数据库应用系统功能设计与实施

数据库应用系统（DBAS）功能设计指什么？如何实施？下图主要介绍了DBAS功能设计的三个步骤：总体设计、概要设计、详细设计，还包括了软件体系结构与设计过程和应用系统安全架构设计。

第四章

• 数据库应用系统功能设计是指根据DBAS生命周期模型，数据访问与处理设计、应用设计两条主线分别设计DBAS的总体结构、数据事务和应用软件。 与数据库概念模型设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段相对应，DBAS功能设计分为总体设计、概要设计、详细设计三个设计步骤。DBAS应用软件的设计遵循软件工程的基本原理，采用软件工程中常用的设计方法，如结构化设计方法和面向对象设计技术。 事务设计包括事务的概要设计和详细设计。事务概要设计从需求分析阶段得到的数据流图或事务规范出发，关注与目标DBMS和具体事务实现机制无关的事务处理逻辑，设计结果具有较好的适用性；事务详细设计是在选定的目标DBMS平台环境下，采用DBMS和高级程序设计语言提供的事务实现机制，设计事务在DBMS中的具体实现方法。 人机界面设计是DBAS功能设计的一个重要方面，可以采用原型迭代设计法。
• 软件体系结构与设计过程
  • 软件架构（软件体系结构）
    • 构件
      • 组成系统的具有一定独立功能的不同粒度的程序模块，独立程序或软件子系统，是组成软件的系统元素
    • 连接件
      • 将不同的构件连接起来，表示了构件间的相互作用
    • 约束
      • 一般为对象连接时的规则
  • 软件设计过程
    • 软件开发包括设计、实现、测试三个环节 设计（概要设计、详细设计）（总体结构设计、系统的过程设计、系统的数据设计） 设计原则：设计应与软件需求保持一致，设计的软件结构应支持模块化、信息隐藏、抽象与逐步求精等。
    • 概要设计
      • 建立软件系统的总体结构和模块化间的关系，定义各功能模块的接口，设计全局数据库或数据结构，规定设计约束，制定测试计划
    • 详细设计
      • 是细化概要设计设计产生的功能模块，形成可编程的程序模块，用某种过程设计语言（PDL设计程序模块的内部细节）
    • 关于软件的总体设计
      • 层次结构：系统—子系统—模块—子模块。软件系统的系统元素（子系统、模块、子模块）。
• DBAS的总体设计
  • 体系结构设计
    • B/S与C/S各有千秋。在适用Ｉnternet、维护工作量等方面，B/S比C/S要强得多；但在运行速度、数据安全、人机交互等方面，B/S远不如C/S。对于以浏览为主、录入简单的应用程序，B/S技术有很大的优势；而对于交互复杂的企业级ERP应用，B/S则很难胜任。
    • 客户服务体系结构（C/S）结构
      • 网络环境下主流的数据库应用系统体系结构
      • DBAS数据管理和数据处理功能被分解并分布在客户端和数据库服务器上
      • 数据库服务器可以为多个客户端应用提供共享的数据管理功能，避免了为每一个新的应用单独开发对应的服务器端数据管理功能，提高了应用程序相对于数据库的独立性，也减少了应用程序的开发和维护代价。
      • 客户端应用可以通过网络访问多个不同数据源。
      • 客户端除了完成人机交互功能外，还需要完成面向应用的数据处理功能，负荷较重，属于典型的“胖客户端”。
    • 浏览器/服务器（B/S）结构
      • 一种互联网环境下的新型数据库应用系统结构。其特点是
      • 表示层位于客户端，由Web浏览器实现。属于典型的“瘦客户端”。
      • 功能层位于Web应用服务器，实现面向具体应用领域的业务规则。
      • 数据层位于数据库服务器，通过DBMS完成具体的数据存储和数据存取等数据管理功能。
  • 软件总体设计
    • 包括操作系统、数据库管理系统、开发环境、中间件和应用软件。应用软件（数据库事务、应用程序），从需求分析阶段得到的数据流图、事务规范和业务规则需求分析结果出发，应用软件总体设计得到的系统总体结构和分层模块结构可以用模块结构图表示。模块结构图由模块、调用、数据、控制和转接五种基本符号组成。
    • 操作系统
    • 数据库管理系统
    • 开发环境
    • 中间件
    • 应用软件
      • 数据库事务
      • 应用程序
  • 软硬件选型与配置设计
    • 网络及网络设备选型
    • 数据存储设备及备份方案制定
    • 应用服务器、Web服务器选型
    • 确定系统终端软件环境
    • 确定软件平台及开发语言、工具
    • 系统中间件及第三方软件选型
    • 考虑因素
      • 数据规模
      • 系统性能
      • 安全可靠性
      • 用户需求
      • 项目预算情况
  • 业务规则初步设计
• DBAS概要设计
  • 原则
    • 逐步求精
    • 模块化
    • 信息隐藏
    • 功能细化
  • 层次
    • 表示层
      • 主要进行人机界面设计
    • 业务逻辑层
      • 主任务是梳理D BAS的各项业务活动，将其表示为各种系统构件。业务逻辑层是DBAS的重要组成部分，它承载了数据访问层与用户界面层的桥梁作用，DBAS的核心业务逻辑均在本层予以实现。
      • 内容
        • 结构
        • 行为
        • 数据
        • 接口
        • 故障处理
        • 安全设计
        • 系统维护与保障
      • 原则
        • 高内聚和低耦合
    • 数据访问层
      • 主要任务就是针对DBAS的数据处理需求设计用于操作数据库的各类事务。
    • 数据持久层
• DBAS功能详细设计
  • 表示层详细设计
    • 人机界面的设计与用户感知密切相关，最好采用原型迭代法。 原型迭代法步骤：1 初步设计 2 用户界面细节设计 3 原型设计与改进
  • 业务逻辑层详细设计
• 应用系统安全架构设计
  • 数据安全设计
    • 安全性保护
      • 用户身份鉴别
      • 权限控制
      • 视图机制
    • 完整性保护
      • 数据的正确性、一致性和相容性。防止合法用户使用数据库时向数据库中加入不合语义的数据。完整性约束条件作用对象：列、元组、关系。
    • 并发控制
      • 封锁技术。在某一时间内禁止某用户对数据对象做某种操作以避免产生数据不一致的问题。 排他锁x锁 共享锁s锁
      • 避免死锁
        • 按同一顺序访问资源
        • 避免事务中的用户交互
        • 采用小事务模式，尽量缩短事务的长度，减少占有锁的时间
        • 尽量使用记录级别的锁，少用表级别的锁
        • 使用绑定连接，使同一应用程序所打开的两个或多个连接可以相互合作。
    • 数据库的备份与恢复
      • 数据库的备份与恢复：恢复的基本原理就是数据库中任何一部分数据可以利用存储在系统其他存储器上的冗余数据（备份）来重建。
      • 双机热备：指基于方式的服务器热备。数据同时往两台或多台服务器写，或者使用一个共享的存储设备。
      • 数据转储（数据备份）
      • 数据加密存储
    • 数据加密传输
      • 数字安全证书
      • 对称密钥加密
      • 数字签名
      • 数字信封
  • 环境安全设计
    • 漏洞与补丁
    • 计算机病毒防护
    • 网络环境安全
    • 物理环境安全
  • 制度安全设计
• 主题
  • DBAS实施
    • 创建数据库
      • 需要考虑
        • 初始空间大小
        • 数据库增量大小
        • 访问性能
    • 数据装载
      • 筛选数据
      • 转换数据格式
      • 输入数据
      • 校验数据
    • 编写和调试应用程序
    • 数据库系统试运行
• 主题