WEB的體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的Web數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般實(shí)現(xiàn)Web數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的連接和應(yīng)用可采取兩種方法，一種是在Web服務(wù)器端提供中間件來(lái)連接Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，另一種是把應(yīng)用程序下載到客戶端并在客戶端直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。中間件負(fù)責(zé)管理Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的通信并提供應(yīng)用程序服務(wù)，它能夠直接調(diào)用外部程序或腳本代碼來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，因此可以提供與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的動(dòng)態(tài)HTML頁(yè)面，或執(zhí)行用戶查詢，并將查詢結(jié)果格式化成HTML頁(yè)面。通過(guò)Web服務(wù)器返回給Web瀏覽器。最基本的中間件技術(shù)有通過(guò)網(wǎng)關(guān)接口CGI和應(yīng)用程序接口API兩種。

CGI是外部應(yīng)用程序(CGI程序)與Web服務(wù)器之間的接口標(biāo)準(zhǔn),是WWW服務(wù)器運(yùn)行時(shí)外部程序的規(guī)范，按照CGI編寫的程序可以擴(kuò)展服務(wù)器的功能，完成服務(wù)器本身不能完成的工作，外部程序執(zhí)行時(shí)間可以生成HTML文檔，并將文檔返回WWW服務(wù)器。CGI應(yīng)用程序能夠與瀏覽器進(jìn)行交互作用，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的API與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等外部數(shù)據(jù)源進(jìn)行通信，如一個(gè)CGI程序可以從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，然后格式化為HTML文檔后發(fā)送給瀏覽器，也可以將從瀏覽器獲得的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。幾乎使用的服務(wù)器軟件都支持CGI，開(kāi)發(fā)人員可以使用任何一種WWW服務(wù)器內(nèi)置語(yǔ)言編寫CGI，其中包括流行的C、C++ 、VB和Delphi等。從體系結(jié)構(gòu)上來(lái)看，用戶通過(guò)Web瀏覽器輸入查詢信息，瀏覽器通過(guò)HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器發(fā)出帶有查詢信息的請(qǐng)求，Web服務(wù)器按照CGI協(xié)議激活外部CGI程序，由該程序向DBMS發(fā)出SQL請(qǐng)求并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為HTML后返回給Web服務(wù)器。再由Web服務(wù)器返回給Web瀏覽器。這種結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了客戶/服務(wù)器方式的三層模型，其中Web服務(wù)器和CGI程序?qū)嶋H起到了HTML和SQL轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)的作用。CGI的典型操作過(guò)程是：分析CGI數(shù)據(jù);打開(kāi)與DBMS的連接;發(fā)送SQL請(qǐng)求并得到結(jié)果;將結(jié)果轉(zhuǎn)化為HTML;關(guān)閉DBMS的連接;將HTML結(jié)果返回給Web服務(wù)器?；赪eb的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)利用已有的信息資源和服務(wù)器。其訪問(wèn)頻率大，尤其是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。但其主要的缺點(diǎn)是：①客戶端與后端數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通信必須通過(guò)Web服務(wù)器，且Web服務(wù)器要進(jìn)行數(shù)據(jù)與HTML文檔的互相轉(zhuǎn)換，當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，必然在Web服務(wù)器形成信息和發(fā)布瓶頸。②CGI應(yīng)用程序每次運(yùn)行都需打開(kāi)和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接，效率低，操作費(fèi)時(shí);③CGI應(yīng)用程序不能由多個(gè)客戶機(jī)請(qǐng)求共享，即使新請(qǐng)求到來(lái)時(shí)CGI程序正在運(yùn)行，也會(huì)啟動(dòng)另一個(gè)CGI應(yīng)用程序，隨著并行請(qǐng)求的數(shù)量增加，服務(wù)器上將生成越來(lái)越多的進(jìn)程。為每個(gè)請(qǐng)求都生成進(jìn)程既費(fèi)時(shí)又需要大量?jī)?nèi)存，影響了資源的使用效率，導(dǎo)致性能降低并增加等待時(shí)間;④由于SQL與HTML差異很大，CGI程序中的轉(zhuǎn)換代碼編寫繁瑣，維護(hù)困難;⑤安全性差，缺少用戶訪問(wèn)控制，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)難以設(shè)置安全訪問(wèn)權(quán)限;⑥HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)且沒(méi)有常連接的協(xié)議，DBMS事務(wù)的提交與否無(wú)法得到驗(yàn)證，不能構(gòu)造Web上的OLTP應(yīng)用。

為了克服CGI的局限性，出現(xiàn)的另一種中間件解決方案是基于服務(wù)器擴(kuò)展API的結(jié)構(gòu)。與CGI相比，API應(yīng)用程序與Web服務(wù)器結(jié)合得更加緊密，占用的系統(tǒng)資源也少得多，而運(yùn)行效率卻大大提高，同時(shí)還提供更好的保護(hù)和安全性。服務(wù)器API一般作為一個(gè)DLL提供，是駐留在WWW服務(wù)器中的程序代碼，其擴(kuò)展WWW服務(wù)器的功能與CGI相同。WWW開(kāi)發(fā)人員不僅可以API解決CGI可以解決的一切問(wèn)題，而且能夠進(jìn)一步解決基于不同WWW應(yīng)用程序的特殊請(qǐng)求。各種API與其相應(yīng)的WWW服務(wù)器緊密結(jié)合，其初始開(kāi)發(fā)目標(biāo)服務(wù)器的運(yùn)行性能進(jìn)一步發(fā)掘、提高。用API開(kāi)發(fā)的程序比用CGI開(kāi)發(fā)的程序在性能上提高了很多，但開(kāi)發(fā)API程序比開(kāi)發(fā)CGI程序要復(fù)雜得多。API應(yīng)用程序需要一些編程方面的專門知識(shí)，如多線程、進(jìn)程同步、直接協(xié)議編程以及錯(cuò)誤處理等。主要的WWW API有Microsoft公司的ISAPI、Netscape公司的NSAPI和OReily公司的WSAPI等。使用ISPAI開(kāi)發(fā)的程序性能要優(yōu)于用CGI開(kāi)發(fā)的程序，這主要是因?yàn)镮SAPI應(yīng)用程序是一些與WWW服務(wù)器軟件處于同一地址空間的DLL，因此所有的HTTP服務(wù)器進(jìn)程能夠直接利用各種資源這顯然比調(diào)用不在同一地址空間的CGI程序語(yǔ)句要占用更少的系統(tǒng)時(shí)間。而NSAPI同ISAPI一樣，給WWW開(kāi)發(fā)人員定制了Netscape WWW服務(wù)器基本服務(wù)的功能。開(kāi)發(fā)人員利用NSAPI可以開(kāi)發(fā)與WWW服務(wù)器的接口，以及與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等外部資源的接口。雖然基于服務(wù)器擴(kuò)展API的結(jié)構(gòu)可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)各種功能，連接所有支持32位ODBC的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，但這種結(jié)構(gòu)的缺陷也是明顯的：①各種API之間兼容性很差，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)管理這些接口; ②開(kāi)發(fā)API應(yīng)用程序也要比開(kāi)發(fā)CGI應(yīng)用復(fù)雜得多; ③這些API只能工作在專用Web服務(wù)器和操作系統(tǒng)上。

Java的推出，使WWW頁(yè)面有了活力和動(dòng)感。Internet用戶可以從WWW服務(wù)器上下載Java小程序到本地瀏覽器運(yùn)行。這些下載的小程序就像本地程序一樣，可獨(dú)立地訪問(wèn)本地和其他服務(wù)器資源。而最初的Java語(yǔ)言并沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的功能，隨著應(yīng)用的深入，要求Java提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能的呼聲越來(lái)越高。為了防止出現(xiàn)對(duì)Java在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方面各不相同的擴(kuò)展，JavaSoft公司指定了JDBC，作為Java語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)API。采用JDBC技術(shù)，在Java Applet中訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)在于：直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，不再需要Web數(shù)據(jù)庫(kù)的介入，從而避開(kāi)了CGI方法的一些局限性;用戶訪問(wèn)控制可以由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器本地的安全機(jī)制來(lái)解決，提高了安全性;JDBC是支持基本SQL功能的一個(gè)通用低層的應(yīng)用程序接口，在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)功能的層次上提供了一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面，為跨平臺(tái)跨數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行直接的Web訪問(wèn)提供了方案。從而克服了API方法一些缺陷;同時(shí)，可以方便地實(shí)現(xiàn)與用戶地交互，提供豐富的圖形功能和聲音、視頻等多媒體信息功能。JDBC是用于執(zhí)行SQL語(yǔ)句的Java應(yīng)用程序接口API，由Java語(yǔ)言編寫的類和接口組成。Java是一種面向?qū)ο?、多線程與平臺(tái)無(wú)關(guān)的編程語(yǔ)言，具有極強(qiáng)的可移植性、安全性和強(qiáng)健性。JDBC是一種規(guī)范，能為開(kāi)發(fā)者提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)類和接口，能夠方便地向任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送SQL語(yǔ)句，同時(shí)JDBC是一個(gè)支持基本SQL功能的低層應(yīng)用程序接口，但實(shí)際上也支持高層的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)工具及API。所有這些工作都建立在X/Open SQL CLI基礎(chǔ)上。JDBC的主要任務(wù)是定義一個(gè)自然的Java接口來(lái)與X/Open CLI中定義的抽象層和概念連接。JDBC的兩種主要接口分別面向應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員的JDBC API和面向驅(qū)動(dòng)程序低層的JDBC Driver API。JDBC完成的工作是：建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接;發(fā)送SQL語(yǔ)句;返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)果給Web瀏覽器?；贘DBC的Web數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)其缺陷在于：只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等操作，還不能進(jìn)行OLTP;安全性、緩沖機(jī)制和連接管理仍不完善;SUN承諾的完全跨平臺(tái)跨數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能和標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。