1、第8章 客户/服务器结构的数据库系统第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1 学习目标学习目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.6 小结小结8.1 学习目标学习目标v学完本章后，读者应具备以下能力：了解常见的数据库系统体系结构。理解客户/服务器的概念。理解两层客户/服务器的特点。理解三（多）层客户/服务器的特点。第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1
2、 学习目标学习目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.6 小结小结8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统 8.2.2 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统 8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统 8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统 v主/从式结构数据库系统 也称为主机/终端数据库系统结构，是
3、指一个主机带多个终端的多用户数据库系统结构。v特点 在这种结构中，应用程序、DBMS、数据库集中存放在一台主机上，所有处理任务都由主机来完成，各个用户通过主机的终端（早期一般是哑终端）并发地存取数据库，共享数据资源。8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统(续续)v主/从式结构的优缺点 优点 数据库系统和软件系统（包括应用系统、DBMS、数据库和操作系统）都容易管理与维护。缺点 终端用户数目受到主机规模的限制，不易于扩展。当用户数量增加到一定程度后，主机的任务会过分繁重，从而使系统性能下降。当主机出现故障时，系统的所有用户都受到影响，因此要求主机系统的可靠性非常高，一般为小型
4、计算机、大型计算机。图8.1 主/从式结构的数据库系统 8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统(续续)终端主机应用系统操作系统DBMS数据库.8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统 8.2.2 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统 8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统 8.2.2 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统(续续)v分布式结构的数据库系统也就是分布式数据库系统。v分布式数据库由一组数据库组成。这组数据库物理地分布在计算机网络的不同计算机上，但是它们
5、在逻辑上是一个整体，从用户的观点看好像是一个集中式数据库。网络中的每个结点都可以独立地处理本地数据库中的数据，执行局部应用；同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。网络D-DBMS数据库D-DBMS数据库D-DBMS数据库图8.2 分布式结构的数据库系统 8.2.2 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统(续续).8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.2.1 主主/从式结构的数据库系统从式结构的数据库系统 8.2.2 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统 8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统 8.2.3 客户服
6、务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统v主从式数据库系统中的主机和分布式数据库系统中的每个结点机都是一个通用计算机，既执行DBMS功能又执行应用程序。数据库服务器 网络中某个（些）结点上的专门用于执行DBMS功能的计算机 客户机 其他结点上的计算机安装用户的应用系统，称为客户机。v客户服务器数据库系统可以分为集中的服务器结构（图8.3）和分布的服务器结构（图8.4）。v集中式服务器结构在网络中仅有一台数据库服务器，而客户机是多台。这时客户和服务器可以抽象为多对一的关系。v分布式服务器结构在网络中有多台数据库服务器。这时客户和服务器可以抽象为多对多的关系。分布的服务器结构是客户/服务器与
7、分布式数据库的结合。8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统(续续)DBMS数据库客户机数据库服务器图8.3 集中的服务器结构 8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统(续续).DBMS数据库DBMS数据库分布式数据库服务器客户机图8.4 分布的服务器结构 8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统(续续).v 客户服务器结构的数据库系统 客户机和服务器之间用局域网（LAN）或广域网（WAN）连接而构成的数据库系统。v 与主从式结构相似，在集中的服务器结构中，一个数据库服务器要为众多的客户服务，往往容易成为瓶颈，制约系统的性
8、能。v 与分布式结构相似，数据分布在不同的服务器上，从而给数据的处理、管理与维护带来困难。8.2.3 客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统(续续)第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1 学习目标学习目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.6 小结小结8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.3.1 客户客户/服务器的工作模式服务器的工作模式 8.3.2 客
9、户客户/服务器的主要技术特征服务器的主要技术特征 8.3.3客户客户/服务器结构的组成服务器结构的组成 8.3.4客户客户/服务器结构的服务器类型服务器结构的服务器类型 8.3.1客户/服务器的工作模式的工作模式v 从技术角度看，客户从技术角度看，客户/服务器结构本身是一个非常简单的服务器结构本身是一个非常简单的概念。它将计算机应用的大任务分解成多个子任务，由多概念。它将计算机应用的大任务分解成多个子任务，由多台计算机协同完成。台计算机协同完成。客户机接收用户的数据和处理要求，执行应用程序，把其中的服客户机接收用户的数据和处理要求，执行应用程序，把其中的服务请求发送给服务器，即向服务器提出对某
10、种信息或数据的服务务请求发送给服务器，即向服务器提出对某种信息或数据的服务请求。请求。系统将选择最适宜完成该任务的服务器完成处理。系统将选择最适宜完成该任务的服务器完成处理。服务器将结果作为服务响应返回客户机。服务器将结果作为服务响应返回客户机。v 在这一过程中，多任务之间存在多种交互关系，即在这一过程中，多任务之间存在多种交互关系，即“服务服务请求服务响应请求服务响应”关系。关系。v 因此不应将客户因此不应将客户/服务器理解为一种硬件结构，它是一种服务器理解为一种硬件结构，它是一种计算（处理）模式。计算（处理）模式。8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.3.1客户客户/服务
11、器的工作模式服务器的工作模式 8.3.2客户客户/服务器的主要技术特征服务器的主要技术特征 8.3.3客户客户/服务器结构的组成服务器结构的组成 8.3.4客户客户/服务器结构中的服务器类型服务器结构中的服务器类型 8.3.2客户/服务器的主要技术特征主要技术特征v客户客户/服务器的服务器的主要技术特征：服务服务：一个服务器可同时为多个客户提供服务，服务器具有对多个客户使用共享资源的协调能力。位置透明性位置透明性：客户和服务器之间存在着多对一或多对多的关系，客户客户/服务器服务器 软件应向客户提供服务器位置透明性服务。可扩展性可扩展性：客户客户/服务器服务器系统可进行横向扩展与纵向扩展。8.3
12、 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.3.1客户客户/服务器的工作模式服务器的工作模式 8.3.2客户客户/服务器的主要技术特征服务器的主要技术特征 8.3.3客户客户/服务器结构的组成服务器结构的组成 8.3.4客户客户/服务器结构中的服务器类型服务器结构中的服务器类型 8.3.3客户/服务器结构的组成结构的组成v基本的客户客户/服务器服务器系统由三部分组成：客户平台 服务器平台 连接支持8.3.3 客户客户/服务器结构的组成（续）服务器结构的组成（续）v客户平台客户平台 客户机运行前端应用程序，提供应用开发工具，同时还可以通过网络获得服务器的服务，使用服务器上的共享资源。它需要
13、具有适当的内存，并具有连网功能。客户机应该具有较强的应用开发功能、直观友好的用户界面和高效的处理能力。v服务器平台服务器平台 服务器平台必须是多用户计算机系统。可以是服务器、工作站、支持对称多处理器的超级服务器，也可以是小型、中型或大型计算机。8.3.3 客户客户/服务器结构的组成（续）服务器结构的组成（续）v连接支持连接支持 处于客户与服务器之间，负责透明地连接客户与服务器，完成数据通信功能。这些计算机通过网络连接起来成为一个互相协作的系统。它们在同一个网络上协同工作以完成一项任务，是把用户接口、事务处理、数据管理等功能恰当地进行划分的一整套方法。C/S涉及的软件方面就是把原来运行在大中型、
14、超小型机上的大型软件进行适当的划分，在客户机和服务器之间进行合理分配。使应用程序中数据的存取对用户透明。8.3.3 客户客户/服务器结构的组成（续）服务器结构的组成（续）8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.3.1 客户客户/服务器的工作模式服务器的工作模式 8.3.2客户客户/服务器的主要技术特征服务器的主要技术特征 8.3.3客户客户/服务器结构的组成服务器结构的组成 8.3.4客户客户/服务器结构中的服务器类型服务器结构中的服务器类型 8.3.4客户/服务器中的服务器类型中的服务器类型v根据提供服务的类型即服务器的种类有文件服务器、数据库服务器、应用服务器；在Inter
15、net 和Intranet环境下还有Web服务器、邮件服务器等。文件服务器文件服务器：仿大中型机对文件共享的管理机制，实现用户账户管理，对用户口令、合法身份验证、用户的文件存取权限的管理，和共享文件的并发控制等。网络中不同用户可以存取文件服务器中的共享文件。数据库服务器：数据库服务器：安装和执行DBMS功能的服务器。Web服务器服务器：在Internet和Intranet环境下存储和管理HTML和XML页面的服务器。邮件服务器邮件服务器：在Internet和Intranet环境下存储和管理电子邮件的服务器。第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1 学习目标学习
16、目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.6 小结小结8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统v客户/服务器结构的数据库系统就是把原来主机环境下的DBMS功能和应用系统功能在客户/服务器这种新的计算模式下进行合理的分布，在客户机和服务器之间作适当的配置。8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分服务器数据库系统的功能划分 8.4.2
17、 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例 8.4.3 客户客户/服务器数据库系统优点服务器数据库系统优点 8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分服务器数据库系统的功能划分v一个数据库应用系统可以划分为以下几个逻辑功能，如图8.5所示。用户界面（User Interface）应用逻辑（Application Logic）事务逻辑（Transaction Logic 数据存取（Data Access）8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分（续）服务器数据库系统的功能划分（续）用户界面应用逻辑 用户界面应用逻辑 事务逻辑数据存取 客户端服务器图8.5 客户/服务器结构
18、的数据库系统的逻辑功能划分 v 客户/服务器结构的数据库管理系统，通常是把事务逻辑、数据存取放在服务器一端，把用户界面、应用逻辑放在客户端。v 用户界面、应用逻辑通常用若干工具软件来支持实现v 事务逻辑：指事务管理，包括事务定义、完整性定义、安全保密定义、完整性检查、安全性控制、事务并发控制和故障恢复等。数据存取包括数据存储、组织、存取方法、存取路径的实现和维护。事务逻辑和数据存取是RDBMS核心层的主要功能。v 客户/服务器结构的数据库软件产品，把网络环境中的软件划分为三个部分:客户端软件 服务器端软件 接口软件。8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分（续）服务器数据库系统的功能划
19、分（续）8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分服务器数据库系统的功能划分 8.4.2 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例 8.4.3 客户客户/服务器数据库系统优点服务器数据库系统优点 8.4.2 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例某学校研究生院建立了一个网络环境下的信息系统，网络中配置了一台数据库服务器和多台客户机。数据库服务器是一台高档服务器，上面安装了SQL Server 2000数据库管理系统。客户机分别安装各个处室的业务系统，如图8.6所示。数据库服务器上创建了为所有客户共享的研
20、究生数据库，其中存放的主要信息有：全校研究生，包括硕士生、博士生、博士后的信息。全校研究生的培养信息，包括培养方案、课程情况。研究生的招生信息，包括招生简章、考试科目、报名人员、录取情况等。在职研究生信息。全校硕士生导师和博士生导师的信息。业务处室客户机的主要功能：招生处有5台，安装招生处理系统；报考人员考试成绩处理系统；录取人员管理系统等；招生情况查询系统（供报考人员查询用，2台）。培养处有2台，安装在校研究生学籍学位管理系统等。博士后流动站管理处有2台，安装博士后流动站和博士后人员管理系统。在职研究生处有2台，安装在职研究生管理系统。研究生院领导有2台，安装研究生院信息查询和分析系统。研究
21、生院办公室有2台，安装研究生院办公自动化系统，其他客户机除供报考人员查询用的2台以外都安装了办公自动化系统中的部分子系统（会议系统、电子邮件系统、公文系统）供研究生院全体教员使用。8.4.2 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例(续续)招生情况查询院办局域网局域网123招生处培养处院长副院长博士后流动站管理在职研究生管理处数据库服务器研究生数据库图8.6 研究生院的客户服务器数据库系统示例 8.4.2 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例(续续)8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.4.1 客户客户/服务器数据库系统的功能划分服务器数据
22、库系统的功能划分 8.4.2 客户客户/服务器数据库系统实例服务器数据库系统实例 8.4.3 客户客户/服务器数据库系统优点服务器数据库系统优点 8.4.3 客户客户/服务器数据库系统优点服务器数据库系统优点v 客户/服务器结构的数据库系统充分发挥了客户机的功能和处理能力。CPU 密集型应用能够充分利用客户端的处理能力以及客户端的自治性来减少服务器的负载。把数据处理的应用逻辑从数据库服务器上分离出来减轻了服务器的负担，扩大了服务器的数据共享规模和事务处理能力。v 客户/服务器结构的数据库系统容易扩充、灵活性和可扩展性好。第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1
23、 学习目标学习目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器的一般概念服务器的一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.6 小结小结8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.5.1 两层客户服务器结构的局限性两层客户服务器结构的局限性 8.5.2 三（多）层体系结构三（多）层体系结构 8.5.1 两层客户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性v客户服务器结构是一个简单的两层模型，即一端是客户，另一端是服务器。该结构最大的优点在于结构简单，开发和运行的环境也简单。但是任何事物都是
24、一分为二的，这种结构也有其局限性。8.5.1 两层客户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性(续续)由于两层模型中业务的处理逻辑主要在客户机上执行，所有客户机都要安装应用程序和相应的支持工具。对于大型的信息系统，不仅客户机的个数很多（数百、数千个）而且客户端的应用复杂，因此客户端越来越庞大，人们称之为胖客户（Fat client）。v两层客户服务器结构的主要问题：服务器的负担问题服务器的负担问题 由于客户端和服务器端直接连接，服务器将消耗部分系统资源忙于处理与客户端的连接工作。当存在大量客户端数据请求时，服务器有限的系统资源将被用于频繁地与客户端之间进行连接，从而降低了对数据库请求的存
25、取效率。客户端数据请求堆积的直接后果将导致系统整体运行效率的大幅降低。8.5.1 两层客户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性(续续)客户端负担问题客户端负担问题 两层模型中业务逻辑放在客户端。在企业级信息系统中业务逻辑复杂，要求客户机具有完成这些计算任务的强大功能，客户机的性能成为制约系统性能的因素，只有提高客户机的性能才能满足业务要求。当系统规模较大，相同的应用程序要重复安装在多台客户机上，从总体来看，大大浪费了系统资源。8.5.1 两层客户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性(续续)系统的安装和维护工作量大系统的安装和维护工作量大 当系统规模达到数百甚至数千台客户机时
26、，在系统开发完成后，要为每一个客户机安装应用程序和相应的工具模块，安装与数据库的连接程序，并完成大量的系统配置工作，整个系统的安装繁杂，同时，这些客户机的硬件配置、操作系统又常常不同，要为每一个客户机安装应用程序，安装维护代价将十分巨大。为了适应用户不断变化的应用需求，客户端的应用程序需要不断更新，在这种更新的过程中，要求所有客户机上的软件也随之更新，系统维护的工作量大，相应的版本控制也很困难。随着应用程序业务逻辑复杂性的增大，要求开发人员能充分利用原有模块，在此基础上快速、稳定地进行二次继承、包装生成新模块来满足新的业务需求，在这种结构下二次开发工作的难度和成本也越来越高。8.5.1 两层客
27、户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性(续续)系统的安全性差系统的安全性差 在两层结构下，大部分业务逻辑以代码的形式分散安装在部门的各个用户所在地（客户机），这样企业的业务机密就容易被泄露。每台客户机都可以对服务器上的数据进行直接操作，容易产生漏洞。随着用户数量的增加，不仅业务逻辑的维护成本越来越高，而且应用程序系统的安全保密性愈发难以控制。8.5.1 两层客户两层客户/服务器结构的局限性服务器结构的局限性(续续)8.5 三（多）层结构三（多）层结构 8.5.1 两层客户服务器结构的局限性两层客户服务器结构的局限性 8.5.2 三（多）层体系结构三（多）层体系结构 8.5.2 三（多
28、）层体系结构三（多）层体系结构v三层结构将数据处理过程分为三部分；第一层是界面层，提供用户与系统的访问界面。第二层是业务逻辑层，负责业务逻辑的实现，也是界面层和数据层的桥梁，它响应界面层的用户请求，从数据层提取数据，执行业务处理，并将必要的数据传送给界面层展示给用户。第三层是数据（库）层，负责数据的存储、存取、查询优化、事务管理、数据完整性和安全性控制、故障恢复等。8.5.2 三三(多多)层体系结构（续）层体系结构（续）v由于业务逻辑被提取到应用服务器，大大降低了客户端负担，因此也称为“瘦客户”（thin client）结构。图8.7 三层结构的数据库系统的逻辑功能划分 应用服务器数据库服务器
29、数据库数据库客户机.8.5.2 三（多）层体系结构（续）三（多）层体系结构（续）v三层结构在传统的两层结构的基础上增加了应用（业务）逻辑层，将应用逻辑单独进行处理，从而使得用户界面层与应用逻辑层分层而立，两者之间的通信协议可由系统自行定义。通过这样的结构设计，应用逻辑被所有用户共享，这是三层结构与两层结构系统之间最大的区别。v 三层结构的优越性 降低了信息系统开发和维护的成本降低了信息系统开发和维护的成本 三层结构将表示部分和业务逻辑部分按照客户界面层和应用服务器相分离，客户端和应用服务器、应用服务器和数据库服务器之间的通信、异构平台之间的数据交换等都可以通过中间件或者相关程序来实现；大大提高
30、了系统模块的可复用性，提高了开发效率，缩短了开发周期，降低了成本。安全性强安全性强 三层结构的系统可以把企业中关键性的业务逻辑放在应用服务器上进行集中管理，而不是由客户机直接进行存取，因而增强了系统的安全性。扩展性好扩展性好 由于系统模块程度的提高，使得系统可扩展性好。前瞻性好前瞻性好 采用三层结构的系统可以较为方便地向Web应用方向拓展。8.5.2 三（多）层体系结构（续）三（多）层体系结构（续）v随着Internet技术的发展，出现了浏览器/服务器（Browser/Server，为B/S）结构。客户端进一步变小。在浏览器后面可以有多层多种服务器，例如Web服务器、应用服务器、数据库服务器等
31、。8.5.2 三（多）层体系结构（续）三（多）层体系结构（续）v浏览器/服务器多层结构的优点 客户端的任何计算机只要安装了浏览器就可以访问应用程序。浏览器的界面是统一的，广大用户容易掌握，从而大大减少了培训时间与费用。客户端的硬件与操作系统具有更长的使用寿命，因为它们只要能够支持浏览器软件即可，而浏览器软件比原来的用户界面和应用模块要小得多。由于应用系统的维护与升级工作都是在服务器上执行，因此不必安装、维护或升级客户端应用代码。大大减少了系统开发和维护代价。这种结构能够支持数万甚至更多的用户。8.5.2 三（多）层体系结构（续）三（多）层体系结构（续）Web服务器数据库服务器数据库数据库浏览器
32、应用服务器应用服务器浏览器图8.8多层结构示意图 8.5.2 三（多）层体系结构（续）三（多）层体系结构（续）.第第8章章 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.1 学习目标学习目标8.2 数据库系统体系结构概述数据库系统体系结构概述 8.3 客户客户/服务器一般概念服务器一般概念 8.4 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 8.5 两层与三（多）层结构两层与三（多）层结构 8.6 小结小结8.6 小结小结v数据库系统的结构变化n主/从式结构n分布式结构n客户/服务器结构：在Internet环境下，客户/服务器结构得到了广泛的应用。v客户/服务器是一种
33、计算模式。它将一项应用分解为多个任务，多任务之间存在多种交互关系，即“服务请求/服务响应”关系。客户端发出服务请求，服务器端给予服务响应。8.6 小结（续）小结（续）v 常见的服务器 文件服务器 电子邮件服务器 Web服务器 应用服务器 数据库服务器。v 早期的客户/服务器 两层结构 客户：客户端负责界面展示和应用逻辑处理。服务器：服务器端运行DBMS。8.6 小结（续）小结（续）vWeb环境下的两层客户/服务器结构 通用的浏览器作为客户端。Web服务器和数据库服务器作为服务器端。v三层客户/服务器结构 在两层结构的基础上，引入了一个中间层，即应用服务器层。下课了。下课了。追求追求休息一会儿。休息一会儿。
