基于三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

張雅茹

(連云港開放大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 江蘇 連云港 222000)

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的逐漸發(fā)展,融合大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)手段,構(gòu)建基于SSH(struts+spring+hibernate)三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。文中以數(shù)字化圖書館為例,在圖書館網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)中,需要通過數(shù)據(jù)圖模型特征分析方式,在業(yè)務(wù)邏輯層中通過語義特征分析模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立。數(shù)字化圖書館是“超大規(guī)模”,可跨越數(shù)據(jù)檢索的海量智能化信息資源庫,其以電子文檔形式采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息,并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,實(shí)現(xiàn)知識(shí)增值。

1 SSH三層架構(gòu)概述

SSH三層架構(gòu),主要?jiǎng)澐譃榻缑姹硎緦?、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層,其中界面表示層通過Struts結(jié)構(gòu)來采集、應(yīng)答用戶端的數(shù)據(jù)信息;業(yè)務(wù)邏輯層通過Spring配置文件對(duì)用戶端采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工處理,并對(duì)整體的邏輯架構(gòu)進(jìn)行管控;數(shù)據(jù)訪問層通過Hibernate體系實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源與程序間的共享和互動(dòng)[1]?；谌龑蛹軜?gòu)的自身屬性而言,其在實(shí)際應(yīng)用過程中不僅能夠提升計(jì)算機(jī)訪問海量數(shù)量信息的速率,而且還能實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享,提高計(jì)算機(jī)操作效率具有顯著的價(jià)值。

三層架構(gòu)主要是用戶將自身需求上傳至界面表示層,界面將獲取的數(shù)據(jù)信息傳遞至業(yè)務(wù)邏輯層面,進(jìn)而將數(shù)據(jù)信息請(qǐng)求傳遞至數(shù)據(jù)訪問層面進(jìn)行及時(shí)操作;然后數(shù)據(jù)訪問層在數(shù)據(jù)庫內(nèi)比對(duì)用戶提供的數(shù)據(jù)信息,將最終比對(duì)結(jié)果反饋至業(yè)務(wù)邏輯層,業(yè)務(wù)邏輯層依次將結(jié)果反饋至界面表示層,最后成功抵達(dá)用戶端,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互共享,如圖1所示。

圖1 三層體系架構(gòu)示意圖

2 基于三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的系統(tǒng)需求分析

2.1 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)用戶需求分析

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng),其通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)手段,將館藏的圖書數(shù)據(jù)資料通過電子化形式呈現(xiàn)給大眾,針對(duì)不同的用戶類型提供個(gè)性化的服務(wù)模式,同時(shí)對(duì)注冊(cè)用戶及相關(guān)管理人員進(jìn)行統(tǒng)一的安全監(jiān)管,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.2 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)性能需求分析

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用層面,不僅滿足Windows操作環(huán)境下用戶的基本使用習(xí)慣,而且還具有較高的可視化界面、操作簡便,為用戶提供良好的體驗(yàn)感[2]。圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)在性能需求方面的具體要求為:

(1)可靠性

該網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用過程中,服務(wù)設(shè)備的配置需滿足新增文檔容量的需求標(biāo)準(zhǔn),最大限度上滿足外部用戶訪問的總承載量,即最低標(biāo)準(zhǔn)為承載20萬冊(cè)圖書容量、150人同時(shí)下載需求,并在不改變?nèi)魏蜗到y(tǒng)資源配置的情況下,實(shí)現(xiàn)MySQL至Oracle數(shù)據(jù)庫之間的自由切換。

(2)高效性

該網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)需在現(xiàn)有資源配置的基礎(chǔ)上提升系統(tǒng)運(yùn)行速率,基本設(shè)計(jì)目標(biāo)為運(yùn)行周期T=365×24、基本應(yīng)用效率P≥99%、圖書檢索時(shí)長t≤3 s,網(wǎng)絡(luò)Web界面的應(yīng)答時(shí)長t≤2s[3]。

3 基于三層架構(gòu)的圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)總體架構(gòu)

對(duì)于圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)而言,其內(nèi)部涉及的用戶個(gè)人隱私數(shù)據(jù)、電子圖書資料數(shù)據(jù)、系統(tǒng)平臺(tái)交易記錄等都具有一定的敏感性,需確保數(shù)據(jù)信息的安全。因此,根據(jù)數(shù)據(jù)信息的安全屬性,將系統(tǒng)劃分為兩個(gè)部分,即網(wǎng)絡(luò)前端、信息后端,其中網(wǎng)絡(luò)前端主要面向廣大用戶群體,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的查詢和更新;信息后端主要是管理中心,監(jiān)督管理用戶、對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理,具體如圖2所示。

圖2 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)前端,其是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與用戶關(guān)聯(lián)最為密切的部分,整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)與用戶之間存在關(guān)系的功能均在此部分呈現(xiàn)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)前端的主要特征表現(xiàn)為:系統(tǒng)訪問需求量大、數(shù)據(jù)信息交互頻繁、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全穩(wěn)定、數(shù)據(jù)應(yīng)答反饋速率高、并提供高品質(zhì)的用戶體驗(yàn)感。

為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的開發(fā)速率、增強(qiáng)系統(tǒng)的整體的魯棒性,圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)前端開發(fā)設(shè)計(jì)過程中,將引入Struts2、Spring框架體系結(jié)構(gòu),并在圖書展示板塊采用靜態(tài)化的模式,無需直接從數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,在一定程度上降低系統(tǒng)服務(wù)設(shè)備的整體壓力[4]。與此同時(shí),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)前端的靜態(tài)化頁面將使用Free Marker框架結(jié)構(gòu),便于后期系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)。信息后端是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)安全管理的綜合服務(wù)中心,其在實(shí)際運(yùn)行過程中不僅需要及時(shí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù),還需對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表等。信息后端架構(gòu)將按照三層體系模式進(jìn)行設(shè)計(jì),并采用SSH 框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。

3.2 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)SSH三層架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)主要通過SSH三層架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì),其中界面表示層采用Struts結(jié)構(gòu)形式,通過JSP頁面來采集數(shù)據(jù)信息,并將其展示在Web網(wǎng)絡(luò)界面;業(yè)務(wù)邏輯層通過Spring結(jié)構(gòu)的配置文件資源,對(duì)其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理,并對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部邏輯進(jìn)行監(jiān)管;數(shù)據(jù)訪問層采用Hibernate架構(gòu)模式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源與程序間的數(shù)據(jù)互通,資源共享,如圖3所示[5]。

圖3 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)SSH三層架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)采用SSH三層架構(gòu)的原因在于,其能夠增強(qiáng)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性,降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)生耦合的風(fēng)險(xiǎn),滿足系統(tǒng)多元化的需求。但任何技術(shù)手段都具有“兩面性”,該分層技術(shù)在提供各種優(yōu)勢(shì)資源的同時(shí)還存在一些弊端,其會(huì)對(duì)系統(tǒng)的整體性能造成影響,當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的訪問需求提出較高要求時(shí),如圖書關(guān)鍵詞高級(jí)查詢、檢索等,其允許客戶端直接與數(shù)據(jù)訪問層建立聯(lián)系,并應(yīng)用JDBC的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制。

4 基于三層架構(gòu)的圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)理念

對(duì)于圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)而言,其在滿足系統(tǒng)軟件環(huán)境、硬件設(shè)施的前提下,設(shè)計(jì)出應(yīng)答反饋時(shí)長最短、數(shù)據(jù)承載量最大、占用系統(tǒng)內(nèi)存最低的數(shù)據(jù)庫模式,從而將系統(tǒng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)庫之間建立相應(yīng)的聯(lián)系,使該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、處理等方面發(fā)揮最大效用,滿足用戶的個(gè)性化需求。

從用戶層面分析,數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的核心,輔助管理中心對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和操作。數(shù)據(jù)庫在實(shí)際應(yīng)用過程中,按照一定的運(yùn)行規(guī)則將采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工,從而為用戶提供多元化的數(shù)據(jù)服務(wù),以便用戶能夠在最短的周期內(nèi)獲取有用數(shù)據(jù)信息,增強(qiáng)用戶的滿意度[6]。

4.2 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程

對(duì)于圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)而言,其主要分為如下幾個(gè)環(huán)節(jié):

(1)系統(tǒng)需求分析環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要是站在用戶的層面,對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行深入分析,將采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合,并通過特定模式進(jìn)行展示,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員需剖析用戶潛在需求,精準(zhǔn)掌握用戶的設(shè)計(jì)目標(biāo)。該環(huán)節(jié)是整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),只有將環(huán)節(jié)處理得當(dāng),最終才能呈現(xiàn)出令用戶滿意的高質(zhì)量“作品”。

(2)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心部分,通過對(duì)用戶個(gè)性化需求的深入分析和總結(jié),開發(fā)設(shè)計(jì)滿足用戶目標(biāo)的數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)模塊,形成具體的體系架構(gòu)模型。

(3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要是為整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行選擇數(shù)據(jù)模型,選取的標(biāo)準(zhǔn)需包括存儲(chǔ)架構(gòu)、存儲(chǔ)模式等,使其滿足系統(tǒng)的物理體系架構(gòu)需求。

(4)數(shù)據(jù)庫實(shí)施環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)將數(shù)據(jù)邏輯架構(gòu)與數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)相結(jié)合,通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)配置的邏輯語言,建立滿足系統(tǒng)需求的數(shù)據(jù)庫,并將采集和匯總的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫內(nèi),根據(jù)需求對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試,使其滿足系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)要求。

(5)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)。經(jīng)過數(shù)據(jù)庫實(shí)施環(huán)節(jié)后,數(shù)據(jù)庫將初步進(jìn)入試運(yùn)行階段,在正式運(yùn)行前期需對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行不斷地優(yōu)化和升級(jí),保證整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,并確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)編碼具有唯一性。

4.3 圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)及維護(hù)

圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫安全性規(guī)劃設(shè)計(jì),是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分之一。用戶成功登錄圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)后,可根據(jù)自身需求查閱、下載、分享系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,因此保證系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的安全性是非常必要的。為降低系統(tǒng)被惡意攻擊的風(fēng)險(xiǎn),防止系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)被病毒等篡改,需要引入大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)手段,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效保護(hù),從而在增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),吸引更多人使用該系統(tǒng)。

對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息而言,其潛在的風(fēng)險(xiǎn)主要來源于網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客攻擊、訪問控制等。對(duì)于圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)而言,其可建立的防護(hù)策略主要為:

(1)建立用戶訪問控制機(jī)制。對(duì)已注冊(cè)系統(tǒng)賬戶的用戶,限定其需從指定的服務(wù)終端設(shè)備IP地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問,未注冊(cè)用戶禁止訪問,同時(shí)已注冊(cè)用戶禁止通過其他IP地址直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫互聯(lián)。

(2)系統(tǒng)訪問唯一性。為防止用戶直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連,當(dāng)用戶成功登錄系統(tǒng)后,需通過系統(tǒng)指定應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫,禁止其他途徑訪問。

(3)用戶密碼加密操作處理。當(dāng)用戶注冊(cè)賬戶時(shí),需要密鑰級(jí)別較高的密碼設(shè)置機(jī)制,同時(shí)系統(tǒng)對(duì)用戶設(shè)置的密碼進(jìn)行加密處理,使密碼不會(huì)出現(xiàn)明文形式。

在圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行過程中,其物理模式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也會(huì)發(fā)生顯著的變化,因此該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化是一個(gè)長期、持久的工作。

對(duì)于該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化及維護(hù)工作而言,其需要從以下幾個(gè)方面入手:

(1)系統(tǒng)設(shè)置綜合管理中心,并設(shè)置系統(tǒng)管理員,只有其有權(quán)限修改系統(tǒng)設(shè)置,對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行直接管控。

(2)在升級(jí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫時(shí),不能直接修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的參數(shù),需進(jìn)入程序參數(shù)界面,通過程序運(yùn)行模式修改,避免數(shù)據(jù)不同步情況的發(fā)生。

(3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)腳本參數(shù)形式,自動(dòng)完成數(shù)據(jù)備份工作,但其僅能保留7天數(shù)據(jù),到期后數(shù)據(jù)將自動(dòng)刪除,此時(shí)可根據(jù)數(shù)據(jù)信息的機(jī)密程度,定期將即將過期的數(shù)據(jù)備份至其他設(shè)備。

(4)根據(jù)系統(tǒng)服務(wù)設(shè)備的硬件設(shè)置及實(shí)際應(yīng)用狀況,及時(shí)升級(jí)優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的參數(shù)配置,保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 基于三層架構(gòu)的圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于三層架構(gòu)的圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,其主要包括系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)階段My Eclipse、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)設(shè)備Tomcat 5.5.27、系統(tǒng)Java語言編譯轉(zhuǎn)換設(shè)備jdkl.5、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫MySQL,系統(tǒng)模塊主要實(shí)現(xiàn)功能為:

(1)圖書管理模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)圖書系統(tǒng)的數(shù)據(jù)新增、全書電子文檔錄入、圖書試讀文本錄入(錄入時(shí)間、文件名稱、圖書標(biāo)識(shí)、存儲(chǔ)URI地址),圖書數(shù)據(jù)修改等功能。

(2)圖書檢索模塊:該模塊主要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索,并根據(jù)檢索情況記錄時(shí)間、圖書名稱、用戶信息等。采用jsp+struts2+java bean架構(gòu)模式,在滿足系統(tǒng)查詢、檢索速率的基礎(chǔ)上,需增強(qiáng)系統(tǒng)代碼參數(shù)的維護(hù)價(jià)值。系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層采用struts2完成,其將采集獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸,同時(shí)數(shù)據(jù)庫通過JDBC結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的操作處理。

(3)圖書下載及查看模塊:系統(tǒng)為注冊(cè)用戶提供圖書下載功能,用戶可根據(jù)自己實(shí)際需求查詢、下載、分享圖書。當(dāng)用戶成功登錄系統(tǒng)后,通過檢索查詢自己所需要的書籍,點(diǎn)擊圖書閱讀后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出下載所需的費(fèi)用,用戶直接支付即可,若余額不足可更換支付途徑,當(dāng)成功支付后可下載查看書籍。

(4)定時(shí)更新模塊。系統(tǒng)調(diào)用syn Data Service結(jié)構(gòu)中的 syn Data,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)信息的優(yōu)化升級(jí),確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的安全性,定期更新系統(tǒng)時(shí),可自行對(duì)重要文件進(jìn)行備份操作。

6 結(jié)語

綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,數(shù)字化圖書館建設(shè)已成為衡量一個(gè)國家網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)建設(shè)的重要標(biāo)志。文中以數(shù)字化圖書館為例,提出基于三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化,該圖書館信息平臺(tái)系統(tǒng)主要采用了My Eclipse + Tomcat 5.5.27 + jdk1.5+ MySQL的模式,將Window操作系統(tǒng)作為開發(fā)運(yùn)行環(huán)境,實(shí)現(xiàn)圖書管理模塊、圖書檢索模塊、圖書下載及查看模塊、定時(shí)更新模塊等安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。