系统架构师论文-论混合软件架构设计

    2007年3月，我所在的公司组织开发了一套完整的变电综合信息管理系统，在这个项
目中，我担任系统架构设计师职务，主要负责软件架构和网络安全体系架构设计的工作.
该系统包括变电运行所需的运行记录、图形开票、安全生产管理、生产技术管理、行政管
理、总体信息管理、技术台帐管理、班组建设、学习培训、系统维护等各个业务层次模块.
    本文首先简单地分析了 C/S架构和B/S架构各自的优缺点，然后说明了混合C/S架构
和B/S架构的必要性，分析了“内外有别”和“查改有别"两种混合模型，并以变电综合信息
管理系统为例，结合寤情况，讨论了 C/S和B/S混合架构的应用.实践证明，在软件项
目的开发中，使用C/S与B/S混合软件架构，能节省开发和维护成本，使系统具有良好的
开故性，易扩展性，便于转等腕.

    典型的软件架构风格有很多，例如，设计图形用户界面常用的■件驱动风格、设计操
作系统常用的层次化设计风格、设计编译程序常用的管道与过滤器风格、设计分布式应用
程序常用的客户机/服务器风格等.一个实用的软件系统通常是几种典型架构风格的组合.

    当前，我国电力系统正在进行精简机构的改革，变电站也在朝无人、少人和一点带面
的枷发展(例如:一个有人值班220KV变电站带若干个无人值班的220KV和110KV变电站)，
"减人增效"是必然的趋势，而要很好地达到这个目的，使用一套完善的变电综合值息管理
系统(TSMIS)显得很有必要.2007年3月，笔者所在的公司组织有关力重，针对电力系统变电运
行管理工作的需要，结合变电站运行工作龄，开发了一套完整的交电综合值息管理系统，在
这个项目中，我担任系统架构设计师职务，主要负责软件架构和网络安全体系架构设计的工
作.
    TSMIS系统包括变电运行所需的运行记录、图形开票、安全生产管理、生产技术管理,
行政管理、总体信息管理、技术台帐管理、班组建设、学习培训、系统维护等各个业务层次
模块.实际使用时，用户可以根据实际情况的需要选择模块进行自由组合，以达到充分利用变
电站资源和充分发挥系统作用的目的.限于篇幅，在此我们不详细介绍各个模块的功能.
    系统的实现釆用Visual C++、Wsual Basic、Visual InierDev和Java语言和开发平台进
行混合编程.服务器操作系统使用Windows 2003 Advanced Server,后库采用SQL Server
2005.系统的实现充分考虑到我国变电站所电压等级的分布，可以适用于大、中、小电压等扱
的变电站所.

    C/S 具有强大的数据处理能力和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和捶受.
但随春企业规模的日益扩大，软件的复杂程度不断提高，C/S架构逐渐暴露了以下缺点：
    （1）开发成本较高.C/S架构对客户端软硬件配貫要求较高，増加了整个系统的成本.
    （2）客户端程序设计复杂.采用C/S架构进行软件开发，大部分工作宣放在客户端
的程序设计上，客户端显得十分庞大.
    （3）软件移植困难.采用不同开发工具或平台开发的软件，一般互不兼容，不能或
很难移植到其它平台上运行.
    （4）软件维护和升级稣采用C/S架构的软件要升级，开发人员必须到现场为客户机升级
，每个客户机上的软件都需维护.对软件的一个小小的改动（例如，只改动一个变重），每一
个客户端都必须更新，
    B/S架构主要是利用不断成熟的WWW浏览器技术，結合浏览器的多种脚本语言，用
通用浏览器就实现了原来需要复杂的专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，
是一种全新的软件架构.基于B/S架构的软件，系统安装、修改和维护全在服务器端解决.
用户在使用系统时，仅仅需要一个浏览器就可运行全部的模块，真正达到了“零客户端”的
功能，很容易在运行时自动升级.B/S架构还提供了异种机、异种网、异种应用服务的联
机、联网、统一服务的最现实的开放性基础.
    与C/S架构相比，B/S架构也有许多不足之处，例如：
    （1）B/S架构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数据库瞧功能.
    （2）B/S架构的系统扩展能力差，安全性难以控制，
    （3）采用B/S架构的应用系统，在数据查询等响应速度上，耍域地低于C/S架构.
    （4）B/S的数据提交一般以页面为单位，数据的动态交互性不强，不利于在线事务的处
理和应用

    传统的C/S架构并非一无是处，而新兴的B/S架构也并非十全十美.由于C/S架构根技术成
熟，原来很多的软件系统都是建立在c/s腳基础上的，因此,B/s架构要想在软件开发中起主导
作用，要走的路还很长.我们认为，C/S腳与B/S架构还将长期共存，其结合方式主要有两种.
下面，我们分别介绍C/S与B/S混合架构的两个模型.

    在C/S与B/S混合架构的“内外有别”模型中，企业内部用户通过局域屈直接访问数据
库服务器，软件系统釆用C/S架构；企业外部用户通过Internet访问Web服务器，通过Web服务
器再访问数据库服务器，软件系统采用B/S架构.
    "内外有别"的模型的优点是外部用户不直接访问数据库服务器，能保证企业数据库的相
对安全.企业内部用户的交互性较强，数据查询和修改的响应速度较快.
    “内外有别'模型的缺点是企业外部用户修改和維护数据时，速度较慢，较烦琐，数
据的动态交互性不强.

    在C/S与B/S混合软件架构的"查改有别”模型中，不管用户是通过什么方式（局域网或者
Internet）连接到系统，凡是需执行维护和修改数据操作的，就使用C/S架构，如果只是执行
一殷的查询和浏览操作，则使用B/S架构.“查改有别”模型体现了B/S架构和C/S架构的共同优
点.但因为外部用户能直接通过Internet连接到数据库服务鬍，企馈据容易暴露绘外部用户，
给数据安全造成了一定的威胁.

    在设计TSMIS系砌，我们充分考虑到变电站分布管理的需霎，采用C/S与B/S混合架构的
“内外有别”模型，如下图所示.

    在TSMIS系统中，变电站内部用户通过局域网直接访问数据库服务器，外部用户（包
括县调、地调和省局的用户及普通Internet用户）通过Internet访问Web服务器，再通过
Web服务器访问数据库服务器.外部用户只需一台接入Internet的计算机，就可以通过
Internet查询运行生产管理情况，无须做太大的投入和复杂的设置.这样也方便所属电业局
及时了解各所的运况，对各变电站的运行生产进调控.此设计能很好地满足用户的需求，符
合可持续发展的原则，使系统有较好的开放性和易扩展性
    该系统已经在全国的多个变电站使用，用户反映良好,真正满足了变电管理朝无人、
少人和一点带面发展趋势的需要，提高工作效率、增强准确性，对工作过程中的各种记录
都能详实、准确地记载，减少大童手工重复录入，达到变电站无人、少人值班的目的.
    实践证明，在软件项目的开发中，使用C/S与B/S混合明，能节省开发和维护成本,
使系统具有良好的开放性，易扩展性，便于移植等优点.