Web数据库技术ppt课件.ppt
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1、第8章 Web数据库技术,数据库原理及应用,本章引入,在Internet的热潮席卷之下,原本在单机或局域网中使用的数据库逐步移植至Internet中,Web技术与数据库管理系统(DBMS)相互融合成为必然趋势,数据库厂家和Web公司纷纷推出各自的产品和中间件支持Web技术和DBMS的融合,将两者取长补短,发挥各自的优势,使用户可以在Web浏览器上方便地检索数据库的内容。Web数据库得以迅猛发展起来。,本章教学内容,8.1 Web数据库的产生与发展,第8章 Web数据库技术,教学内容,一、万维网WWW,万维网WWW(World Wide Web,简称为Web)是欧洲粒子物理实验室的Tim Ber
2、ners-Lee于1989年3月提出的。,1、什么是万维网WWW,万维网WWW并非某种特殊的计算机网络,而是一个大规模的、联机式的信息储藏所,是一个基于超文本方式的信息检索服务工具。万维网WWW将全世界Internet上不同地点的许多信息资源有机地组织在一起,连结成一个信息网,通过链接的方法(超链接)能够非常方便地从Internet上的一个站点访问另一个站点,从而主动地按需获取丰富的信息。,2、万维网最大的特点,万维网最大的特点是拥有非常友善的图形界面,非常简单的操作方法,以及图、文、声、像并茂的显示方式。,3、万维网的组成,万维网由分布在全球各地的Web节点组成;Web节点由Web服务器维护
3、和管理的多个Web页面组成;页面是可以包含文本、表格、图像、动画、声音、3D世界,以及其它任何信息的超媒体文档,每个Web节点都有进入该节点的起始页面,称为该节点的“主页”;页面与页面之间通过超链接相连,可以从一个页面通过超链接进入同一节点或其它节点上的另一页面。,4、万维网的标准,万维网的成功在于其制定了一套简单易用的统一标准,包括:信息资源的统一资源定位符(Uniform Resource Locator,简写为URL)超文本标记语言(HyperText Markup Language,简写为HTML)超文本传输协议(HyperText Transfer Protocol,简写为HTTP)
4、,万维网使用统一资源定位符URL来标识网上的各种资源,并使每一个资源在整个Internet的范围内具有唯一的标识符URL。,万维网使用超文本标记语言HTML作为制作万维网页面的标准语言,消除了不同计算机之间信息交流的障碍,使任何一台计算机都能显示出任何一个万维网服务器上的页面。,万维网以客户机/服务器方式工作。客户机与服务器之间通过超文本传输协议HTTP通信。HTTP协议定义了浏览器怎样向Web服务器请求万维网文档,以及服务器怎样把文档传送给浏览器,它是万维网上能够可靠地交换文件的重要基础。,二、Web数据库,在传统的Web服务中,文本和其他多媒体信息都是以文件的形式来进行存储和管理的,随着W
5、eb应用领域的不断扩展、信息量的不断增加,静态的Web页面越来越不能满足人们对Web信息服务的动态性、实时性和交互性的要求。为了进行网络上数据的高效存取,实现交互式动态Web页面,就必须以大量数据资源为基础,因此必然要在Web中引入数据库。,1、Web数据库的概念,从Web的角度来看待数据库,Web数据库是指将数据库技术与Web技术融合,使数据库成为Web的重要组成部分的数据库。就是用户利用浏览器作为输入界面,输入必要的数据,浏览器将这些数据传送至网站,网站再对输入数据实施处理,并将其执行的结果返回给浏览器,通过浏览器将最终执行结果提交给用户。 可以简单地认为:Web数据库就是Internet
6、数据库。,1、Web数据库的概念,Web数据库不仅集合了Web技术和数据库技术的优点,而且使二者都发生了质的变化:Web网页从静态网页发展成了由数据库驱动的动态网页,而数据库实现了开发环境和应用环境的分离,用户端可以用统一的浏览器实现跨平台和多媒体服务。,2、通过WWW访问数据库的优点,(1)借用现成的浏览器软件,无需开发数据库前端。(2)标准统一,开发过程简单。 (3)交叉平台支持。,三、Web数据库的发展阶段,Web数据库发展到现在,经历了三个发展阶段。,1、第一阶段,第一阶段:Web数据库提供静态访问和静态内容应用。 早期的Web数据库提供静态文档的管理和访问:程序员根据数据库内容用HT
7、ML编写Web页面,用户对数据库的访问实际是对该静态HTML文档的访问。第一阶段Web数据库是在还没有出现Web数据库访问技术的时候产生的,基本只是Web技术。缺点:不能实时访问,数据库维护工作量很大。,2、第二阶段,第二阶段:Web数据库提供静态访问和动态内容应用,实现基于数据库的动态文档的管理和访问。 在第二阶段的Web数据库中,使用通用Web网关接口编程,使数据库能与Web服务器直接连接,实时动态地将数据库的信息反映在页面上 。用户访问的是静态的HTML文档,但文档内容是随着数据库而改变的动态内容。 缺点:不能保持数据库连接状态,存在性能瓶颈,缺少扩展性和保密性,3、第三阶段,第三阶段:
8、Web数据库除了提供第二代Web数据库的功能外,还能提供基于Web的联机事务处理能力,在Web的客户端与服务器端实现了动态和个性化的交流和互动。 第三阶段的Web数据库使所有对数据库的操作(增加、删除、修改)、信息的查询和管理都通过统一标准的Internet浏览器界面来进行,更加适应Internet技术的发展和网络互连的需要。,8.2 Web数据库系统的体系结构,第8章 Web数据库技术,教学内容,引入,数据库系统的体系结构是指在计算机系统环境下数据库管理系统及其数据库应用系统的体系结构。数据库系统的体系结构与数据库系统的应用环境是密切相关的,随着计算机技术的发展以及数据库系统应用环境的演变,
9、数据库系统的体系结构也在不断地演变。 随着计算模式经历了集中式模式、C/S模式和B/S模式三个阶段的发展,数据库系统也随之出现了相应的体系结构。,一、数据库的客户机/服务器体系结构,1、客户机/服务器体系结构 客户机/服务器( C/S )结构是以计算机网络环境为基础,将计算任务有机地分配给多台计算机的计算模式。客户机/服务器结构由三部分组成:客户机、服务器、客户机和服务器之间的连接支持。,1、客户机/服务器体系结构,1)客户机 客户机一般是一台面向最终用户,运行前端应用程序且提供外围开发工具,并通过网络获得服务器服务的微型计算机。2)服务器 服务器一般是具有高档硬件资源和高性能软件资源的多用户
10、计算机系统。3)连接支持 是一种实现客户机和服务器之间连接和通信的标准网络接口和标准软件接口。,2、客户机/服务器结构数据库系统,客户机/服务器结构的数据库系统是把DBMS功能和应用分开,使网络中某个(些)结点上的计算机专门用于执行DBMS的功能,称为数据库服务器。其它结点上的计算机安装DBMS的外围开发工具,支持用户的应用,称为客户机(或应用服务器)。二者相结合、协同工作。其基本思想是服务器资源共享,但功能是分布的。它把单机环境下的DBMS功能在网络(包括多台计算机)环境下进行合理的分布,在客户机和服务器之间作适当的配置。,2、客户机/服务器结构数据库系统,在服务器一端完成DBMS的核心功能
11、,包括接收来自客户端的数据库请求;处理数据库请求;进行安全性确认和完整性检查等。,在客户端放置应用开发工具,完成管理用户界面;接受用户数据;处理应用任务;生成数据库请求并向服务器发出数据库请求;从服务器接受结果并格式化结果等。,网络中间软件则遵循一定标准,负责透明地连接客户机与服务器,提供了访问数据库的统一界面。,二、基于浏览器/服务器模式的Web数据库,浏览器/服务器( B/S )计算模式是随着Internet技术的迅猛发展而发展起来的一种新型的网络计算模式。B/S结构是Internet技术和数据库技术相结合的过程中形成的数据库系统体系结构。B/S结构代表了当前数据库应用软件技术发展的趋势,
12、是目前人们开发Web数据库系统普遍采用的数据库系统结构。,B/S结构是C/S结构的继承和发展,从本质上讲,B/S计算模式和C/S计算模式都是一种请求/应答方式,但C/S计算模式需要在客户机上装载大量的应用软件,负担较重;而B/S计算模式是一种基于Hyperlink(超链接)、HTML(超文本标记语言)、Java的三层C/S结构,客户机上只需安装单一的浏览器软件,负担很轻,因此是一种全新的体系结构。,1、B/S结构概述,B/S结构将数据处理过程分为表示层、功能层和数据层三部分,分别由Web浏览器、具有应用程序扩展功能的Web服务器和数据库服务器实现。,2、三层B/S结构的数据库系统,表示层位于客
13、户端。表示层的任务是由Web浏览器向网络上的某一Web服务器提出服务请求,Web服务器用超文本传输协议和超文本标记语言来描述和组织信息,把所需的主页传送给客户端,客户机接受传来的主页文件,并把它显示在Web浏览器上。,功能层位于第二层。功能层的任务是接受用户的请求,与数据库进行连接,通过SQL等方式向数据库服务器提出数据处理申请,并将数据库服务器的数据处理结果传送回客户端。,数据层位于第三层。数据层的任务是接受Web服务器对数据库操纵的请求,实现对数据库查询、修改、更新等功能,把运行结果提交给Web服务器。,在B/S结构中,可将数据库服务器端进一步分解成一个Web服务器和一个或多个数据库服务器
14、。,3、多层B/S结构的数据库系统,(1)规范和统一了客户端程序的标准浏览器模式,减轻了客户端的压力,解决了C/S结构中客户端程序的异构性和跨平台性。(2)将用户交互、应用业务处理和数据管理三者相互彻底分离,从而方便进行严格的安全管理、提高程序的可维护性,使其各自完成其擅长和应该完成的任务。(3)在表示层对数据的输入进行分析检查,可尽早消除错误输入,减少网上传输的数据量,加快响应速度。,4、B/S结构数据库系统的优点,(4)软件维护开销能够大大降低。(5)充分发挥了DBMS高效的数据存储和数据管理能力,把传统的数据库访问、存取和维护等技术应用于Internet的Web之上,实现了更大程度和更大
15、范围的数据库资源共享。,4、B/S结构数据库系统的优点,8.3 Web数据库访问技术,第8章 Web数据库技术,教学内容,引入,Web数据库系统的主要目的是要实现Web与数据库的连接以产生基于数据库的动态页面,这要通过Web访问数据库来实现,相关的技术我们称之为Web数据库访问技术(也称为动态页面技术)。,一、对Web数据库访问技术的要求,(1)高效性(2)安全性 (3)客户端的简洁性 (4)开放性(异构性)(5)可扩展性,二、Web数据库访问技术的种类,1、基于中间件的Web数据库系统 2、基于客户端的Web数据库系统 3、上述两种方法的组合,1、基于中间件的Web数据库系统,是在Web服务
16、器端提供中间件来连接Web服务器和数据库服务器,常用的中间件技术有通用网关接口(CGI)、应用程序编程接口(WebAPI)、ODBC、JDBC、ADO、ADO.NET等。,这些技术的特点是采用Web服务器作为通信中介,由Web服务器启动应用程序,并由应用程序完成数据库的访问,结果信息再经Web服务器返回客户端浏览器。,2、基于客户端的Web数据库系统,是把应用程序下载到客户端运行,在客户端直接访问数据库服务器,例如:Java Applet等。,3、上述两种方法的组合,第三种方式可看成是上述两种方法的组合。在服务器端提供中间件,同时将应用程序的一部分下载到客户端,并在客户端通过Web Serve
17、r及中间件访问数据库。 这些方案各有其优缺点,用户可以根据具体需要,选择相应的技术。目前采用最多的解决方案是第一种。,三、Web数据库设计的一般过程,1、Web数据库的环境,包括Web服务器、客户机、数据库服务器、网络, 客户端必须有能够解释执行HTML代码的浏览器; Web服务器中必须具有能执行可以自动生成HTML代码的程序的功能,如ASP、CGI等; 后台具有能自动完成数据操作指令的数据库系统,如Access、SQL Server等,2、设计过程,Web数据库设计的一般过程:(1)建立网站服务器;(2)选择作为Web数据库的数据库管理系统,设计和创建数据库;(3)设计数据库访问接口;(4)
18、设计Web数据库应用程序;(5)检测、调试。,8.4 数据库访问接口,第8章 Web数据库技术,教学内容,一、数据库访问接口概述,随着网络计算模式的发展,中间件日益成为软件领域中新的热点。,1、中间件,(1)定义 中间件是一个用API定义的软件层,是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架(2)功能 是在客户机和服务器或者服务器和服务器之间传送数据,实现客户机群和服务器群之间的通信。中间件在整个分布式系统中起数据总线的作用,各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。,1、中间件,(3)工作流程 在客户机里的应用程序需要网络上某个服务器中的数据或服务时,应用程序需访问中间件,中间件将
19、查找数据源或服务,并在发送应用程序请求后重新打包响应,将其传回应用程序。,2、数据库访问接口,数据库访问接口,即数据库中间件,是所有中间件中应用最广、发展前景最好的一种中间件。 作为前端客户机和后端数据库之间的一个中间层,数据库访问接口负责接收客户端的数据请求,做一些简单处理后,把请求再传递给相应的后端数据库服务器,进行最后的数据处理,然后再将结果由数据库中间件返回给客户端。 常用数据库中间件编程技术有CGI、 WebAPI、ODBC、JDBC、ADO、ADO.NET。,二、CGI,通用网关接口CGI(Common Gate Interface)是最早普遍使用的Web数据库访问技术,几乎所有的
20、Web服务器都支持它。,1、CGI概述,CGI定义了服务器和外部应用程序之间的标准通信接口。它打破了服务器软件的局限性,允许用户根据需要采用各种语言去实现无法用HTTP、HTML实现的功能,给WWW提供了更为广阔的应用空间。,2、CGI工作过程,遵循CGI标准编写的服务器端的可执行程序称为CGI程序,CGI的主要功能就是在Web服务器程序和CGI程序之间传递信息。,(1)Web浏览器向Web服务器发出请求,该请求含请求服务的类型、服务程序路径、CGI程序名称及用户数据等。,CGI的工作方式图,(2)Web服务器通过CGI定义的通信接口,把用户发来的请求通过标准输入,包括环境变量、命令参数等,发
21、送给CGI程序。,(3)CGI程序解析和处理用户请求,打开同DBMS的连接,与DBMS交互,按照用户的需求,对数据库进行查询或更新。,(4)CGI程序可根据从数据库中检索所得到的数据生成动态的HTML文档,通过标准输出将其发送给Web服务器。,(5)Web服务器将HTML文档返回给Web浏览器,然后关闭与服务器的连接。,3、利用CGI应用程序连接数据库的优点,(1)CGI程序可以用任何程序设计语言编写,如C、C+、Delphi、Visual Basic或Perl等。(2) CGI的跨平台性能极佳,CGI的应用程序可以移植到绝大部分操作系统上 。(3) CGI开发的比较早,相对比较成熟。因此,目
22、前几乎所有的Web服务器均支持CGI。,4、CGI方法的缺点,(1)最大的缺点是需要消耗大量的系统资源。 (2)CGI程序开发复杂,需要许多底层开发的知识,编写比较困难。(3)数据传输的方法不稳健、效率低下。(4)不具备事务功能。(5)安全性差,缺少用户访问控制,对数据库难以设置安全访问权限。,三、WebAPI,为了克服CGI的局限性,一种基于共享CGI程序的改进方案应运而生,这就是应用程序编程接口WebAPI。,1、WebAPI概述,WebAPI是某个Web服务器开发商为其产品用户开发类似于CGI程序的服务器端扩展程序所提供的专用编程接口。用户利用WebAPI可以完成CGI程序所能实现的功能
23、,并且维持服务器较好的性能。,2、WebAPI的优缺点,用WebAPI开发程序,性能大大优于CGI程序。 WebAPI的出现解决了CGI的低效问题。但WebAPI的缺陷也是很明显的:(1)开发API程序比开发CGI程序复杂得多;(2)各种不同的API互不兼容,缺乏一个统一的业界标准,用某种API编写的程序只能在特定的Web服务器上运行,使用范围受到极大的限制。,四、ODBC,ODBC是“开放数据库互连”(Open Database Connectivity)的简称,ODBC是Microsoft公司提出的应用程序通用编程接口标准,用于对数据库的访问。 ODBC为数据库用户和开发人员屏蔽了异构环境
24、的复杂性,提供了数据库访问的统一接口,为应用程序实现与平台的无关性和可移植性提供了基础,因而ODBC获得了广泛的支持和应用。,1、ODBC概述,ODBC定义了一个基于SQL的、公共的、与数据库无关的API(应用程序设计接口),使每个应用程序利用相同的源代码就可访问不同的数据库系统,存取多个数据库中的数据。从而使得应用程序与数据库管理系统(DBMS)之间在逻辑上可以分离,使应用程序具有数据库无关性。也就是说,用ODBC生成的程序是与数据库或数据库引擎无关的。,2、ODBC的组成与结构,ODBC应用体系结构主要由客户端的数据库应用程序、ODBC应用程序接口(ODBC API)、ODBC驱动程序管理
25、器(ODBC Driver Manager)、驱动程序(Driver)、数据源(Data Source)、不同RDBMS及其DB构成的数据库平台等组成。,客户端数据库应用程序提供系统与用户的界面,是用宿主语言、ODBC函数和SQL语句编写的访问数据库的应用程序。,ODBC应用程序接口是一种使用ODBC技术实现应用程序与数据库互连的标准接口。,ODBC驱动程序管理器用于管理系统中存在的各种驱动程序。,驱动程序是一个用于支持ODBC函数调用的模块,通常是一个动态链接库DLL。不同RDBMS的驱动程序是不同的。每种数据库都要向ODBC驱动程序管理器注册它自己的驱动程序。,数据源是驱动程序与数据库系统
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