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2、信息系统的拓扑结构设计信息系统的拓扑结构设计信息系统的拓扑结构是指由若干结点和结点的联系所构成的信息系统的物理框架。信息系统的拓扑结构设计需要确定信息系统的结点以及结点的联系，包括结点的作用和类型。3信息资源结构设计信息资源结构设计信息资源是信息系统的重要要素，信息资源结构是信息系统体系结构的重要组成部分。信息资源结构设计需要考虑信息资源的存储结构和信息资源的分布结构。4信息系统的体系结构模式设计信息系统的体系结构模式设计信息系统的体系结构模式有集中模式、文件服务器模式、客户机/服务器模式、浏览器/服务器模式和应用服务器模式等。信息系统的体系结构模式设计就是根据实际需要确定信息系统的体系结构模
3、式。5信息系统的软件架构设计信息系统的软件架构设计在信息系统的体系结构中，软件架构是软件的各子系统按照确定的关系构成的逻辑框架。信息系统的软件架构设计需要把信息系统的软件分解成多个子系统，并确定各子系统及其相互关系。8.2信息系统的基础设施设计信息系统的基础设施设计8.2.1网络设计网络设计网络是信息系统的主要支撑平台。网络设计主要包括网络结构设计和网络详细设计两部分内容。1.网络结构设计网络结构设计网络结构设计的主要任务是根据信息系统对网络的需求，设计出能够满足信息系统需要，结构合理、易于扩充、性能价格比高的网络总体结构。网络总体结构可以采用单级、二级和多级结构。1)单级结构对于规模较小
4、、地域相对集中的小型系统可采用单级网络结构。单级结构一般采用一个小型局域网，各部分之间可以采用集线器、网桥连接，如果在局域网中还有异构网络，则可以采用网关。图8.1是一个单级网络结构的例子。图8.1单级网络结构2)二级结构对于分布地域范围较广、管理复杂的中型系统，可以采用二级网络结构。二级网络结构一般由高速主干网和多个局域网构成。主干网可以选择FDDI、交换网、TAM或快速以太网等技术。3)多级结构对于跨地区、跨省、跨国的大型或超大型信息系统，则需要采用多级网络结构。在多级网络结构中，一般顶层采用社会公用网或专用广域网，二级和三级则为骨干网和主干网，最下一级为局域网。2.网络详细设计网络详细
5、设计网络详细设计包括网络结点设计、网络设备选型、网络布线设计、网络操作系统选择、网络管理设计等内容。1)网络结点设计网络结点设计指通过网络需求分析，详细确定每一个网络结点的具体位置、设备类型和连网设备，并绘制出网络结点分布图，以便根据网络结点分布图进行设备选型和网络布线设计。2)网络设备选型需要详细确定整个网络系统所需要的服务器、路由器、集线器、网关、网桥、网卡、网线等网络设备。还需要根据网络的功能和性能需求，确定各个网络设备的性能指标。例如，服务器需求多大存储容量、多高速度，根据系统的安全性、可靠性要求确定是选择双服务器系统、磁盘镜像技术，还是采用单服务器。3)网络布线设计根据网络结点设计的
9、设备的设计物理设备的设计是指根据信息系统的设计要求，确定信息系统支撑平台中的物理设备方案。所设计的物理设备方案在能够充分满足信息系统功能需要的前提下，还应该满足信息系统的效率、可靠性、安全性和适应性等性能要求，并具有较高的性能价格比。8.2.3操作系统操作系统操作系统是计算机系统中最重要的系统软件。目前主要的操作系统有UNIX、WindowsNT、OS/2、Macintosh等。在微机上运行的桌面操作系统有Windows2000、WindowsXP、Linux等。这些操作系统各有其适应面和优缺点，应根据需要进行选择。8.2.4支撑软件支撑软件支撑软件是协助人们开发和维护软件的工具和环
10、境软件。编辑程序、数据库系统、集成开发环境等都属于支撑软件。支撑软件主要包括以下几个方面。1)数据库管理系统(DBMS)在数据库服务器上的DBMS对数据库实施集中管理，可以并发地处理多个客户机发来的数据处理请求。常见的数据库管理系统有SQL-Server、Oralce、Sybase、Informix、DB2等，开发人员可以根据实际需要进行选择。2)客户端开发软件客户端开发软件十分丰富，系统开发人员可以根据设计需要进行选择。常见的客户端开发软件有PowerBuilder、VisualBasic、C#、Delphi、VisualFoxpro、Java等。3)中间件协议和软件软件系统设计需要确定
11、的中间件有数据库中间件和事务处理中间件。通过数据库中间件允许客户在异构数据库上调用基于SQL的服务。数据库中间件有ODBC、DRDA、IDAPI、RDA、ORACLE-GLUE等。事务处理中间件允许客户在多个事务服务器上调用服务。事务处理监视器允许不同的服务器控制其本地资源，并在需要访问本地资源时与其它事务处理监视器进行合作。事务处理监视器保证服务器内和服务器之间的所有活动的完整性。这方面的标准包括TUXEDO的ATMI、ENCINA的RPC和X/Open的TXRPC等。8.2.5CASE平台平台采用CASE(计算机辅助软件工程)开发环境可以保证信息系统开发质量，提高开发效率，保证文档的一致
12、性，减轻开发人员的工作负担。CASE平台与所支持的系统开发方法有直接关系，有支持结构化方法的CASE、支持原型化方法的CASE、支持OO方法的CASE和支持多种方法的综合CASE环境。开发小组应该根据所采用的开发方法选择合适的CASE环境。8.3信息系统的拓扑结构设计信息系统的拓扑结构设计信息系统的拓扑结构是指由若干结点和结点的联系所构成的信息系统的物理框架。结点是信息系统中在逻辑分布上相对独立的物理实体。一个结点一般包括一台独立的计算机和外围设备。结点可以是人机交互的客户机，也可以是承担业务管理、数据库管理或Web管理的服务器。信息系统的拓扑结构设计需要确定信息系统的结点以及结点的联系。结
13、点是根据应用需要设置的。在一个地域分布的业务领域中，业务处理将聚集在一些相对集中的业务处理点上。例如，在一个大型企业中，职能科室的各个工作岗位就是该企业的业务处理点。一个大型商场中的销售台、收款台、会计室、采购室就是该商场的业务处理点。考虑结点设置的同时要考虑结点的作用和类型。结点的作用根据需要而定，例如“图书销售”、“书目管理”、“数据库管理”等就是书务系统中几个结点的作用。结点的类型一般需要根据采用的体系结构模式而定，例如，客户机/服务器模式中的结点就有客户机和服务器两种类型，而采用应用服务器模式的系统中，结点可以分为客户机、应用服务器和数据库服务器几种类型。图8.3是某书店书务系统的拓扑
15、种最普遍的存储方式。采用数据库存储结构需要对信息资源的存储组织进行概念设计、逻辑设计和物理设计。概念设计是从业务领域中提取要作为数据库存储的业务实体，通过概念设计来确定这些业务实体之间的相互关系。逻辑设计则是把概念设计的结果转变为确定的数据模式。物理设计则是设计具体的数据库表。采用数据库存储结构还需要确定要选择的数据模型和数据库管理系统。数据模型有网络模型、层次模型、关系模型和对象模型等，目前最为成熟的是关系模型。数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用户对数据库中的数据的任何操作，包括数据库定义、数据查询、数据维护、数据库运行控制等都是在DBMS管理下进行的，
19、务信息存放在财务处，产业信息存放在产业处，资产和设备信息存放在国有资产处，文件和办公信息存放在办公室，人事劳资信息存放在人事处，党务信息存放在组织部、宣传部等。这些信息资源通过信息逻辑通道连通。图8.4某大学信息资源分布结构8.5信息系统体系结构模式的设计信息系统体系结构模式的设计1.集中模式设计集中模式设计由于信息系统的应用是分布的，因此集中模式并不适用信息系统体系结构，现在开发的信息系统大多已不再采用集中模式。但有些信息系统仍然采用分时式计算机系统作为信息系统的主机设备，系统的资源被集中放置在中心机中，用户通过本地或远程终端访问系统，这些系统的体系结构模式仍然采用集中模式。如果信息系
20、统属于单一的事务处理系统，例如工资发放、质量检测、税务征收等，这样的应用一般用一台计算机构成一个简单系统，其体系结构模式也属于集中模式。2.客户机客户机/服务器模式设计服务器模式设计客户机/服务器模式是目前应用较多的一种系统体系结构模式，被广泛应用在各种类型的信息系统和软件系统之中。如果系统具有以下特征，可考虑选择客户机/服务器模式。(1)系统的应用是分布的。(2)系统的拓扑结构具有多个结点，其中有些是具体的客户应用结点，还有系统处理和资源结点。(3)系统各结点具有明确的任务分工，大部分结点直接面向客户服务，部分结点提供业务处理、事务处理和数据管理服务。(4)不需要通过互联网进行信息的交互。客
21、户机/服务器模式可以由两层扩展为三层或多层的应用服务器模式，除了客户层、服务器层之外，中间独立出业务层以承担业务逻辑处理。3.浏览机浏览机/服务器模式设计服务器模式设计浏览器/服务器模式是为了适应Interent的应用需要而出现的一种体系结构模式，它分为表示层、处理层和数据层三层结构。如果系统具有以下特征，可选择采用浏览器/服务器模式。(1)系统的应用是分布的。(2)系统的拓扑结构具有多个结点，其中有些是具体的客户应用结点，还有系统处理和资源结点。(3)系统需要通过互联网进行信息的交互，并且采用Web模式。4.混合模式设计混合模式设计目前，许多信息系统由于结构的复杂性和应用的多样性，在体系结构
22、模式设计上常采用多种体系结构模式并存的混合结构模式。可以采取集中式与客户机/服务器模式混合使用的方式，也可以采取客户机/服务器与浏览器/服务器模式混合使用等多种混合模式。8.6信息系统的软件架构设计信息系统的软件架构设计8.6.1软件架构设计的依据和原则软件架构设计的依据和原则1软件架构设计的依据软件架构设计的依据软件架构设计的依据是在需求分析中确定的信息系统需求结构。在软件架构设计的开始，可以直接把信息系统需求结构作为初步软件架构，把信息系统需求结构中的需求单元作为软件架构中的子系统。然后在初步软件架构的基础上，通过对各个子系统的分解和优化，确定出最终的信息系统软件架构。2子系统的划分原
23、则子系统的划分原则在软件架构中的不同位置，子系统具有不同的抽象度。顶层子系统的抽象度最高，越往下层，抽象度越低。确定软件架构的过程就是从顶层子系统开始，逐层对子系统进行分解，直到分解到底层子系统为止。判断是否达到底层子系统有以下几个准则：(1)底层子系统支持一个具体并简单的业务过程的用例。底层子系统应该支持一个具体的业务过程。如果业务还比较复杂就需要对这个业务进行分解，直到业务清楚、简单为止。(2)底层子系统支持一个具体使用者的功能。一个底层子系统不要支持多个使用者，如果发现一个子系统所提供的功能可能被多个使用者所使用，则需要对其进行分解。(3)底层子系统应该具有较强的内聚性。如果用例之间具有
24、泛化、关联等关系，则将这些用例尽量地放到一个子系统中。8.6.2软件架构设计过程软件架构设计过程软件架构设计是在信息系统需求结构的基础上，考虑到软件的系统性能、拓扑结构、体系结构模式等，经过分解和细化，确定软件架构的工作。软件的初步架构来自于需求分析阶段确定的信息系统需求结构。软件架构设计需要做以下几方面的工作：(1)由信息系统需求结构得到初步软件架构。(2)根据业务逻辑需求对子系统进行分解和细化。(3)在满足业务逻辑的基础上考虑系统逻辑。(4)确定在信息系统拓扑结构的不同结点的软件架构。下面我们以书务系统为例，讨论软件架构设计过程。1初步软件架构初步软件架构首先把在需求分析阶段得到的信息系
25、统需求结构作为初步的软件架构。图8.5是从图7.3导出的书务系统的信息系统需求结构，把它作为初步的软件架构。图8.5由书务系统的需求结构得到的初步软件架构2子系统分解和细化子系统分解和细化初步软件架构比较粗糙，需要进行分解和细化。从顶层子系统开始，逐层对子系统进行分解，直到分解到底层子系统为止。可以按照前面介绍的子系统分解原则从上到下逐层对子系统进行分解。例如，在“书目管理”用例图中，“书目管理”功能被分解为“编辑书目”、“查询书目”和“图书类别管理”三个子功能。根据子系统的分解原则，子系统应该支持一个简单的业务过程的用例，因此，需要把“书目管理”子系统分解为图8.6所示的“编辑书目”、“查
26、询书目”和“图书类别管理”三个子系统。图8.6书目管理子系统的分解同样的道理，根据架存管理的用例图，可以把架存管理分解为图8.7所示的进书处理、盘架处理、报损处理、架存处理和架存查询五个子系统。图8.7架存管理子系统的分解如果软件架构中的子系统还比较复杂，可以对它进一步分解。经过分解和细化，得出能够满足业务逻辑需要的书务系统软件架构，见图8.8。图8.8满足业务逻辑需要的书务系统软件结构3考虑系统逻辑考虑系统逻辑作为一个完整的信息系统的软件架构，除了考虑业务逻辑之外，还需要考虑系统设置、备份、系统维护等系统功能逻辑，并需要在软件架构中体现出来。图8.9是考虑了系统处理逻辑之后得出的书务系
27、统软件架构。图8.9考虑了系统逻辑之后的书务系统软件结构4信息系统拓扑结构结点分布设计信息系统拓扑结构结点分布设计信息系统根据其拓扑结构划分成不同的结点之后，软件的各子系统也需要分布到不同的结点上面。把子系统分配到各拓扑结点时，应该根据本结点的业务处理需要来分配，有些子系统可能只被分派到一个结点上，但有些子系统可能要分派到多个需要它的结点上面。在图8.3中把书务系统划分为书目管理、架存管理、售书管理、统计查询和系统管理五个结点，可以把软件架构中各个子系统分派到这些结点上去。图8.10描述了分配给书目管理结点的软件子系统，图8.11是分派给售书管理结点的子系统。图8.10书目管理结点上分派的软件子系统图8.11图书销售结点上分派的软件子系统5系统层和中间件层的软件结构设计系统层和中间件层的软件结构设计在软件架构中也需要确定系统层和中间件层的软件架构。在确定系统层和中间件层软件架构时，需要考虑选择的操作系统、中间件软件和开发平台。图8.12是书务系统的系统层和中间件层的软件结构。图8.12书务系统的系统层和中间件层的软件结构