计算机工程与应用2003.l8概述大型管理信息系统是个极其复杂的系统，对应的体系结构也很复杂，因此系统体系结构的设计是管理信息系统模块设计方案的中心内容之一，是各方面因素的集中体现，也是系统成败的关键。应用结构设计一个设计良好的系统一般就有如图大型管理信息系统应用结构设计时考虑的系统特点为：（l）保证信息模型和业务模型的贯彻；（2）不妨碍面向直接用户业务功能的实现和用户端的灵活配置，能支持移动终端；（3）良好的安全保障；（4）系统的稳定性，最主要的是数据结构的稳定性。（5）良好的兼容能力、接口能力和扩充能力。由条件2，能确定瘦客户端模式，只有瘦客户端模式才能够达到用户端的灵活配置并支持移动终端。选择瘦客户端模式后，不能指望一个瘦客户端能完成其他需求。另外，为保证数据层的有机性、一致性和稳定能力，必须将数据逻辑与数据存储分开。根据以上分析，大型系统采用如图应用体系结构示意图“应用界面”和“WEB客户”构成系统的客户层，“数据库系大型管理信息系统体系结构设计（中国人民信息工程大学计算机与网络攻防系，郑州450002）E-maiI：论文首先阐述大型管理信息系统采取的应用体系结构，然后分析对应的数据分布、功能实现方式及系统软、硬件结构，以期为大家在设计大型管理信息系统体系结构时提供参考依据。关键词管理信息系统体系结构多层结构网络安全文章编号l002-833l-（2003）l8-02l5-04文献标识码中图分类号TP3llLarge-scaleManagementInformationsytemArchitectureDeignChuBeibei（nformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450002）Abtract：ThisthesisfirstdiscussesappropriatesystemarchitectureIargescaIemanagementinformationsystem，foIIoweddatadistrubution，functionsimpIementation，asweIIsystemsoftwarehardwareIayout.~opefuIIypaperwiIIaidIargescaIemanagementinformationsystem.Keyword：Managementnformation，systemarchitecture，muIti_Iayeredarchitecture，networksecurity基金项目：国家自然科学基金课题（编号：60003002）作者简介：楚蓓蓓（l970-），女，硕士，主要研究领域是计算机软件。2l52003.18计算机工程与应用统”和“文件系统”构成系统的数据管理层。“存储支持层”、“核心业务层”、“子系统业务层”和“业务控制层”构成应用服务层。2.1客户层客户层提供完整的人机应用界面，实现因人而异的个性化人机交互操作。客户层解决系统的输入和输出，实现数据采集、指令输入、外设管理和使用、资料的显示和打印等功能。具有接受业务控制层的约束，依据用户不同的要求提供特定的应用界面组合的能力。WEB服务提供以查询和统计为主的WEB发布服务，利用互联网提供全面的信息查询和统计。WEB服务接受业务控制层的支持和约束，实现有限制的服务。由于客户层采用瘦客户端方式，能支持嵌入式设备，如手机、手持终端、车载设备等。这样做才能够有效适应现代办公灵活移动特性。2.2业务控制层业务控制层实现作业流控制，权限控制，优先级控制。作业流控制能够把来自应用层的服务请求转化为一系列业务作业，利用业务层的服务完成应用请求。通过权衡业务的实时要求和重要性、相关性等因素给出业务的优先级，以获得理想的应用满意度。权限控制应该能够全面支持用户认证和授权体系，能够配合安全体系的访问控制逻辑，依据用户的职务、职级、辖区、特权等信息分配相应的业务，拒绝额外的业务请求。2.3子系统业务层子系统业务层体现了管理信息系统的业务逻辑。子系统业务层以具体的业务分布成多个业务子系统，各子系统的业务由多个业务单元组成，接受业务控制层的调度，实现用户与所司业务的映射。通过核心业务层的实例，子系统业务层实现具体业务逻辑与抽象的核心业务的衔接，用以核心业务为主线的业务逻辑处理过程实现庞杂的具体业务。2.4核心业务层和存储支持层在使用关系数据库作为数据管理工具的情况下，实现面向对象分析成果的模式为：（1）关系数据库以关系表和记录的方式存储对象属性和对象联系；（2）对象方法存储在程序模块中；（3）进行业务操作时，从上述静态存储位置读取对象方法和对象属性，达到了对象封装的完整性。为此在数据层之上设置核心业务层和存储支持层，以达到保持对象完整性的目的。具体实现如下：（1）核心业务层主要由公共业务构件组成，全面实现业务核心，并由此聚合业务体系的面向信息关联和互操作的业务信息处理。实现业务信息和业务过程的有机的处理和加工。（2）存储支持层提供了与数据库服务器、文件服务器间的交互支持，提供数据存储与业务对象的映射，通过这一层协助解决数据库在性能与访问平衡中的问题，实现数据库组织策略调整对业务系统的无关性。2.5系统管理模块系统管理模块贯穿各个层面，通过监督和干预各层的作业过程及资源分配，提供系统管理的功能，实现系统管理和维护目的。最重要的包含以下管理功能：用户管理；业务配置管理；版本控制；性能控制；容错、容灾计划；错误跟踪；审计。2.6与其他系统间接口模块该模块实现与其他子系统间的接口，全面实现资源共享、系统互连、安全认证等目标，向其他子系统提供数据共享、业务互操作、WEB浏览等互访功能。业务功能实现3.1推理过程功能是系统的内容，体系结构是系统的形式。功能实现是内容与形式的统一，是系统模块设计的主要目标。核心业务功能与体系结构的互动关系，是经过多次迭代逐步求精获得的。在系统框架方案中，应该确定系统的业务功能、信息模型和应用结构，这是对系统功能与结构的总构想，成为系统分析的出发点。在分析阶段，对于每个核心业务功能，按照UML的定义，称之为用例，绘制了包括执行者与用例描述的用例图，编写了脚本和事件流。通过相关业务功能事件流的分析，找出其中的共性和附加特性，确定用例之间的使用关系和扩充关系。对每个用例，根据事件流绘制顺序图、生成协作图，最终获得逻辑视图。逻辑视图将用例的事件流演化成为类之间顺序协作关系，将系统模块设计问题转化为类的设计问题。3.2事务处理功能的实现通过系统分析，对系统的每个事务处理功能用例进行刻画，获取与之对应的逻辑视图。它是相关控制类、边界类及实体类之间的顺序协作关系的各种模型。其中控制类封装了事务的应用逻辑，边界类封装了事务的界面处理，而实体类最终映射为核心业务对象模型。这种结构的优点之一是业务实体类复用性。以人为例，可 把业务用例大体归结为对于人、地址、户对象模型的访问。涉及 人、住址、户的属于其它子系统的用例，亦可授权访问。优点之 二是软件结构的稳定性，因为应用需求的变化不仅仅导致流程 的更改，还涉及应用逻辑，即控制类的修改；而业务对象是不变 的，能保持相对的稳定性。优点之三是安全性。业务是通过对 象访问数据库的，增强了数据库的安全。 3.3 数据存放原则 对复杂系统的数据量进行科学的分析，将数据科学、合理 地存放是总系统能否高效、稳定、满足实际在做的工作需要的关键。 数据库系统作为数据管理手段，从它的诞生开始，就主要 用于事务处理。经过数十年的发展，数据库系统已经能适应 保存大量日常业务数据的需求。但随着数据量的增加，必然导 致处理速度的下降。在大型、复杂信息系统中，业务系统的复杂 性、查询请求的多样性、统计分析的实时性和准确性，使得数据 库容量激增。数据存放与分布成为至关重要的问题。 数据库处理可以大致地划分为两大类：操作型处理和分析 型处理（或信息型处理）。操作型处理使业务数据处在一直在变化 的状态中，而分析型处理使用的是从一直在变化的动态数据中提 取的相对静止的静态信息。这种分离，划清了数据处理的分析 型环境与操作型环境之间的界限，从而由原来的以单一数据库 为中心的数据环境发展为一种新环境：体系化环境。 为了适应这一变化，改变海量数据带来的种种问题，在设 计时可根据实际的行政管理范围采取多级数据存放模式，例 如在一个覆盖全国的系统中，能够使用三级数据存放模式，即 地市级、省级、全国级，并将数据按分析型和操作型进行划分， 并可引入数据仓库技术。即操作型数据存放在关系数据库中， 216 计算机工程与应用 2003.18 而分析型数据存放在数据仓库中。如图 系统软、硬件配备系统软、硬件配备的依据是：在所设计系统的体系结构下， 有效满足各功能的需求。设计系统软、硬件的方法为：系统软、 硬件按照系统体系结构、数据分布进行映射分类；各系统软、硬 件配备的依据是功能需求和数据需求。 4.1 客户层 使用符合规定标准的客户机和客户操作系统。 4.2 中间应用层 中间应用层对应体系结构中的“业务控制层”、“子系统业 务层”、“核心业务层”和“存储支持层”。这部分映射到软、硬件 配置分为三个部分：权限控制、业务逻辑和消息传递。 （1）权限控制 对应软硬件配置包括： 应用安全平台软件：包括 CA 身份认证软件和资源权限管 理软件，能买成熟产品或开发。 硬件：CA 认证服务器和资源权限管理服务器。 （2）业务逻辑 业务逻辑采用的软件主要有两大类： 成熟的中间件产品。这里中间件指狭义的中间件，包括消 息传递中间件和更复杂的事务处理中间件。通过中间件提供的 接口，开发应用层业务模块。优点：成熟稳定、易于与消息传递 结合为一体。缺点：系统软件投资较大，缺乏通用性。 应用服务器产品。以 DCOM、JAVABEANS CORBA开发 分布式计算组件，插接到应用服务器上，构成业务逻辑。优点： 通用性较好，投资相对小。缺点：标准和产品都不统一，也不够 成熟。 业务逻辑映射到硬件是业务逻辑服务器，根据采用的方 式、标准、存放形式不同，对应的硬件服务器性能要求和数量也 不同。 （3）消息传递 消息传递包括： !节点分层应用，各层次之间以及层次内部的消息传递。 原有系统向目标系统过渡期间，原有系统和目标系统之 间的信息交互软件。 映射到软、硬件为信息交换软件和信息交换服务器。 （4）数据库层 数据库层存储大量的数据信息，对软硬件性能、系统稳定 性要求都很高。映射到软、硬件是数据库管理系统和数据库服 务器。成熟的数据库管理系统产品有 Oiace、SL SERVER、 Infoimx、DB2、Sybase （5）决策支持层决策支持层提供对外的数据查询、统计分析、趋势预测、决 策支持。软件为一些成熟的数据仓库软件产品，硬件为数据仓 库服务器。 以上仅给出了逻辑概念上的软、硬件配备方案，至于物理 上软、硬件的配置方案，不同的系统规模、数据量、经济情况选 择软、硬件也不同，如数据库服务、应用服务等可以共用一台服 务器，也可以分别有一台服务器，还可以每一个逻辑层次有 多台服务器。 （6）网络需求 对于采用中心数据库存放模式的，要求通过百兆网络连接 到客户端操作平台和应用服务器平台。对于采用分布式数据存 放模式的，能够最终靠 DDN、ISDN、拨号、磁盘传递等实时和非实 时方式连接到中心数据库，保证数据的及时更新。 网络安全设计网络系统的安全是与应用体系结构紧密相关的，网络安装 主要是指当用户利用互联网访问应用服务器和数据库服务器时 如何保证服务器的安全。 从各个层次的用途和安全性分析，需要非常保护的是数据 层，不能让用户直接访问。应用服务器层也有必要进行保护，需要 控制用户的访问。因此作者建议采用防火墙隔离三个层次，如