基于分布式数据库的综合信息服务系统

兵工自动化　先睢■■与■理　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　２００７年第２６卷第９期　文章编号：１００６－１５７６（２００７）０９－００３２－０３　２００７，Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．９　基于分布式数据库的综合信息服务系统　李琳，吴秋云，陈宏盛，景宁　（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）　摘要：基于分布式数据库的综合信息服务系统，由物理层、数据层、应用支撑层、业务层及应用层组成。其核心部　分一数据库系统的设计采用本地数据库与远程分布数据库相结合、多级数据库级联的方式，通过网络或移动存储设备实　现各级数据库之间的信息交换。其体系结构以Ｂ／Ｓ结构为主，融合Ｃ／Ｓ结构，实现的关键技术涉及数据分片技术和分布　式数据库同步技术。　关键词：分布式数据库；综合信息管理：系统设计　中图分类号：ＴＰ３１１．１３　文献标识码：Ａ　－●　　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＬＩ　Ｌｉｎ，ＷＵ　Ｑｉｕ－ｙｕｎ，ＣＨＥＮ　Ｈｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ＪＩＮＧ　Ｎｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００７３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ，　ｄａｔａ　ｌａｙｅｒ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｌａｙｅｒ，ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｌａｙｅｒ￣Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｔｈｅ　ｗａｙ　ｏｆ　ｌｏｃａｌ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｒｅｍｏｔｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ｕｓｅｓ　ｍｕｌｔｉ—ｌｅｖｅｌ　ｄａｔａｂａｓｅｓ．Ｉｔ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ　ｄａｔａｂａｓｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｒ　ｍｏｂｉｌｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｓｔｏｃｋ．Ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｃ／Ｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　Ｂ／Ｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｃｏｎｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄａｔａｂａｓｅ．　．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；Ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　０　引言　现代管理信息系统呈现网络化、分布式处理　和智能化发展趋势，基于集中式数据库的管理信　息系统很难满足跨地域大型企业或行政单位的管　理需求。故通过对大型综合信息服务系统的分析，　设计并实现综合信息服务系统中的分布式数据　库，以扩展综合信息服务系统的应用范围。　放、共享、交换的数据平台。　１．２系统体系结构设计　综合信息服务系统如图１，分为５层，即物理　层、数据层、应用支撑层、业务层及应用层。　…　Ⅱ　业　ｌ　系统总体设计　１．１设计思想　务　哑圃层　应　匝囹匝豳臣圃…　系统设计按“综合集成”原则，采用统一的　、　用　人机接ｌｌ数据管¨数据转ｌＩ图形Ｉｌ网络ｌｌ安全ｌｌ系统管　１分布式计Ｉ　持　支　口服务ｌｌ理服务¨挟服务ｌ坂务ｌ　务ｌ　务ｌｌ理服务　ｌ算服务１．．．　层　操作系统服务　台、标准和规程。①以各级各业务部门设置或　层Ｉ　其它数据库物　涉密信　Ⅱ　…　、ｌ　务分配为依据，结合实际工作需要，把系统分　解成不同的业务应用系统。综合各应用系统中业　务基础应用的共性和特性，开发标准化的、公共　的功能模块，并依各应用系统主要服务的对象业　务需求配置组合相应的功能模块，实现系统的按　基础数据库　Ⅱ　’　业务数据库　丁ｔ　信息采集分系统　数据转换、　理　层　Ｉ　Ａ类信息采集Ｉ　Ｂ类信息采集ｌｃ类信息采剩　汇集　ｔ　昼　ＩＤ类信息采集ｌＥ类信息采集ｌ　…　Ｉ　部数据主　图１系统体系结构　１部署和动态组合；②根据系统总体管理的需　‘　，每级服务器端设立中心数据库以存放本级所　的数据信息，为所有业务工作软件提供数据存　２系统数据库设计　收稿口期：２００７　０５—２８：修回日期：２００７—０７—３０　ｆ＾　简介：李琳（１９８２－），女，湖南人。从事空间信息与数据库技术研究。　・３　・　维普资讯 http://www.cqvip.com

兵工自动化　圈结与售息技ｉＩｉ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　２００７年第２６卷第９期　２００７，Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．９　２．１设计思想　数据库设计采用本地数据库与远程分布数据　库相结合、多级数据库级联方式，即系统不仅满　足数据存储和快速响应的需要，且能保持综合信　息服务系统的高可用性，数据的安全性和一致性。　如图２，综合信息服务系统的数据库是由上　级、本级、下级等组成的地理上分布的数据库。　每个上级、本级、下级等管理部门都建立中心数　据库（即数据库服务器），为所有业务工作软件提　供数据存放、数据共享、数据交换的数据平台；　各级单位的各业务部门不建数据库，其业务软件　通过网络访问本级单位的中心数据库。本级综合　信息数据库与上、下级综合信息数据库之间通过　网络或移动存储设备交换信息。　图２网络拓扑结构　每个数据库逻辑上包括公共基础数据库和业　务专用数据库。公共基础数据库存放各单位、各　业务系统所有共享数据，在权限允许的范围内可　被所有单位和业务系统访问和使用；业务专用数　据库存放各单位业务工作中专用的业务数据，只　能被相关单位的业务部门使用。每级数据库中公　共基础数据库部分结构一致，业务专用数据库按　业务需要存放本级所管辖的数据信息。　为应对各种意外情况对数据库的破坏和影　响，系统数据备份体系采用三级结构，上级管理　部门数据库采用本地备份与异地备份结合的方　式，本级管理部门数据库和下级管理部门的数据　库采用本地备份方式，以保证综合信息服务系统　公共基础数据和关键业务数据的完整和可靠。　传统的Ｃ／Ｓ结构，数据库的集中管理其局部　工作效率低；应用逻辑封装在客户机上，系统扩　展性差，不利于维护和修改：应用逻辑的简单封　装，使其对应用服务器性能要求过高，导致系统　效率无法充分发挥。因此，数据库体系结构采用　Ｂ／Ｓ融合Ｃ／Ｓ结构，其中以Ｂ／Ｓ结构为主。对系　统中安全性要求高、交互性强、处理数据量大、　数据查询灵活的功能，则使用标准的Ｃ／Ｓ结构。　２．２分布式数据库实现的技术问题及实现方法　（１）数据分片技术。包括水平、垂直和混合等　３种分片。水平分片以某属性值为条件划分。垂直　分片产生的各垂直片段只保持关系的部分属性，　该垂直分片的最大缺陷是分片后无法重构原始信　息。将水平分片和垂直分片混合形成混合分片。　系统的数据模型可分为元数据、只读型业务　数据、非只读型业务数据、视频数据等。依用户　对数据的需求，元数据和只读型业务数据用于检　索，不存在更新代价，所以对其进行水平划分。　而视频数据在不存在更新代价的条件下以尽量减　小网络传输操作为前提对其进行垂直划分。　（２）分布式数据库同步技术。该系统在分布式　环境中，通过采用分布式数据库复制技术，将分　布在各地理上分散的信息采集终端的数据汇集到　中心数据库服务器，实现多个信息采集节点与该　服务器的同步。为减轻网络负载，数据库系统要　求只复制数据库中发　变化的记录，且网络故障　不影响数据库复制服务，待网络恢复连接后能继　续进行复制。同时，数据库系统提供手工刷新和　自动刷新方式，支持增量数据的手工导入导出。　３系统性能分析　（１）高可定制性和可扩展性。系统业务功能的　设计采用面向对象的设计思路，在功能上能较好　适应于管理系统的特点，满足各业务部门工作上　的相对独立性。各业务应用系统可根据所服务主　体的不同需求对功能模块进行个性化配置，使系　统具有高可定制性和较大的可扩展空间。对于冈　用户需求的变化而引起的应用服务功能改变，可　通过系统内部功能重组、修改或业务应用系统的　增减来实现，避免对系统的工作模式、总体结构　及其他业务应用产生影响。因此系统在结构上具　有较高的适应性和再组织能力，具有明显的柔性　特征，为后续的系统功能扩展和修改奠定基础。　・３３・　维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化　先ｍ镧篮与篁瑶　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　０．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　２００７年第２６卷第９　２００７，Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．９　（２）可靠性和ＩＪＪ‘用性。传统的集中式综合信　息数据库，因数据或软件故障将导致所有用户无　法使用系统。在分布式综合信息数据库中，其功　能实现采用Ｃ／Ｓ工作方式，网上单个节点的故障　不会导致数据库的瘫痪，以改善系统可靠性和可　用性，使系统具备较好的健壮性和容错能力。当　网络故障恢复时，系统能自动监测并重新连接服　务器，更新故障。数据自动备份机制，当某服务　器出现故障时，不影响其它服务器的正常工作，　故障排除后系统能自动地恢复和保证数据一致。　（３）安全性。综合信息服务系统的数据信息　服务器访问数据库，以提高数据库系统的安全性。　４　结语　综合信息服务系统设计方案，选用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．　Ｎｅｔ为系统集成语言的实际运行系统正在开发中。　下一步的工作是尝试将数据流处理技术用于系统　的设计，以期进一步改进信息获取的速度，提高　整个系统进行信息处理的效率。　参考文献：　【ｌ】彭岩，鄢琦，齐剑锋，等．基于大系统理论的分布式　数据库系统设计与分析…．计算机工程，２００２，２８（７）：　３５—３７．　集中存放在数据库服务器上，由各单位负责录入　并维护与自身业务相关的信息，并依权限共享其　他单位的数据信息。数据库服务器中的数据信息　除少量应用软件可直接访问提取其运行的支撑数　据信息外，其余应用软件通过Ｗｅｂ服务器或应用　（上接第ｌ７页）　令权重变量数学期望的估计：　１　【２】曾令仿，龚国清．基于分布式的通信网络地理信息系　统【Ｊ］．计算机工程，２００３，２９（９）：ｌ２卜ｌ２３．　【３】朱宇峰，宋志辉．基于Ｂ／Ｓ结构的实验室管理系统的　分析与设计　．贵州教育学院学报（自然科学），２００６，　ｌ７（４）：８０—８２．　Ｄ（Ｄｊ　，Ｂ）＝（１　）【　ｌｒ，ｊ　ｂ一　ｉｌ）　］ｌ／ｐ－－（１－Ｕｊ）【　（∑（ｗｉＩ　一０Ｉ１）　】　ｐ“　　一一）＝（１－ｕｊ）【ｍ‘　‘，　ｗｊ　ＰｊｋＵｊｋ。Ｐｊｋ是权重随机变量Ｗｊ的先验数值Ｕｊｋ　按最小优选距离原理，构建模糊优选模型：　ｍｉｎ　Ｆ（ｕｊ）＝ｕ　｛　［ｗｉ（１一　）】　｝２／ｐ＋（１－－Ｕｊ）　｛　［ｗ　ｒｉｊ】　ｌ　，ｐ　的对应概率，Ｕｊｋ由基于目标赋权法得到，ｐｊｋ，Ｕｊｋ∈　ｌ　ｍ　【Ｏ，１１，且满足∑ｐｊｋ　１、∑ｕｊｋ＝１，１＞／２。依最大熵　ｋ＝ｌ　ｊ＝１　ｍ　１　求解ｄＦ（ｕｊ）／ｄｕｊ一０，得到Ｕ；的最优值：　原理，构造目标规划模型：ｍａｘ　Ｈ＝一∑∑Ｐｊｋｌｎ（Ｐｊｋ），　ｊ＝ｌｋ＝ｌ　１　ｎ　ｍ　ｌ　／ｌ｛ｌ＋　ｗ　进行选优排序。　／　．ｒ】Ｉ）　依Ｕｉ值大小，对可选择的打击目标（ｘ　，ｘ２，…，ｘ　）　ｍｉｎ　Ｄ＝二∑∑ｗｉ（１一　ｉ），ｓ．ｔ．∑Ｐｊｋ＝１，Ｐｊｋ　０，Ｊ＝１，２，…，ｍ。　ｎｉ＝ｌｊ＝ｌ　ｋ＝ｌ　利用加权法，得最优解：ｗ　＝　ｐ　ｊｋＵｊｋ／蓦　Ｉｐ　＂ｕ　。　２－３模糊相对优选模型　３　结束语　用（ｘ１，ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６）代表指挥控制和信息获取　中心、通信枢纽、军事基地、能源设施、重要交通　从目标影响因素出发，对目标重要度排序。共有　ｎ种待优选目标（ｄ　，ｄ２，…，ｄ　）；ｍ种因素，组成因素　枢纽等目标集群。采用基于熵的综合集成赋权法和　模糊相对优选法，对目标排序分析，得：　１＝【０．６２４，　０．６４５】，１１２＝【０．７９９，０．８４７】，１１３＝【０．５８３，０．６２２】，１１４　＝【０．５３４，０．５６２】，１１５＝【０．３５８，０．４５　１】，１１６一【０．１　９４，　集为Ｏ＝｛Ｏ　，Ｏ２，…，Ｏ　ｌ。设：ｃ！ｉ＝（Ｉ１ｊ，ｒ２ｊ，…，ｒｍｊ）（ｊ＝　１，２，…，ｎ）。定义系统优向量：Ｇ＝（ｇＩ，ｇ２，．－．’ｇｍ）：（ＬＬ　１），　Ｏ．２８２】。目标重要度排序为：ｘ２＞ｘ１＞ｘ３＞Ｘ４＞ｘ５＞　定义系统的劣向量：Ｂ＝（ｂｌ，ｂ２，一－，ｂｍ）＝（ＱＱ．．．’０）。　设选优对象ｘｉ以隶属度Ｕｉ隶属于优向量Ｇ，则　选优对象ｘｉ以隶属度１一Ｕｊ隶属ｆ劣向量Ｂ。　定义系统的加权优距离（贴近度）：　ｘ　。即信息获取中心重要度最高，应优先打击。　参考文献：　ｆ１】李志平．联合火力打击目标选择应遵循的主要原则　．　军事学术，２００４，（９）：３９—４１．　【２１陈培彬，等．基于熵法的炮兵战场目标价值分析　．火　力指挥与控制，２００４，２９（５）：８４—８７．　。（　ｊ，６）＝ｕｊ【兰（ＷｉＩｒ，ｊ－ｇｉＩ）　】　ｐ＝ｕｊ【至（ＷｉＩｒ，ｊ－ｌＩ）　】　ｐ　定义系统的加权劣距离（贴近度）：　・３４・　【３】甄涛，王平均．地地导弹武器作战效能评估方法／ＭＪ．北　京：国防工业出版社，２００５．２５９－２７６．