論混合軟件架構的設計

摘要：

2007年3月，我所在的公司組織開發了一套完整的變電綜合信息管理系統，在這個項目中，我擔任系統架構設計師職務，主要負責軟件架構和網絡安全體系架構設計的工作。該系統包括變電運行所需的運行記錄、圖形開票、安全生產管理、生產技術管理、行政管理、總體信息管理、技術臺帳管理、班組建設、學習培訓、系統維護等各個業務層次模塊。

本文首先簡單地分析了C/S架構和B/S架構各自的優缺點，然后說明了混合C/S架構和B/S架構的必要性，分析了“內外有別”和“查改有別”兩種混合模型，并以變電綜合信息管理系統為例，結合實際情況，討論了C/S和B/S混合架構的應用。實踐證明，在軟件項目的開發中，使用C/S與B/S混合軟件架構，能節省開發和維護成本，使系統具有良好的開放性，易擴展性，便于移植等優點。

正文：

典型的軟件架構風格有很多。例如，設計圖形用戶界面常用的事件驅動風格、設計操作系統常用的層次化設計風格、設計編譯程序常用的管道與過濾器風格、設計分布式應用程序常用的客戶機／服務器風格等。一個實用的軟件系統通常是幾種典型架構風格的組合。

1、項目概述

當前，我國電力系統正在進行精簡機構的改革，變電站也在朝無人、少人和一點帶面的方向發展（如：一個有人值班220KV變電站帶若干個無人值班220KV和110KV變電站），“減人增效”是必然的趨勢，而要很好地達到這個目的，使用一套完善的變電綜合信息管理系統(TSMIS)顯得很有必要。2007年3月，筆者所在的公司組織有關力量，針對電力系統變電運行管理工作的需要，結合變電站運行工作經驗，開發了一套完整的變電綜合信息管理系統，在這個項目中，我擔任系統架構設計師職務，主要負責軟件架構和網絡安全體系架構設計的工作。

TSMIS系統包括變電運行所帶的運行記錄、圖形開票、安全生產管理、生產技術管理、行政管理、總體信息管理、技術臺帳管理、班組建設、學習培訓、系統維護等各個業務層次模塊。實際使用時，用戶可以根據實際情況的需要選擇模塊進行自由組合，以達到充分利用變電站資源和充分發揮系統作用的目的。限于篇幅，在此，我們不詳細介紹各模塊的功能。

系統的實現采用Visual C++、Visual Basic、Visual InterDev和Java語言和開發平臺進行混合編程。服務器操作系統使用Windows 2003 Advanced Server，后臺數據庫采用SQLServer2005。系統的實現充分考慮到我國變電站所電壓等級的分布，可以適用于大、中、小電壓等級的變電站所。

2、C/S與B/S的比較分析

C/S架構具有強大的數據操作和事務處理能力，模型思想簡單，易于人們理解和接受。但隨著企業規模的日益擴大，軟件的復雜程度不斷提高，C/S架構逐漸暴露了以下缺點：

(1)開發成本較高。C/S架構對客戶端軟硬件配置要求較高，增加了整個系統的成本。

(2)客戶端程序設計復雜。采用C/S架構進行軟件開發，大部分工作量放在客戶端的程序設計上，客戶端顯得十分龐大。

(3)軟件移植困難。采用不同開發工具或平臺開發的軟件，一般互不兼容，不能或很難移植到其它平臺上運行。

(4)軟件維護和升級困難。采用C/S架構的軟件要升級，開發人員必須到現場為客戶機升級，每個客戶機上的軟件都需維護。對軟件的一個小小改動（例如，只改動一個變量），每一個客戶端都必須更新。

B/S架構主要是利用不斷成熟的WWW瀏覽器技術，結合瀏覽器的多種腳本語言，用通用瀏覽器就實現了層來需要復雜的專用軟件才能實現的強大功能，并節約了開發成本，是一種全新的軟件架構。基于B/S架構的軟件，系統安裝、修改和維護全在服務器端解決。用戶在使用系統時，僅僅需要一個瀏覽器就可運行全部的模塊，真正達到了“零客戶端＂的功能，很容易在運行時自動升級。B/S架構還提供了異種機、異種網、異種應用服務的聯機、聯網、統一服務的最現實的開放性基礎。

與C/S架構相比，B/S架構也有許多不足之處，例如：

(1)B/S架構缺乏對動態頁面的支待能力，沒有集成有效的數據庫處理功能。

(2)B/S架構的系統擴展能力差，安全性難以控制。

(3)采用B/S架構的應用系統，在數據查詢等響應速度上，要遠遠地低于C/S架構。

(4)B/S架構的數據提交一般以頁面為單位，數據的動態交互性不強，不利于在線事務處理應用。

3、C/S與B/S混合軟件架構

傳統的C/S架構并非一無是處，而新興的B/S架構也并非十全十美。由于C/S架構根深蒂固，技術成熟，原來的很多軟件系統都是建立在C/S架構基礎上的，因此，B/S架構要想在軟件開發中起主導作用，要走的路還很長。我們認為，C/S架構與B/S架構還將長期共存，其結合方式主要有兩種。下面，我們分別介紹C/S與B/S混合架構的兩個模型。

(1)“內外有別”模型

在C/S與B/S混合架構的“內外有別”模型中，企業內部用戶通過局域網直接訪問數據庫服務器，軟件系統采用C/S架構，企業外部用戶通過Internet詢問Web服務器，通過Web服務器再訪間數據庫服務器，軟件系統采用B/S架構。

“內外有別”模型的優點是外部用戶不直接訪問數據庫服務器，能保證企業數據庫的相對安全。企業內部用戶的交互性較強，數據查詢和修改的響應速度較快。

“內外有別”模型的缺點是企業外部用戶修改和維護數據時，速度較慢，較煩瑣，數據的動態交互性不強。

(2)“查改有別”模型

在C/S與B/S混合軟件架構的“查改有別”模型中，不管用戶是通過什么方式（局域網或Internet)連接到系統，凡是需執行維護和修改數據操作的，就使用C/S架構；如果只是執行一般的查詢和瀏覽操作，則使用B/S架構。“查改有別”模型體現了B/S架構和C/S架構的共同優點。但因為外部用戶能直接通過Internet連接到數據庫服務器，企業數據容易暴露給外部用戶，給數據安全造成了一定的威脅。

4、應用實例

在設計TSMIS系統時，我們充分考慮到變電站分布管理的需要，采用C/S與B/S混合架構的“內外有別”模型，如下圖所示。

在TSMIS系統中，變電站內部用戶通過局域網直接訪問數據庫服務器，外部用戶（包括縣調、地調和省局的用戶及晉通Internet用戶）通過Internet訪問Web服務器，再通過Web服務器訪問數據庫服務器。外部用戶只需一臺接入Internet的計算機，就可以通過Internet查詢運行生產管理情況，無須做太大的投入和復雜的設置。這樣也方便所屬電業局及時了解各變電站所的運行生產情況，對各變電站的運行生產進行宏觀調控。此設計能很好地滿足用戶的需求，符合可持續發展的層則，使系統有較好的開放性和易擴展性。

該系統已經在全國的多個變電站使用，用戶反映良好。真正滿足了變電管理朝無人、少人和一點帶面發展趨勢的需要，提高工作效率、增強準確性，對工作過程中的各種記錄都能詳實、準確地記載，減少大量手工重復錄入，達到變電站無人、少人值班的目的。

實踐證明，在軟件項目的開發中，使用C/S與B/S混合架構，能節省開發和維護成本，使系統具有良好的開放性，易擴展性，便于移植等優點。

總結

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