数据中间层结构图
数据库三级模式和二级映像
数据库三级模式和⼆级映像数据库三级模式和⼆级映像⼀、三级模式三级模式：是指数据库管理系统从三个层次来管理数据。
数据库系统的三级模式结构是指外模式，概念模式（模式），内模式1、外模式外模式也称为⽤户模式，它是数据库⽤户（包括应⽤程序员和最终⽤户）能够看见和使⽤的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库⽤户的数据视图，是与某⼀应⽤有关的数据的逻辑表⽰。
⾯向应⽤程序，描述⽤户的数据视图外模式是模式的⼦集，⼀个数据库可以有多个外模式。
2、概念模式概念模式也称为逻辑模式或模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有⽤户的公共数据视图。
⾯向数据库设计⼈员，描述数据的整体逻辑结构⼀个数据库只有⼀个概念模式概念模式位于三级结构的中间层3、内模式内模式也称为存储模式，它是数据物理结构和存储⽅式的描述，是数据在数据库内部的表⽰⽅式。
⾯向物理上的数据库，描述数据在磁盘中如何存储⼀个数据库只有⼀个内模式⼆、⼆级映像⼆级映像：在外模式与概念模式之间，以及概念模式与内模式之间存在的映像。
1、外模式与概念模式对于同⼀个模式可以有任意多个外模式。
对于每⼀个外模式，数据库系统都有⼀个外模式/概念模式映像。
当概念模式被改变时，数据库管理员对各个外模式/概念模式映像做相应的改变，可以使外模式保持不变。
这样，依据数据外模式编写的应⽤程序就不⽤修改，保证了数据与程序的逻辑独⽴性。
逻辑独⽴性是指当修改了概念模式，不影响其上⼀层的外模式。
逻辑独⽴性能够让使⽤视图的⽤户感觉不到基本表的改变。
2、模式与内模式数据库中只有⼀个概念模式和⼀个内模式，所以概念模式/内模式的映像是唯⼀的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
当数据库的存储结构被改变时，数据库管理员对概念模式/内模式映像做相应的改变，可以使概念模式保持不变，应⽤程序相应地也不做变动。
这样，保证了数据与程序的物理独⽴性。
物理独⽴性是指修改内模式，不影响其上层的概念模式和外模式。
第五章结构化分析与建模
结构化分析模型
系统模型从以下不同的角度表述系统：
从外部来看，它是对系统分析上下文或系统环境建模； 从行为上看，它是对系统行为建模； 从结构上看，它是对系统的体系结构和系统处理的数 据结构建模。
系统行为模型：
结构化的需求分析模型有：
数据流模型，用来描述系统中的数据处理过程。 状态转换模型，用来描述系统如何对事件做出响应。
数据流图举例
假设我们要开发一个学生管理系统。 其中开发小组通过进行进一步的需求调查，明 确了该系统的主要功能是进行学籍管理，包括 学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况 的管理。 通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成 了该子系统的数据流图。
将0层 DFD中的加工“1.0报到”分解成1层DFD中的3个子 加工：“ 1.1 核对录取通知书”、“ 1.2 核对体检结果”和 “1.3同意入学”。保留0顶层DFD加工边界中的7个数据流。 随着加工的分解，新增两个数据流“已核对的录取通知书” 和“已核对的体检结果”。
数据流图举例：飞机机票预订系统：旅行社把预订机票的旅客信 息输入机票预订系统。系统为旅客安排航班，打印出取票通知单 （附应交的帐款）。旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知等交款 取票，系统检验无误，输出机票给旅客。
旅行社
订票单 分类并检查
有效订票单 订票
航班 取票单 有效取 票单 记账文件 机票准备 账单 记账 取票通知单 航班目录
旅客
机票
机票文件
旅行社
数据流图举例（分层）
设一个工厂采购部每天需要一张定货报表。定货 的零件数据有：零件编号、名称、数量、价格、 供应者等。零件的入库、出库事务通过计算机终 端输入给定货系统。当某零件的库存数少于给定 的库存量临界值时，就应该再次定货。 数据流分析：
四种常见的系统架构
软件架构（software architecture）就是软件的基本结构。
合适的架构是软件成功的最重要因素之一。
大型软件公司通常有专门的架构师职位（architect），只有资深程序员才可以担任。
如果一个软件开发人员，不了解软件架构的演进，会制约技术的选型和开发人员的生存、晋升空间。
这里我列举了目前主要的4种软件架构以及他们的优缺点，希望能够帮助软件开发人员拓展知识面。
一、单体架构单体架构比较初级，典型的三级架构，前端(Web/手机端)+中间业务逻辑层+数据库层。
这是一种典型的Java Spring mvc或者Python Drango框架的应用。
其架构图如下所示：单体架构单体架构的应用比较容易部署、测试，在项目的初期，单体应用可以很好地运行。
然而，随着需求的不断增加，越来越多的人加入开发团队，代码库也在飞速地膨胀。
慢慢地，单体应用变得越来越臃肿，可维护性、灵活性逐渐降低，维护成本越来越高。
下面是单体架构应用的一些缺点：复杂性高：以一个百万行级别的单体应用为例，整个项目包含的模块非常多、模块的边界模糊、依赖关系不清晰、代码质量参差不齐、混乱地堆砌在一起。
可想而知整个项目非常复杂。
每次修改代码都心惊胆战，甚至添加一个简单的功能，或者修改一个Bug都会带来隐含的缺陷。
技术债务：随着时间推移、需求变更和人员更迭，会逐渐形成应用程序的技术债务，并且越积越多。
“ 不坏不修”，这在软件开发中非常常见，在单体应用中这种思想更甚。
已使用的系统设计或代码难以被修改，因为应用程序中的其他模块可能会以意料之外的方式使用它。
部署频率低：随着代码的增多，构建和部署的时间也会增加。
而在单体应用中，每次功能的变更或缺陷的修复都会导致需要重新部署整个应用。
全量部署的方式耗时长、影响范围大、风险高，这使得单体应用项目上线部署的频率较低。
而部署频率低又导致两次发布之间会有大量的功能变更和缺陷修复，出错率比较高。
可靠性差：某个应用Bug，例如死循环、内存溢出等，可能会导致整个应用的崩溃。
数据流图实例ppt课件
注意：标注各加工框及数据流名称。
2.2.2 分层的数据流图 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
2.2.2 数据流图
数据流图（Data Flow Diagram，DFD）是描述系统中数据流程 的图形工具，它标识了一个系统的逻辑输入和逻辑输出，以及把逻 辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理。
数据守恒与数据封闭原则 所谓数据守恒是指加工的输入输出数据流是否匹配，
即每一个加工既有输入数据流又有输出数据流。或者说一 个加工至少有一个输入数据流，一个输出数据流。
数据封闭是对整个系统而言。
加工分解的原则 自然性：概念上合理、清晰； 均匀性：理想的分解是将一个问题分解成大小均匀的几
个部分； 分解度：一般每一个加工每次分解最多不要超过７个子
加工,分解应分解到基本加工为止。
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
2.2.5 画分层DFD图的基本原则
子图与父图的“平衡” 父图中某个加工的输入输出数据流应该同相应的子
图的输入输出相同(相对应），分层数据流图的这种特 点称为子图与父图“平衡”。 合理使用文件
医院病房监护系统二层DFD图
第二层：加工“中央监视”分解
3.1
病员数据 开解信号
脉搏
病员极限
血压 体温
3.2
计算超过 极限值否
超过极限值
生理信号 极限值
血压、体温 脉搏
3.3
产生 报警信息
报警
时钟
3.4
格式化 日期 病员数据
中间层的编写规范
中间层结构和编程规范在整个XTERP系统中，采用三层结构进行构建。
由于整个系统的模块比较多，所有的数据操作和重要的业务操作都要在中间层完成，这就要求中间层能够具有一下几个特点1．结构清晰，能够将不同模块和不同数据对象的操作分开处理，用面向对象或者模块的形式组织数据对象。
防止出现一个包含所有数据提供者的模块。
2．维护简单，能够充分利用Delphi的Madis特性，不用过多的操作便能进行数据的操作3．业务过程编写容易，能够在数据提交之前和之后进行相应的业务操作，在中间层完成业务控制。
4．将复杂的接口关系进行分解，按照模块形式划分并实现接口。
使接口实现和数据提供紧密结合起来。
5．命名一定要规范，在客户端不同模块和不同对象容易区分调用，并进行检查。
为了达到上边提到的这些特性，对中间层进行了重新设计。
设计模式和Delphi 提供的标准Madis结构发生了很大改变，除了能够提供标准Madis提供的功能外还能完成一些其他特性功能。
为了能够更好的完成中间层的代码设计，编写质量更高的软件产品，形成了一个中间层的编写规范，在实际设计和编码过程中应该遵循、并按照这个规范的要求进行。
主要包含一下几个部分：1、中间层的设计模式介绍2、中间层的使用规范和编码规范3、命名规范。
1.中间层的设计模式为了能够达到上边提到的几点要求，对中间层进行了更改，通过对中间层的设计结构的了解，能够更深入的理解中间层，并运用中间层完成一些工作，避免出现一些不必要的问题。
1.1.变更介绍对中间层使用的一些控件进行了重写，改变了一些控件的特性。
下边简要介绍一下发生的变更。
1).中间层对Madis进行了变更，主要是重写了Tprovider控件，形成了TEXProvider控件。
2).为了能够使provider分布在不同的数据模块中，将Tdatamodule进行了继承，形成了TEXdatamodule。
3).通过TEXProvider和TEXDataModule的联合使用，能够达到分离不同的数据库处理到不同的数据模块的功能。
数据结构基础
else { // a[k],…,a[n-1] 的排列大于1，递归生成 for ( i = k; i < n; i++) { char temp = a[k]; a[k] = a[i]; a[i] = temp; // 交换a[k] // 和 a[i] perm(a,k+1,n); // 生成 a[k+1],…,a[n-1]的全排列 temp = a[k]; a[k] = a[i]; a[i] = temp; // 再次交换 a[k] 和 // a[i] , 恢复原顺序 } } // else结束 } // per句的程序步数详见教科书。
• 可以通过列出各个语句的程序步数确定整个程序 的程序步数。 例1.5 程序sum：
1 float sum (float *a, const int n) { 2 float s = 0; 3 for (int i = 0; i < n; i++) 4 s += a[i]; 5 return s; 6}
14
• 程序和算法不同，程序可以不满足有限性。例 如，一个软件的总控程序在未接受新的任务之前 一直处于“等待”循环中。
• 实现数据结构操作的程序总是可结束的，因此， 后面将不再严格区分算法和程序这两个术语。 • 必须保证指令的有效性，例如，指令“if （哥德 巴赫猜想是真）then x = y；”是无效的。
通过调用perm(a, 0, n)，可以生成n个元素的全 排列。
22
用n = 3 和 a[0..2] = (a, b, c)调用perm的示意如下：
23
• 当算法操作的数据结构是递归定义的时候也适合 使用递归。后面将有许多此类的重要例子。
作业：P25—5，6
J2EE架构中各层数据表示和传输的研究
０ 引言
ＪＥ （ａａ２ Ｐａ ｏｍ Ｅ ｔ ｐｉ ｄ ｉ ，ａａ２平 台 企业 ２ Ｅ Ｊｖ ｌｔ ｒ ｎｅ ｒ ｅＥ ｉｏ Ｊｖ ｆ ｒ ｓ ｔｎ
版 ）是由 Ｊｖ 语言 的发 明者 一美 国 Ｓ ｎ Ｍｉ ｏｙｔ 公司于 ａａ ｕ ｃ ｓｓ ｍｓ ｒ ｅ １９ ９ ９年在 Ｊ Ｓ （ａａ２ Ｐａ ｏ ｔ ｄｒ ｄｔ ｎ Ｊｖ ２ Ｅ Ｊｖ ｔ ｒ Ｓａ ａ Ｅ ｉｏ ， ａ２平 台 ｌ ｆｍ ｎ ｄ ｉ ａ 标 准版 ）ｌ Ｉ ｌ 的基础 上 ， 针对企业级应用开发的需求提 出的一整套 技术规范 ， 它提供 了基于组 件设计 、 开发 、 和管理 企业应 用 部署 的解决方案。ＪＥ ２ Ｅ已成为企业级应用开发的工业标准和主流平
３ 炳 清． 用数据 交换 中心的设计 与实现【 计算机 工程，０ ４３ 】王 通 Ｊ 】 ２ ０ ．０
表单 的 ａｔ ｎ属性 的值 提 交到 一个 Ｊｖ ｅ ｌ 中 ，在这 个 ｃｉ ｏ ａａ Ｓｒ ｅ ｖｔ Ｓｒｌ 中 ， ｅｖｅ ｔ 表单中各个元素的名字和值将对应 到这 个 Ｆ ｒ ｅｎ ｏｍＢ ａ
的相 应 的属 性 名和 属 性 值 上 。
台， 具有高安全性 、 高可用性 、 高可扩充性和易维护性 等优点。
上层提 供数据存取服 务 ， 即对数据进行 Ｃ Ｕ （ 、 、 、 ） Ｒ Ｄ增 删 改 查
等基本操作 ， 并将操 作的结果返 回给 中问层 。其结 构图如图 １
所 示。
据与 Ｘ ＭＬ标准数据格式相互转换 的解决方案 。 诚然 ， 系统所 实 现的功能还存在 着一定的局限性 ， 仅仅是提供了一种假定模式 下的数据转换方式。 但是 ， 于 ＸＭＬ的应用体系结构和数据集 基
据的初步验证功能 。
第3章 概要设计-1
目 录
3.1 概要设计的任务
3.2 设计过程
3.3 设计原理
3.4 描绘软件结构图的图形工具
3.5 启发规则 3.6 面向数据流的设计方法
3.4 描绘软件结构图的图形工具
（一）软件结构图 （二）层次图
（一）软件结构图
基本符号
方框：模块，框内注明模块的名字或主要功能
箭头(或直线)：模块的调用关系。 注意： 调用次序为上层调用下层； 同层按照数据传递关系确定；
命令监控器 1.0
取得输入 1.1
输入确认 1.2
请求确认 1.3
更新处理 1.4
传统的IPO图举例
输入
读口令请求
处理
1取得输入
输出
请求记录
2口令确认 口令文件
权限文件 3请求确认 4更新处理
权限记录
状态报告 响应
命令监控器(1.0)的IPO图
改进的IPO图格式
系统： 模块： 编号：
IPO图
作者： 日期：
被调用： 输入： 输入： 局部数据元素 ：
调用： 输出：
注释：
目 录
3.1 概要设计的任务
3.2 设计过程
3.3 设计原理
3.4 描绘软件结构图的图形工具
3.5 启发规则 3.6 面向数据流的设计方法
3.5 启发规则
设计的优化——启发式规则
1.改进软件结构提高模块独立性
①完全相似：在结构上完全相似，可能只是在数据 类型上不一致。此时可以采取完全合并的方法。 ②局部相似：找出其相同部分，分离出去，重新定 义成一个独立的下一层模块。还可以与它的上级模 块合并。
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数据中间层功能简介
简介
曙光数据中间层分为分析平台、存储平台、监控平台，为所有应用的支撑中心，整个中
间层可以实现集群资源调度，分配，以实现计算资源最大化，集群利用最大化。
中间层结构图
作业包
调度中心
任务解析组件
Spark计算驱动/Mapreduce计算驱动分析平台表适配查询接口自动化入库对外开放接口存储查询平台存储库（hbase/关系数据库）
作业监控
数据监控
报警系统其他等
集群监控
监控平台
分析平台
结构图
调度中心
作业包
任务解析组件
Spark计算驱动/Mapreduce计算驱动
分析平台
简介
分析平台内含大量分析任务功能，如常用ETL工具，智能分析工具，可以完成用户对数据
常用的各种操作，底层实现方式多样化，可以实现spark内存是计算迭代和mapreduce编
程处理。
运行流程
操作输入
任务解析组件
调度中心
作业包
底层驱动选择计算框架
Spark计算处理
Mapreduce计算处
理
作业包
简介
作业包为各种分析作业的存放目录，包含各种分析功能jar，包括常见的关联作业，去
重作业等，以一个个独立项目形式存在，每个项目可以完好的衔接。
结构图
作业包
ETL处
理包
智能分析包其他
定制
包
关联作业
添加作业
排序作业
拆分作业
其他等
聚类分
类
包含作业包
etl操作包
包名 功能简介
添加
添加某些字段
去重 按照某字段去重（存在按多个字段并关系去重）
删除 删除某些字段
字段选择 选择某字段或多个字段并输出
排序 按照某字段进行排序
比对 两张表或多张表，对应字段比对，并将比对结果输出
打标 按照规则，比对数据源与字典表的某个规则，对满足规则的数据新增
标记字段
拆分 将一个字段按照某种规则（如分割符、标识字符等）拆成2个以上字
段
关联 按照标识字段，取多个表对应字段，输出关联后数据
替换 按照规则将表中的一些字段的数据替换成指定数据
提取元数据 按规则提取结构化数据元数据信息，来源目录，字段数，分割符，大
小，行数，输出目录，字段名
智能分析包
贝叶斯分类 提供概率形式模型分类
K-means
提供数据聚类分析
SVM
提供模式识别分类
其他
NA
任务解析组件
简介
任务解析组件主要是将用户相关操作映射成树状结构，并将对应的配置生成操作—xml
文件之间的映射。
功能列表
任务解析组件
操作映射树状图操作参数生成xml文件驱动调度程
序
流程图
外部动作输入
解析动作生成对应
结构
映射动作参数xml
文件
驱动调度程序
调度中心
简介
调度中心任务为分析平台的核心组件，包括解析组件，驱动组件，对外开放组件，可以分析
不同的任务并转换为作业形式，完成各种分析功能。
功能图
调度中心
解析
作业
驱动
解析操作树行
结构
解析参数xml文
件
根据
树行
关系
调用
不同
作业
包
加载
各自
输入
xml配
置项
对外
开放
接口
作业查询借口
作业进度接口
作业关闭接口
其他等
存储查询平台
结构展示图
表适配
查询接口
自动化入库对外开放接口
存储查询平台
存储库（hbase/关系数据库）
简介
存储平台目的是为了将各种分析后的数据进行统一管理，提供表适配，数据入库，
查询等一系列数据管理功能。
表适配
类型
表适配分为 hbase表适配，hive表适配
功能图
表适配
适配建
表
hbas
e表
建立
Hive
表建
立
表模式选择
生成对应模式xml
文件
流程图
用户操作
操作映射为文件
解析文件
判断表类型生成hbase表
生成hive表
查询组件
功能图
查询组件
Hbase查询接口Sql查询接口键值查询条件查询范围查询模糊查询对外
开放
工具
对外
开放
查询
api
查询
shell
脚本
查询类型
Nosql数据库查询类型 Hive查询
Key值查询 支持sql查询形式
范围查询
模糊查询
全文检索
条件查询
自动化入库
简介
自动化入库用处为：根据目录将新增的用户数据存入对应的hbase表中
交互流程
数据目录
监控扫描
时间状态判断非新增数据，跳出
N
新增数据
Y
目录适配，入库
hbase表
开放接口
功能图
开放接口
表管理数据
管理
建表
删表
加载清除
监控平台
结构展示图
作业监控
数据监控
报警系统
集群监控
监控平台
简介
监控平台主要用于监控作业状况、集群资源、数据资源等，并提供报警服务功能。
作业监控
简介
作业监控为监督集群运行的任务，并提供借口给予外部服务调用展示
结构图
作业监控
作业管理作业监
控
作业查询
作业停止
作业重新运行
资源占用率查询资源占
用率限
定
功能
作业展示 作业管理
查询作业号 关闭运行作业
作业进度展示 重启作业
其他
数据监控
简介
数据监控包括对数据入数据中心及对数据一系列操作的记录，其中包括部分：
1. 数据入库监控（包括入库条数，入库错误比对等）
2. 数据入库操作监控（包括数据存储目录，数据权限，数据操作记录）
功能
数据入库监控 数据操作监控
入库条数记录 数据操作监控
错误监控 数据权限管理
数据占用空间监控
NA
数据存储监控
报警系统
简介
报警系统，主要作为发送平台，包括邮件发送，短信提示等
功能结构图
报警平台
发送平台平台设
置
邮件短信
三方接
入
日志操作（下载查
询）
发送设置（内容，时
间）
功能
可提供用户指定操作的日志发送
作业运行状况的日志发送
数据操作的日志记录发送
集群宕机的日志发送