑设计和物理设计的结果,在计算机系统上建立起实际数据库结构、装入数据、测试和试运行的过程称为数据库的实施阶段。实施阶段主要有三项工作。

(1)建立实际数据库结构。对描述逻辑设计和物理设计结果的程序即“源模式”,经DBMS编译成目标模式并执行后,便建立了实际的数据库结构。

(2)装入试验数据对应用程序进行调试。试验数据可以是实际数据,也可由手工生成或用随机数发生器生成。应使测试数据尽可能覆盖现实世界的各种情况。

(3)装入实际数据,进入试运行状态。测量系统的性能指标,是否符合设计目标。如果不符,则返回到前面,修改数据库的物理模型设计甚至逻辑模型设计。

5.1.6 数据库运行和维护阶段

数据库系统正式运行,标志着数据库设计与应用开发工作的结束和维护阶段的开始。运行维护阶段的主要任务有四项:

(1)维护数据库的安全性与完整性:检查系统安全性是否受到侵犯,及时调整授权和密码,实施系统转储与备份,发生故障后及时恢复。

(2)监测并改善数据库运行性能:对数据库的存储空间状况及响应时间进行分析评价,结合用户反应确定改进措施。

(3)根据用户要求对数据库现有功能进行扩充。

(4)及时改正运行中发现的系统错误。

三层架构用户服务系统的设计与实现

基于三层架构的用户服务系统的设计实现了用户的集中管理和授权,为不同信息平台提供了验证授权及信息管理的接口,进一步理顺了组织机构的层层关系,方便用户使用。具体如何实现的呢,一起来看看下面的文章!

1、三层体系架构简介

随着信息技术的不断发展,三层架构(C/S或B/S)现已经成为主流技术。三层结构模式是目前流行的协同开发模型,这种模式将应用开发中的部件划分为三层:表示层、业务逻辑层、数据访问层。它的优点是联机的用户数比较多,每次交易的时间都比较短,伸缩性和容错性强。同时支持客户端应用程序的开发和分布,能通过客户端计算机与应用程序逻辑分开。三层模式都在其安全环境中进行。软件的开发工作和维护工作可相对独立进行。

2、用户服务系统的架构

用户服务系统的设计思想是建立一个相对独立于各个应用系统,能够统一管理用户帐户信息和组织机构,方便用户使用和管理的接口系统,解决原有信息系统中,不同应用平台中同一用户有多个的用户账户的问题。

本系统定位针对于各级部门,面向各级部门所有人员,提供统一、完善的、易用的用户认证和组织机构管理平台,对用户的身份认证和组织机构进行统一管理和维护。

2.1 需求分析

2.1.1 统一认证的需求分析

统一认证的前提是不同应用系统平台所有用户信息的数据都存储在数据库中。应用ASP.NET技术将统一认证封闭为WEB服务,方便不同应用系统的调用,达到统一认证、管理、授权的目的。因此要求该部分功能支持单点登录,即所有应用系统在用户登录时能统一用户名和口令。同时能够设置用户权限,避免对原有应用平台进行规模较大的修改。由于用户服务系统要和其他应用系统集成才能为其提供服务,不同的应用系统可能会使用不同的数据库,或运行在不同的 *** 作系统平台上,因此,要求具备良好的平台兼容性,屏蔽差异。在安全性方面,要杜绝漏洞和各种隐患,使信息的传递在安全保障范围内。

2.2.2 组织结构管理的需求分析

组织结构管理系统的体系模块划分需求如下:

(1)组织机构及机构间关系的建立、修改、删除等如创建一个用户,将用户分配到某个部门、将用户赋予某个角色等。(2)组织机构(集)的检索:如获取某部门的所有用户、得到某用户的部门列表、获取某部门的.上级部门等。(3)各类机构提供方便获取关联对象的属性。如dept.Users可获取该部门的直属用户、org.Depts可获取该单位的直属部门。(4)机构(集)的排序功能。组织机构服务提供接口方法用以对各类实体排定次序。如部门在单位内的排序、用户在部门内的排序等。

2.2 功能设计

用户服务系统由两部分组成:统一认证和组织结构管理。

统一认证:负责提供用户身份认证服务。主要包括用户注册、帐号关联和用户认证。用户注册是指用户在统一身份认证服务中注册帐号,包括新用户注册和用户修改注册信息两部分。组织结构管理:管理信息平台所有用户的信息,为管理员提供 *** 作界面管理用户、账号、角色、单位、部门等信息。主要由3部分组成:(1)数据库:用户信息与用户账号信息分开处理,分别在数据库的不同表中,这样 *** 作对系统扩充性更为有利。(2)管理模块:主要包括组织结构及单位管理、部门管理、用户管理、账号管理、角色管理等。(3)管理端:为管理 *** 作提供可视化管理界面。

3、系统关键技术的实现

3.1 用户密码进行MD5加密

MD5是一种单向加密的加密算法,经常用于系统用户登录认证方面。本系统中,新用户注册帐号时,若将密码直接保存到数据库中,万一信息遭遇泄露,不能保证数据的安全。因此,在密码数据存储时,对其进行MD5加密 *** 作后再保存,这样,即使密码信息暴露,也不会泄露真正的含义。用户登录时,也将用户的密码数据进行加密后再和数据库中数据进行比较,即可达到验证身份目的。

.NET中System.Security.Cryptography命名空间包含的MD5CryptoServiceProvider类,提供专门用于MD5单向数据加密的方法。使用时只需在程序中实例化MD5CryptoServiceProvider类,调用MD5加密解密函数,并以明文作为参数就可以实现加密功能。具体语法如下:

System.Web.Security.FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile(txtPwd.Text.Trim(),”MD5”).ToString()

3.2 Remoting远程调用

在系统开发的后期,为了达到跨平台、跨地域的目的,我们采用了Remoting技术来实现。.NET Remoting就是传统DCOM的替代,主要实现进程间的通信,以一种对象通过应用程序域与另一对象进行交互为框架,实现协同工作。这也正是我们使用Remoting的原因。

1系统软件

系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成,其主要功能包括:启动计算机,存储、加载和执行应用程序,对文件进行排序、检索,将程序语言翻译成机器语言等。实际上,系统软件可以看作用户与计算机的接口,它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的手段,这些功能主要由 *** 作系统完成。此外,编译系统和各种工具软件也属此类,它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面分别介绍它们的功能。

1) *** 作系统(Operating System, OS)

*** 作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统,由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成,它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件,是系统软件的核心。 *** 作系统是计算机发展中的产物,它的主要目的有两个:一是方便用户使用计算机,是用户和计算机的接口。比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能,这就是 *** 作系统帮助的结果;二是统一管理计算机系统的全部资源,合理组织计算机工作流程,以便充分、合理地发挥计算机的效率。 *** 作系统通常应包括下列五大功能模块:

(1)处理器管理。当多个程序同时运行时,解决处理器(CPU)时间的分配问题。

(2)作业管理。完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业,并对所有进入系统的作业进行调度和控制,尽可能高效地利用整个系统的资源。

(3)存储器管理。为各个程序及其使用的数据分配存储空间,并保证它们互不干扰。

(4)设备管理。根据用户提出使用设备的请求进行设备分配,同时还能随时接收设备的请求(称为中断),如要求输入信息。

(5)文件管理。主要负责文件的存储、检索、共享和保护,为用户提供文件 *** 作的方便。

*** 作系统的种类繁多,依其功能和特性分为批处理 *** 作系统、分时 *** 作系统和实时 *** 作系统等;依同时管理用户数的多少分为单用户 *** 作系统和多用户 *** 作系统;适合管理计算机网络环境的网络 *** 作系统。按其发展前后过程,通常分成以下六类:

(1)单用户 *** 作系统(Single User Operating System)

单用户 *** 作系统的主要特征是计算机系统内一次只能支持运行一个用户程序。这类系统的最大缺点是计算机系统的资源不能充分利用。微型机的DOS、Windows *** 作系统属于这一类。

(2)批处理 *** 作系统(Batch Processing Operating System)

批处理 *** 作系统是20世纪70年代运行于大、中型计算机上的 *** 作系统。当时由于单用户单任务 *** 作系统的CPU使用效率低,I/O设备资源未充分利用,因而产生了多道批处理系统,它主要运行在大中型机上。多道是指多个程序或多个作业(Multi-Programs or Multi Jobs)同时存在和运行,故也称为多任务 *** 作系统。IBM的DOS/VSE就是这类系统。

(3)分时 *** 作系统(Time-Sharing Operating System)

分时系统是一种具有如下特征的 *** 作系统:在一台计算机周围挂上若干台近程或远程终端,每个用户可以在各自的终端上以交互的方式控制作业运行。

在分时系统管理下,虽然各用户使用的是同一台计算机,但却能给用户一种“独占计算机”的感觉。实际上是分时 *** 作系统将CPU时间资源划分成极小的时间片(毫秒量级),轮流分给每个终端用户使用,当一个用户的时间片用完后,CPU就转给另一个用户,前一个用户只能等待下一次轮到。由于人的思考、反应和键入的速度通常比cpu的速度慢得多,所以只要同时上机的用户不超过一定数量,人们不会有延迟的感觉,好像每个用户都独占着计算机。分时系统的优点是:第一,经济实惠,可充分利用计算机资源;第二,由于采用交互会话方式控制作业,用户可以坐在终端前边思考、边调整、边修改,从而大大缩短了解题周期;第三,分时系统的多个用户间可以通过文件系统彼此交流数据和共享各种文件,在各自的终端上协同完成共同的任务。分时 *** 作系统是多用户多任务 *** 作系统,UNIX是国际上最流行的分时 *** 作系统。此外,UNIX具有网络通信与网络服务的功能,也是广泛使用的网络 *** 作系统。

(4)实时 *** 作系统(Real-Time Operating System)

在某些应用领域,要求计算机对数据能进行迅速处理。例如,在自动驾驶仪控制下飞行的飞机、导d的自动控制系统中,计算机必须对测量系统测得的数据及时、快速地进行处理和反应,以便达到控制的目的,否则就会失去战机。这种有响应时间要求的快速处理过程叫做实时处理过程,当然,响应的时间要求可长可短,可以是秒、毫秒或微秒级的。对于这类实时处理过程,批处理系统或分时系统均无能为力了,因此产生了另一类 *** 作系统——实时 *** 作系统。配置实时 *** 作系统的计算机系统称为实时系统。实时系统按其使用方式可分成两类:一类是广泛用于钢铁、炼油、化工生产过程控制,武器制导等各个领域中的实时控制系统;另一类是广泛用于自动订票系统、情报检索系统、银行业务系统、超级市场销售系统中的实时数据处理系统。

(5)网络 *** 作系统(Network Operating System)

计算机网络是通过通信线路将地理上分散且独立的计算机联结起来的一种网络,有了计算机网络之后,用户可以突破地理条件的限制,方便地使用远处的计算机资源。提供网络通信和网络资源共享功能的 *** 作系统称为网络 *** 作系统。

(6)微机 *** 作系统

微机 *** 作系统随着微机硬件技术的发展而发展,从简单到复杂。Microsoft公司开发的DOS是一单用户单任务系统,而Windows *** 作系统则是一单用户多任务系统,经过十几年的发展,已从Windows 3.1发展到目前的Windows NT、Windows 2000和Windows XP,它是当前微机中广泛使用的 *** 作系统之一。Linux是一个原码公开的 *** 作系统,目前已被越来越多的用户所采用,是Windows *** 作系统强有力的竞争对手。

2)语言处理系统(翻译程序)

如前所述,机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的程序语言。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序(下简称翻译程序)。翻译程序本身是一组程序,不同的高级语言都有相应的翻译程序。

对于高级语言来说,翻译的方法有两种:

一种称为“解释”。早期的BASIC源程序的执行都采用这种方式。它调用机器配备的BASIC“解释程序”,在运行BASIC源程序时,逐条把BASIC的源程序语句进行解释和执行,它不保留目标程序代码,即不产生可执行文件。这种方式速度较慢,每次运行都要经过“解释”,边解释边执行。

另一种称为“编译”,它调用相应语言的编译程序,把源程序变成目标程序(以.OBJ为扩展名),然后再用连接程序,把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些,但它形成的可执行文件(以.exe为扩展名)可以反复执行,速度较快。运行程序时只要键入可执行程序的文件名,再按Enter键即可。

对源程序进行解释和编译任务的程序,分别叫做编译程序和解释程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高级语言,使用时需有相应的编译程序;BASIC、LISP等高级语言,使用时需用相应的解释程序。

3)服务程序

服务程序能够提供一些常用的服务性功能,它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便,像微机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类。

4)数据库管理系统

在信息社会里,社会和生产活动产生的信息很多,使人工管理难以应付,人们希望借助计算机对信息进行搜集、存储、处理和使用。数据库系统(Data Base System, DBS)就是在这种需求背景下产生和发展的。

数据库是指按照一定联系存储的数据集合,可为多种应用共享。数据库管理系统(Data Base Management System, DBMS)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种 *** 作。数据库系统主要由数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)以及相应的应用程序组成。数据库系统不但能够存放大量的数据,更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等 *** 作,以得到所需的信息。这一点是传统的文件柜无法做到的。

数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。可以说,在今后的计算机应用开发中大都离不开数据库。因此,了解数据库技术尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的。

2应用软件

为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。从其服务对象的角度,又可分为通用软件和专用软件两类。

1)通用软件

这类软件通常是为解决某一类问题而设计的,而这类问题是很多人都要遇到和解决的。例如:文字处理、表格处理、电子演示等。

2)专用软件

在市场上可以买到通用软件,但有些具有特殊功能和需求的软件是无法买到的。比如某个用户希望有一个程序能自动控制车床,同时也能将各种事务性工作集成起来统一管理。因为它对于一般用户是太特殊了,所以只能组织人力开发。当然开发出来的这种软件也只能专用于这种情况。


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