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摘要： 随着企业规模的不断扩大，各部门所需信息既相互交错，又相对独立。这就要求各部门所用的数据库既能高度自治地 工作，又能进行信息共享。本文主要介绍多DM3数据库系统间的信息共享机制。 不同DM3数据库系统间的信息共享通过协调器实现。所有这些被协调器连接在一起的数据库系统组成了一个联邦数据库。这样既能较好地满足企业的需要，也能在保证效率的前提下，提高数据的可用性。
关键词： DBMS 复制 联邦数据库
1.引言
随着经济的发展，企业的规模越来越大，其积累的信息也越来越多。存在着各部门所处理的信息多数只对本部门有效，仅有少数信息需给 其它 某些部门共享的问题。这种信息的分布性和独立性要求对所处理的数据进行分类，使各部门既能独立地处理本部门大多数数据，也使部门间能协调处理跨部门的事务。在这种情况下，对整个企业建立一个完全的紧密耦合的分布式数据库是很困难的，也是没必要的，特别是大型企业，这样的数据库的效率往往是很低的。
为解决这个问题，我们采用以下策略：每个部门使用一套紧密耦合的数据库系统，而在存在跨部门事务处理的数据库系统间用一个协调器联起来。这样就组成了一个横跨整个企业，各部门高度自治的联邦数据库系统。
DM2是由华中理工大学数据库多媒体技术研究所研制的数据库管理系统。它采用客户/服务器模型，客户机与服务器，服务器与服务器均通过网络互连，通过消息相互通讯，组成一个紧密耦合的分布式数据库系统。它的工作流程如下：客户机登录到一台服务器上，这台服务器便成为它的代理服务器;它接收来自客户机的消息，然后根据全局数据字典决定是自己独立完成该操作，还是与其它服务器协作处理这条消息，处理完成之后，再由代理服务器将处理结果返回给客户机。
而数据字典，作为记录数据库所有元数据的系统表，它向以上过程中提供各类有用的信息，引导它们向正确的方向运行，起着“指南针”的作用。它分为局部数据字典和全局数据字典。其中，局部数据字典用于记录一个服务器站点中数据库的控制信息，如表的模式，视图的模式及各个数据区的的文件名等信息。全局数据字典用于记录分布式数据库系统中各个服务器站点上有关全局数据的控制信息，如服务器站点信息，各服务器站点的全局表名及表内码记录，各服务器站点上的全局数据视图名及视图内码记录，用户名及口令记录，用户权限记录等信息。各个局部数据字典可以各不相同，但为了保证在各个服务器上所看到的全局数据库是一致的，因此，全局数据字典必须一致。我们所关心的是全局数据字典中的基表控制块TV_CTRL_BLOCK，它的内容主要包括：全局基表总数，每个全局基表名和其对应的表内码，该基表所在的服务器站点的编号等信息。它的功能是将各个服务器站点号与存储在其上的表名及表内码联系起来。这样，代理服务器从客户消息中找到被处理的表名，然后通过查询基表控制块TV_CTRL_BLOCK,就能知道该表存在哪个服务器上，以便将相关消息发给该服务器。
由于DM2上各个服务器站点的全局字典完全相同，任何全局表的信息都会记入全局字典。若用它来构建一个企业的数据库系统，则大量只对企业某部门有用的信息将会充斥在各部门所有服务器的全局字典中，增加了冗余。而且，当对全局表进行DDL操作时，为了确保全局字典的一致性，须对所有服务器的全局字典进行加锁。DM2对全局字典的封锁方式是采用令牌环方式，即令牌绕虚环(非实环)传输，某个服务器想对全局字典进行操作，必须等令牌到达该服务器才可以执行。每个部门建立的全局表绝大多数只对本部门有用，当对这些表进行DDL操作时，却要对所有服务器的全局字典进行封锁，通过令牌来实现对全局字典的互斥访问。假如，两个部门都要分别对本部门的内部表进行DDL操作，这应该是可以并行处理的操作，现在却只能串行执行。而且，当服务器数目庞大时，每个服务器等待令牌的时间将会很长。这严重损害了数据库的效率。
为弥补以上不足，在DM2的改进版本DM3中增加了协调器，用以联接各个独立的DM3数据库子系统，并协调各子系统间的各种关系，使各子系统既能高度自治地工作，又能进行有效的信息共享。
2.体系结构
本系统可看作多个数据库子系统被协调器联起来的，高度自治的一个联邦数据库系统。其中，每个子系统独立处理本系统内部的事务，而子系统间的信息共享由复制技术提供，副本间的一致性由协调器协调处理，处理所需的信息在初始化时写入协调器的组间数据字典中。当对某子系统中的一份数据副本进行修改时，该子系统会将修改通知协调器，由协调器对该数据的其它副本进行修改，从而保证了所有副本的一致性。
由以上可知，子系统彼此并不直接接触，而是各自都与协调器直接相联，由协调器统一管理子系统间的通信。这样，当子系统对副本进行修改时，不必关心相应的子系统处于何种状态，也不必等待回应消息，以及异常处理，所有这些都由协调器进行管理。因此，既提高了系统运行的效率，也保证了子系统的独立性。其体系结构如下图所示。
协调器主要有三大功能，首先，它对协调器和服务器进行初始化，并将有关信息存入组间字典;其次，它管理不同子系统间的通信，维护副本的一致性;最后，它在子系统出现崩溃时，进行异常管理及恢复工作。
图1 DM3多数据库系统体系结构
3.主要策略
多个DM3系统间的信息共享是通过副本实现的，副本的一致性是由协调器来维持的，是一种弱一致性。通常，多数据库系统间的一致性是通过协调器周期性地访问服务器的日志来完成的。由于副本的更新带有随机性，因此，若采用这种 方法 ，可能数据被修改多次，但其相对应的副本仍未被修改，这样就损害了数据的一致性;也可能数据并未被修改，但协调器已多次访问了服务器的日志了，这样就降低了系统的效率。
所以，本系统采用的方法是当数据被修改时，由服务器通知协调器有关信息，再由协调器通知相关系统，修改相关数据。这样，数据的修改及时(仍然是弱一致性)，而协调器也不会在数据未被修改的情况下访问服务器，提高了准确性。
为了使协调器正常工作，我们对底层数据库管理系统DM2进行了修改。在基表控制块TV_CTRL_BLOCK中增加一项IsReplication。建表时，该项初始化为false;当为该表建立一个副本时，该项赋值为true。具体算法如下。
3.1初始化算法。
协调器：
从用户或应用程序接收待连接的两个系统中的服务器名，需复制的表名;
分别登录到两个系统的服务器上;
向存有待复制表的服务器发预复制消息;
等待服务器消息;
若失败，发一条失败的消息给服务器和用户或应用程序，转11);
若成功，从消息中取出待复制表的有关信息，根据这些信息，发一条建表消息给另一个系统的服务器;
等待服务器消息;
若失败，发一条失败的消息给服务器和用户或应用程序，转11);
若成功，调数据转移程序，进行数据复制;
将有关信息写入组间字典。
退出。
服务器：
当服务器收到预复制消息后，将基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication赋为true。同时，取出待复制表的有关信息，组成应答消息发给协调器。
当服务器收到失败的消息后，将基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication赋为false。
3.2维护算法。
协调器：
从组间字典读出相关信息，根据这些信息，登录到相应系统上;
等待消息;
从某系统的服务器上收到一条修改消息后，通过查找组间字典，确定该消息的目的地，然后将它转发过去;
若失败，定时重发;
转2);
服务器：
1)等待消息;
2)当收到某客户或应用程序的消息后，检查它是否是修改数据的操作(如delete，update或insert等);
若不是，转7);
若是，检查基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication是否为true;
若不是，转7);
若是，向协调器发修改消息;
继续执行服务器程序的其它部分。
3.3恢复算法。
若协调器所联接的系统中有一个跨掉了，则对副本的修改无法及时地反映到跨掉的系统中来。这时，需要恢复算法来进行处理。
协调器：
当协调器发现有一个系统已经崩溃后，采取以下步骤。
将与该系统相关的变量open赋值为false;
打开记时器;
等待消息;
若收到的消息是其它系统发出的修改崩溃了的系统上的副本的命令，则依次将这些消息存储起来，转3);
若收到的消息是记时器发出的时间到的消息，则向崩溃的系统发登录命令;
若登录成功，将open的值改为true;
将存储的消息依次发送过去，转9);
若登录失败，转3);
退出。
4.结论
我们曾在三个DM3数据库系统上，用两个协调器进行联接。结果，运行情况良好，各副本最终都能保证一致，且各副本间存在差异的时间间隔很短。另外，在出现异常的情况下，协调器也能正常工作。
主要参考文献：
1.周龙骧等，分布式数据库管理系统实现技术，科学出版社，1998。
2.郑振楣，于戈，郭敏，分布式数据库，科学出版社，1998。
3.王珊等，数据仓库技术与联机分析处理，科学出版社，1998。
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企业网Intranet的构建方案
【摘要】本文分析了企业Intranet的功能和技术特点，并阐述了构建Intranet的实施方案及其关键技术。
【关键词】Internet Intranet 局域网
Internet在全球的发展和普及，企业网络技术的发展，以及企业生存和发展的需要促成了企业网的形成。Intranet是传统企业网与Internet相结合的新型企业网络，是一个采用Internet技术建立的机构内联网络。它以TCP/IP协议作为基础，以Web为核心应用，构成统一和便利的信息交换平台。它通过简单的浏览界面，方便地提供诸如E-mail、文件传输(FTP)、电子公告和新闻、数据查询等服务，并且可与Internet连接，实现企业内部网上用户对Internet的浏览、查询，同时对外提供信息服务，发布本企业信息。
Intranet 的主要特征
企业建立Intranet的目的主要是为了满足其在管理、信息获取和发布、资源共享及提高效率等方面的要求，是基于企业内部的需求。因此虽然Intranet是在Internet技术上发展起来的，但它和Internet有着一定的差别。并且Intranet也不同于传统的企业内部的局域网。企业网Intranet 的主要特征表现在以下几个方面：
(1)Intranet 除了可实现Internet的信息查询、信息发布、资源共享等功能外，更主要的是其可作为企业全方位的管理信息系统，实现企业的生产管理、进销存管理和财务管理等功能。这种基于网络的管理信息系统相比传统的管理信息系统能更加方便有效地进行管理、维护，可方便快捷地发布、更新企业的各种信息。
(2)在Internet上信息主要以静态页面为主，用户对信息的访问以查询为主，其信息由制作公司制作后放在Web服务器上。而Intranet 则不同，其信息主要为企业内部使用，并且大部分业务都和数据库有关，因此要求Intranet 的页面是动态的，能够实时反应数据库的内容，用户除了查询数据库外，还可以增加、修改和删除数据库的内容。
(3)Intranet 的管理侧重于机构内部的管理，其安全防范措施要求非常严格，对网上用户有严格的权限控制，以确定用户是否可访问某部门的数据。并且通过防火墙等安全机制，控制外部用户对企业内部数据的获取。
(4)Intranet 与传统的企业网相比，虽然还是企业内部的局域网络(或多个局域网相连的广域网)，但它在技术上则以Internet的TCP/IP协议和Web技术规范为基础，可实现任意的点对点的通信，而且通过Web服务器和Internet的其他服务器，完成以往无法实现的功能。
Intranet 的构建要点
企业建立Intranet 的目的是为满足企业自身发展的需要，因此应根据企业的实际情况和要求来确立所建立的Intranet 所应具有那些具体功能以及如何去实现这样一个Intranet 。所以不同的企业构建Intranet 可能会有不同的方法。但是Intranet 的实现有其共同的、基本的构建要点。这主要有以下几个方面：
2.1网络拓扑结构的规划
在规划Intranet 的网络拓扑结构时，应根据企业规模的大小、分布、对多媒体的需求等实际情况加以确定。一般可按以下原则来确立：
(1)费用低
一般地在选择网络拓扑结构的同时便大致确立了所要选取的传输介质、专用设备、安装方式等。例如选择总线网络拓扑结构时一般选用同轴电缆作为传输介质，选择星形拓扑结构时需要选用集线器产品，因此每一种网络拓扑结构对应的所需初期投资、以后的安装维护费用都是不等的，在满足其它要求的同时，应尽量选择投资费用较低的网络拓扑结构。
(2)良好的灵活性和可扩充性
在选择网络拓扑结构时应考虑企业将来的发展，并且网络中的设备不是一成不变的，对一些设备的更新换代或设备位置的变动，所选取的网络拓扑结构应该能够方便容易地进行配置以满足新的要求。
(3)稳定性高
稳定性对于一个网络拓扑结构是至关重要的。在网络中会经常发生节点故障或传输介质故障，一个稳定性高的网络拓扑结构应具有良好的故障诊断和故障隔离能力，以使这些故障对整个网络的影响减至最小。
(4)因地制宜
选择网络拓扑结构应根据网络中各节点的分布状况，因地制宜地选择不同的网络拓扑结构。例如对于节点比较集中的场合多选用星形拓扑结构，而节点比较分散时则可以选用总线型拓扑结构。另外，若单一的网络拓扑结构不能满足要求，则可选择混合的拓扑结构。例如，假设一个网络中节点主要分布在两个不同的地方，则可以在该两个节点密集的场所选用星型拓扑结构，然后使用总线拓扑结构将这两个地方连接起来。
目前常用的局域网技术有以太网、快速以太网、FDDI、ATM等多种。其中交换式快速以太网以其技术成熟、组网灵活方便、设备支持厂家多、工程造价低、性能优良等特点，在局域网中被广泛采用。对于网络传输性能要求特别高的网络可考虑采用ATM技术，但其网络造价相当高，技术也较复杂。
为获取Internet上的各种资源及Internet所提供的各种服务，规划Intranet时还应考虑接入Internet。目前，接入Internet方式主要有：通过公共分组网接入、通过帧中继接入、通过ISDN接入或通过数字租用线路接入，及目前较新的远程连接技术ASDL。在选择以何种方式接入Internet时应根据Intranet的规模、对数据传输速率的要求及企业的经济实力来确定。数字租用线路方式可提供较高的带宽和较高的数据传输质量，但是费用昂贵。公共分组网方式数据传输质量较高，费用也较低，但数据传输量较小。ISDN可提供较高的带宽，可同时传输数据和声音，并且费用相对较低，是中小规模Intranet接入Internet的较佳方式。
2.2 Intranet 的硬件配置
在选择组成Intranet 的硬件时，着重应考虑服务器的选择。由于服务器在网络中运行网络操作系统、进行网络管理或是提供网络上可用共享资源，因此对服务器的选择显然不同于一般的普通客户机，同时应该按照服务器的不同类型，如WWW服务器、数据库服务器、打印服务器等而应该有所侧重。一般要求所选用的服务器具有大的存储容量，数吉(G)或数十吉(G)，以及具有足够的内存和较高的运行速度，内存128M或以上，CPU主频在500MHz或以上，而且可为多个CPU处理器，并且具有良好和可扩展性，以满足将来更新换代的需要，保证当前的投资不至于在短时间内便被消耗掉。
其余的硬件设备有路由器、交换机、集线器、网卡和传输介质等。所选择的这些设备应具有良好的性能，能使网络稳定地运行。此外，在此前提下，还应遵循经济性的原则。
2.3 Intranet 的软件配置
软件是Intranet的灵魂，它决定了整个Intranet的运行方式、用户对信息的浏览方式、Web服务器与数据库服务器之间的通信、网络安全及网络管理方式等，是网络建设中极为重要的一环。
Intranet的软件可分为服务器端软件和客户端软件。客户端软件主要为浏览器，目前常用的浏览器软件有Netscape Navigator、Microsoft Internet Explore等。服务器端软件较为复杂，主要有网络操作系统、Web服务器软件、数据库系统软件、安全防火墙软件和网络管理软件等。选择网络操作系统时，应考虑其是否是一个高性能的网络操作系统，是否支持多种网络协议，是否支持多种不同的计算机硬件平台，是否具有容错技术和网络管理功能等多方面因素。目前市场上主流的网络操作系统有UNIX、Novell Netware和Windows NT等。如果企业网Intranet中大多数是于PC机为主体，建议选用Novell Netware和Windows NT。
3.企业网Intranet构建的关键技术
3.1防火墙技术
由于Intranet一般都与Internet互连，因此易受到非法用户的入侵。为确保企业信息和机密的安全，需要在Intranet与Internet之间设置防火墙。防火墙可看作是一个过滤器，用于监视和检查流动信息的合法性。目前防火墙技术有以下几种，即包过滤技术(Packet filter)、电路级网关(Circuit gateway)、应用级网关(Application)、规则检查防火墙(Stalaful Inspection)。 在实际应用中，并非单纯采用某一种，而是几种的结合。
3.2数据加密技术
数据加密技术是数据保护的最主要和最基本的手段。通过数据加密技术，把数据变成不可读的格式，防止企业的数据信息在传输过程中被篡改、删除和替换。
目前，数据加密技术大致可分为专用密匙加密(对称密匙加密)和公用密匙加密(不对称密匙加密)两大类。在密码通信中，这两种加密方法都是常用的。专用密匙加密时需用户双方共同享有密匙，如DES方法，由于采用对称编码技术，使得专用密匙加密具有加密和解密非常快的最大优点，能有硬件实现，使用于交换大量数据。但其最大问题是把密匙分发到使用该密码的用户手中。这样做是很危险的，很可能在密匙传送过程中发生失密现象(密匙被偷或被修改)。公用密匙加密采用与专用密匙加密不同的数学算法。有一把公用的加密密匙，如RSA方法。其优点是非法用户无法通过公用密匙推导出解密密匙，因此保密性好，但运行效率低，不适于大量数据。所以在实际应用中常将两者结合使用，如通过公用密匙在通信开始时进行授权确认，并确定一个公用的临时专用密匙，然后再用专用密匙数据加密方式进行通信。
3.3系统容错技术
网络中心是整个企业网络和信息的枢纽，为了确保其能不间断地运行，需采取一定的系统容错技术：
(1)网络设备和链路冗余备份。网络设备易发生故障的接口卡都保留适当的冗余，保证网络的关键部分无单点故障。
(2)服务器冷备份。采用双服务器，它们都安装数据库管理系统和Web服务器软件，但两台服务器同时运行不同的任务，一台运行数据库系统，一台运行Web服务器软件，它们共享外部磁盘陈列，万一一台服务器出现故障，可以通过键入预先编好的命令，把任务切换到另一台服务器上，确保系统在最短时间内恢复正常运行。
(3)数据的实时备份。对数据进行实时备份，以保证数据的完整性和安全性，确保系统安全而稳定低运行。如通过ARC Srever对数据提供双镜象冗余备份，或由SNA Server提供安全快捷的数据热备份。
结束语：
企业网Intranet的构建是一个大的系统工程，需要有较大的人力和物力的投入。企业应根据自身实际情况和发展需要，有的放矢地建立适合自己的Intranet，只有这样才能充分有效地利用Intranet，真正达到促进企业进一步发展的目的。
参考文献：
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