Московський державний інститут електроніки та математики

кафедра САПР

Пояснювальна записка до курсового проекту з дисципліни «розробка САПР» на тему:

Розробка структур основних видів забезпечення програмно-технічного комплексу (ПТК) «Web-інтерфейс до баз даних».

Виконавець: півники А.Г.

Група: АП-101

Викладач: Вітушкіна П.І.

Здано ________ 199 р

Оценка________

Москва 1996 р.

Завдання на курсовий проект.

• Вибрати вид ПТК для розробки структур ПЗ і ТО та обгрунтувати свій вибір.

• Скласти огляд з різних ПТК даного виду.

• Скласти технічне завдання на розробку структур ПЗ і ТО ПТК.

• Розробити ескізний проект структур ПЗ і ТО ПТК.

• Розробити технічний проект структур ПЗ і ТО ПТК.

• Зробити висновки по курсовому проектуванню.

• Оформити пояснювальну записку.

Введення.

Сьогодні безліч людей несподівано для себе відкривають для себе існування глобальних мереж, об'єднуючих комп'ютери у всьому світі в єдиний інформаційний простір, який називається Internet. Що це таке, визначити непросто. З технічної точки зору Internet - це об'єднання транснаціональних комп'ютерних мереж, що працюють по різних протоколах, пов'язують різноманітні типи комп'ютерів, фізично передають дані по всіх доступних типах ліній - від витої пари і телефонних проводів до оптоволокна і супутникових каналів. Більша частина комп'ютерів в Internet пов'язано по протоколу TCP / IP. Можна сказати, що Internet-це мережа мереж, обплутує всю земну кулю.

Протокол TCP / IP дозволяє передавати інформацію, яке використовують різноманітні мережеві сервіси, по-різному поводяться з цією інформацією. Internet не вирішила проблеми зберігання та впорядкування інформації, але вирішила проблему її передачі, давши можливість отримувати її коли і де завгодно. Оскільки Мережа (тут і далі Мережа-з великої літери-означатиме Internet) децентралізована, то відключення навіть значної частини комп'ютерів не вплине на її функціональність. За оцінками аналітиків, в 1995 році число повноцінно підключених до Мережі комп'ютерів склало близько 7 мільйонів і продовжує стрімко зростати. За тим же оцінками, на початку наступного століття Мережа може стати настільки ж доступна, як телефон чи телебачення сьогодні.

Як вже згадувалося, в Мережі існує велика кількість сервісів. Нас надалі буде цікавити WWW або просто Web (Word-Wide Web-всесвітня павутина). Це найпопулярніший сервіс Мережі та зручний спосіб роботи з інформацією. Сьогодні існує щонайменше 30 тис. серверів WWW. Саме за рахунок WWW Мережа зростає так стрімко. Користуючись нескладною мовою опису, можна складати Гіпермедійні документи для їх подальшої публікації в Мережі (під гіпермедійним я маю на увазі документ, який може містити всі види інформації - від простого тексту до мултімедійних роликів). Щоб побачити зміст документа так, як його уявляє собі його автор потрібно мати на комп'ютері-клієнті програму перегляду-браузер. Найбільш популярний сьогодні Netscape Navigator, що підтримує багато розширень HTML (Hyper Text Markup Language-мова гіпертекстової розмітки документів - саме з його допомогою оформляється інформація в WWW). Далі під словами браузер або програма перегляду я буду мати на увазі саме цю програму, хоча і не виключено, що і будь-яка інша програма зможе відображати все так, як було задумано.

Тепер трохи інформації про технології «клієнт-сервер». Вона відома вже досить тривалий час, але раніше найчастіше використовувалася у великих мережах масштабу підприємства. Сьогодні, з розвитком Internet, ця технологія все частіше приваблює погляди розробників програмного забезпечення. У світі накопичено величезну кількість інформації з різних питань. Найчастіше ця інформація зберігається в базах даних (БД). Щоб опублікувати її в Мережі доводилося експортувати БД в HTML-документи, що вимагало великих витрат і ускладнювало пошук інформації. Сьогодні є великий досвід подібних робіт. Практично будь-який користувач Мережі не раз стикався з подібними БД. Наприклад, головне в роботі популярного пошукового сервера Yahoo (адреса-http:: \ \ www.yahoo.com) - це запити до бази даних WWW-сервера за ключовими словами. Відповідь сервера-список гіпертекстових посилань на знайдені в Мережі сторінки, що містять потрібну інформацію. Саме сьогодні проблема Web-інтерфейсу до БД як ніколи актуальна.

Огляд ПТК даного виду.

Спочатку коротко про технологію «клієнт-сервер». Її можна представити так:

• клієнт формує і посилає запит до бази даних сервера, вірніше - до програми, обробній запити.

• ця програма робить маніпуляції з БД, що зберігається на сервері, відповідно до запиту, формує результат і передає його клієнту.

• Клієнт отримує результат, відображає його на дисплеї і чекає подальших дій користувача. Цикл повторюється, поки користувач не закінчить роботу з сервером.

В даний час, у зв'язку з бурхливим розвитком Internet гостро стоїть проблема зв'язку БД і клієнтів Мережі. Багато фірм-виробників програмних продуктів випускають або розробляють засоби публікації БД в Мережі. Основні функції ПТК даного виду такі:

• забезпечити відображення інтерфейсу користувача у форматі HTML для відображення програмою перегляду клієнта,

• забезпечити формування запитів до БД найбільш простими для непідготовленого користувача засобами,

• забезпечити аутентифікацію користувача (для розмежування доступу),

• забезпечити обробку запиту і повернення результату в HTML форматі для відображення програмою перегляду користувача.

При цьому необхідно пам'ятати про захист переданої по Мережі інформації та про привабливість і зрозумілості інтерфейсу.

Для серійно випускаються ПТК даного типу характерні висока вартість самого програмного забезпечення (ПЗ), апаратної платформи, самої СУБД (наскільки мені відомо, ПО для зв'язку з WWW поки не включається в постачання СУБД). До достоїнств можна віднести хорошого документування, наявність технічної підтримки, низьку вартість подальших оновлень програмного забезпечення. Хоча останнім часом починають з'являтися програми такого типу для «настільних» СУБД типу Visual FoxPro, Paradox і т.д. Але тут інша проблема - при низькій вартості (деяке ПЗ можна отримати по Мережі безкоштовно - потрібно лише мати СУБД) відсутня потужність і гнучкість. Таке ПО годиться хіба що для публікації невеликих за обсягом і нескладних БД.

З відомого мені ПЗ такого типу можна згадати наступні СКБД:

• SQL-server фірми Microsoft (вимагає потужного сервера БД під управлінням ОС Windows NT server тієї ж фірми)

• Sybase System фірми Sybase (вимагає потужного UNIX-сервера)

• Informix фірми Informix Software (також вимагає потужного UNIX-сервера)

• Progress фірми Progress Software (працює на тій же апаратній платформі, що і два попередніх)

• InterBase фірми Borland (є варіант для Windows NT і для UNIX)

Крім перерахованих вище достоїнств можна також відзначити гарну масштабірумость (наращиваемость), стійкість в роботі, захист від несанкціонованого доступу і потужність цих програмних продуктів. Все це ПЗ, як мені здається, дуже добре підходить для роботи з великими проектами в області БД. Наприклад, останнім часом, все частіше згадують Intranet («внутрішня» Мережа). Це великі корпоративні обчислювальні мережі, засновані на технологіях Internet, використовують ті ж протоколи, формати даних і т.д., але не відкриті в глобальну мережу. Переваги Intranet в тому, що не треба переучувати персонал при переході на нове ПЗ (можна, в принципі, залишити старі інтерфейси), так як навчивши один раз людини користуватися Internet 'ом, можна легко навчити його роботі з ПЗ підприємства - для відображення інформації можна скористатися тими ж браузерами.

До загальних рис вищеперелічених ПТК можна віднести підтримку стандартного мови запитів до БД-SQL, що полегшує у разі потреби перехід від однієї СУБД в іншу, практична відсутність обмежень на розміри файлів БД (хто-небудь бачив файл БД розміром, наприклад, у 1000 Tбайт?) , розміри об'єктів, кількість одночасно підключених клієнтів і т.д. Все залежить від конфігурації сервера.

Конкретне порівняння характеристик призвести не представляється можливим. Автор ніколи не працював з вищепереліченими програмними продуктами, а в пресі найчастіше наводиться дуже загальна інформація, а про реалізацію конкретних проектів нічого не пишуть.

Але можна очікувати, що написання подібного ПТК з використанням сучасних засобів проектування і реалізації інтерфейсів і програм у стилі RAD (Rapid Application Development-швидка розробка додатків) не займе багато часу і сил.

Технічне завдання на розробку структур ПТК.

Найменування та область застосування ПТК.

Робоча назва розроблюваного ПТК - «Web-інтерфейс до БД». Після закінчення розробки він буде застосовуватися для ведення бази даних про співробітників НДІ Ядерної Фізики (НДІЯФ МДУ). Частина інформації планується зробити доступною користувачам одного з Web-серверів для того, наприклад, щоб можна було знайти людину, яка займається тієї чи іншої наукової роботою. Але, оскільки в БД буде зберігатися вся інформація про персонал НДІЯФ, то цей ПТК також планується для автоматизації кадрової діяльності. Універсальність забезпечується за рахунок розмежування повноважень користувачів.

Підстави для розробки ПТК.

Підставою для розробки ПТК є усне розпорядження директора «групи Махаон» - фірми, що займається Internet-технологіями, розташованої на території НДІЯФ (з Web-сервером групи можна ознайомитися за адресою http:://www.machaon.ru) від 20 квітня 1996 .

Умовна тема розробок - використання баз даних в Internet. Розробка ведеться з метою отримання досвіду роботи з БД в Мережі, для підвищення навичок в програмуванні в середовищі під управлінням ОС UNIX, для залучення нових користувачів на Web сервер групи і для розробки власних технологій в області публікації БД.

Призначення розробки ПТК.

Функціонально, що розробляється ПТК служить для зв'язку з сервером баз даних Postgres95 (не плутати з Progress), для занесення, модифікації, видалення та пошуку інформації в БД. Інтерфейс представляється у вигляді HTML-документа для перегляду браузером клієнта і його зовнішній вигляд залежить від ОС, під керуванням якої працює програма перегляду (але він містить всі елементи стандарту GUI-поля введення, кнопки, радіо, кнопки з незалежною фіксацією і т.д .).

Експлуатаційне призначення ПТК - збір і зберігання інформації про співробітників НДІЯФ і надання частини цієї інформації для перегляду зовнішніми клієнтами.

Вимоги до ПТК.

Вимоги до функціональних характеристик.

Функції, що їх ПТК:

1. відображення інтерфейсу користувача у вигляді HTML-документа

2. обробку запиту користувача з виключенням неправильно заданих форматів, невірно заповнених полів запиту і т.д.

3. відповідно до запиту пошук в БД, модифікація або видалення даних у БД (пошук - для будь-якого клієнта, а все інше - для має відповідні права)

4. відображення результатів роботи.

Всі вихідні дані представляються у форматі HTML. Вхідні дані - ключові слова, список цільових полів, подальша дія виходять після заповнення клієнтом форми, отриманої від ПТК і відображеної програмою перегляду.

За часом процес маніпуляцій з БД не повинен займати багато часу, інакше на сервері може бути згенерований сигнал «time out» і завдання може бути знята з обробки.

Вимоги до програмного забезпечення.

ПТК розробляється на мові PERL (Practical Extraction and Report Language). Це стандартна мова для написання сценаріїв роботи WWW-сервера. Мова ця інтерпретується, схожий на щось середнє між мовами C, Pascal і Basic. Інтерпретатор поширюється по Internet безкоштовно. Останні версії об'єктно-орієнтовані. У PERL присутня можливість використання бібліотек, написаних на інших мовах програмування в т.ч. можливість динамічного завантаження-вивантаження бібліотек. Мова безпечний для використання - випадкове порушення захисту пам'яті сильно утруднено.

ПТК повинен працювати під управлінням ОС BSD UNIX. Ця ОС написана студентами та їх керівниками в університеті Берклі, Каліфорнія, США. Розповсюджується безкоштовно разом з вихідними текстами. Повністю сумісна з більшістю стандартів ОС UNIX. Є маса додаткових компонентів, написаних іншими колективами. Багато UNIX-програми працюють під керуванням цієї ОС без перекомпіляції. Система стійка в роботі, легко відновлюється після збоїв, є багатозадачною, многопотоковой, багатокористувацької мережевої ОС з підтримкою безлічі мережевих протоколів (у т.ч. TCP / IP). Версія для процесора х86 працює на будь-якому сумісному з i386 процесорі - від i386SX до Pentium. При запуску без графічної оболонки X-Window ця ОС не вимоглива до апаратних ресурсів. Тому WWW-сервер працює під керуванням цієї ОС.

Для роботи ПТК в системі повинна бути встановлена ​​СУБД Postgres95. Ця СУБД також була розроблена в університеті Берклі як дослідницький проект групою студентів. Розповсюджується безкоштовно. В даний час доступна версія 1.1-об'єктно-орієнтована СУБД підтримкою всіх сучасних можливостей - SQL, великі бінарні об'єкти, розширювана архітектура. Є програмні бібліотеки для написання програм, що використовують цю СУБД.

Для прискорення операцій пошуку на сервері, де встановлений ПТК повинно бути встановлено ОЗУ місткістю не менше 16 Мбайт. Розмір жорсткого диска залежить від кількості даних в БД.

На клієнтської ЕОМ має працювати браузер для відображення інформації. Типовий клієнт-це комп'ютер класу 486DX з 4-8 Мбайт ОЗУ, жорстким диском близько 210 Мбайт. 84% користувачів Мережі користуються браузером фірми Netscape.

Вимоги до інформаційного забезпечення.

Web-інтерфейс до БД повинен:

1. відображати всю інформацію на браузері користувача у форматі HTML

2. проводити аутентифікацію користувача з метою з'ясування його привілеїв

3. для користувачів з низьким рівнем привілеїв давати можливість бачити частину інформації, для користувачів з високим рівнем - можливість редагування, додавання та видалення

4. повинна бути забезпечена висока швидкість і надійність роботи програми

У процесі роботи створюється база даних, для чого використовується реляційна модель БД. Вона містить набір плоских таблиць, пов'язаних по ключових полях. У процесі роботи всі таблиці представляються як єдине ціле (замість ключів з однієї таблиці відразу відображається інформація з інформаційних полів інших таблиць).

Вимоги до інформаційної та програмної сумісності.

Програмний модуль сумісний з інтерпретатором PERL версії не нижче 5.001. Для роботи необхідна наявність деяких бібліотек (інтерфейс для роботи з СУБД Postgres95, інтерфейс для роботи з HTML-форматованим текстом) і потрібно, щоб на сервері був запущений монітор БД (фоновий процес, що реагує на звернення до БД і обробний їх - поставляється разом з Postgres95 ).

Вимоги до технічного забезпечення.

В даний час СУБД Postgres95 і Web-інтерфейс до неї працюють на сервері з наступними характеристиками:

• процесор-Intel 486DX2 з тактовою частотою 66 МГц

• обсяг ОЗУ-32 Мбайт

• жорсткий диск об'ємом 1,2 Гбайт з інтерфейсом SCSI

• Системна шина-ISA + EISA

• присутній мережева карта Ethernet2000-EISA

• операційна система-BSD UNIX

Сервер включений в локальну мережу, що містить безліч різних типів комп'ютерів (від Sun SPARKstation до i386) та інших серверів (під управлінням різних версій UNIX і NetWare). Апаратне забезпечення сервера цілком справляється з навантаженням, забезпечуючи хороший час реакції. Ці вимоги не є мінімально допустимими, але тестування на інших конфігураціях сервера не проводилося.

Вимоги до надійності.

Для забезпечення сталого функціонування ПТК перевіряються вхідні дані. При аварійному завершенні програми система повертається в початковий стан, для чого є спеціальна процедура, що реагує на відповідний сигнал (аналог програмного переривання в DOS).

При відмові час відновлення залежить від складності несправності. У випадку програмного збою час відновлення одно часу, потрібного перезавантаження сервера. При апаратному збої воно дорівнює часу відновлення інформації з резервної копії.

Додаткові вимоги.

Для роботи з ПТК до кваліфікації персоналу не пред'являється особливих вимог. Єдиний необхідний навик-вміння роботи з програмою перегляду для WWW. Для занесення інформації в БД планується задіяти одну людину.

Необхідно періодичне резервне копіювання інформації для чого написана програма, яка експортує вміст БД у текстові файли і програма відновлення. Це виконується системним адміністратором в міру необхідності.

Комп'ютер клієнта може бути практично будь-який і необхідною вимогою є лише підключення до Мережі та наявність браузера, що підтримує HTML версії 2.0 (програма перегляду Netscape Navigator підходить як не можна краще, тим більше існують її модифікації для безлічі апаратних платформ та операційних систем при схожості інтерфейсу).

Ескізний проект структури ПЗ ПТК.

На представленому нижче ескізі представлені основні блоки ПТК. У дужках вказані основні функції, що їх блоками.

Це ескіз, використаний при початковій стадії розробки.

Використані для написання програми бібліотеки:

• CGI.pm-бібліотека для маніпуляції інформаційними елементами (поля введення, кнопки, радіо кнопки, приховані поля і т.д. у форматі HTML, відображення інформації на браузері клієнта і введення відповіді від нього)

• Pg.pm-бібліотека для маніпуляції БД (підключення до програми-монітору, посилка запитів, обробка результату і т.д.)

Ескізний проект структури ТО ПТК.

Даний ескіз показує, як працює система загалом. Конкретно все залежить від того, де перебуває клієнт, сервер, як клієнт під'єднаний до серверу.

Користувач на клієнтському комп'ютері в програмі перегляду заповнює запропоновану форму або вибирає подальшу дію.

Браузер після натискання однієї з кнопок у формі пересилає дані із заповненої форми або відображає знову отримані в результаті будь-якої операції.

Не важливо, до якої з мереж під'єднаний клієнт (він навіть може бути віддаленим користувачем і з'єднатися по модему).

Програма приймає дані, перевіряє їх і формує запит до монітора БД або отримує від нього результат.

Отримавши запит, монітор опрацьовує його. Якщо не відбулося помилок, чекає запиту від програми на відправку програмі результату.

На диску сервера зберігається БД, модифікуються на запит клієнта.

Технічний проект структури ПЗ ПТК.

Програма логічно розділена на декілька модулів. Нижче наведено короткий опис модулів і функцій, що містяться в них.

1. Модуль Npi_people. Основна частина програми. Цей модуль викликається при початку роботи. Доступ до нього дозволений всім користувачам. Містить радий підпрограм загального призначення:

• setup-функція початкового настроювання. Визначення, який користувач підключений і що дозволено йому бачити

• set_mode-установка режиму роботи, тобто що далі буде робити програма - шукати, модифікувати або видаляти інформацію з БД

• connect_db-підключення до потрібної БД через монітор. У випадку помилки - аварійне завершення

• divpare_sql-підготовка SQL-запиту до БД

• handler-обробник аварійних сигналів

1. Модуль html_output. Містить підпрограми виводу форм, форматування і виведення результатів у форматі HTML, прийому та обробки інформації від користувача.

• print_form-По встановленим режимом викликати функцію виведення тієї чи іншої форми

• search_form-вивід форми для пошуку

• modify_form-вивід форми для модифікації

• del_form-вивід форми для видалення

• print_result-видача результату

• good_bye-видача повідомлення про аварійний завершенні програми

1. Модуль Pg_dbi. Містить підпрограми роботи з монітором БД.

• dbi_con-під'єднання до зазначеної БД

• dbi_rowsmatched-функція повертає кількість рядків у результаті

• do_sql-виконання SQL-запиту

• dbi_disconnect-від'єднання від монітора БД

• dbi_nextrow-отримання наступного рядка результату

1. Модуль constants. Містить набір необхідних для роботи констант. Винесено в окремий модуль, щоб не захаращувати текст програми.

   
   

Технічний проект структури ТО ПТК.

Нижче наведена одна з конкретних реалізацій ТО ПТК (саме на такому ТО працював автор)

Як видно з наведеної схеми, програма може працювати як з внутрішніми клієнтами (Intranet), так і з зовнішніми (Internet). Типова ЕОМ, за якою автор розробляв і тестував ПТК - це процесор Intel 486DX2 66 МГц, 4 Мбайт ОЗУ, жорсткий диск 100 Мбайт. ОС-MS DOS 6.22 і Windows3.1

Мережа на базі NetWare-це вита пара + карти Ethernet2000 на робочих станціях

Сервер NetWare по конфігурації не сильно відрізняється від UNIX-сервера, конфігурація якого описана раніше.

Висновок.

Розроблений ПТК у цілому відповідає ТЗ, отриманого на початку роботи. ПТК ще потребує доопрацювання, але вже виконує основні функції. Цілком можливо, що розвитком цієї роботи буде повний WWW-інтерфейс до БД, що дозволяє створювати свою власну БД і без програмування маніпулювати їй (за аналогією з FoxPro, наприклад). Є ідеї щодо втілення WWW кошти для побудови запитів в стандарті QBE (Query By Example). Але найбільш близький до втілення проект WWW-календар, що містить всі свята і дозволяє знаходити свято за датою або дату відомого свята в діалоговому режимі.

Порівнювати цей ПТК з аналогічними не логічно, тому що все в ньому написано маленьким колективом розробників для конкретної мети, а не цілою армією програмістів і для загальних цілей, як у випадку з продуктами, переліченими на початку.

Останнім часом на ринку Internet успішно просувається технологія Java, розроблена фірмою Sun. Java-це об'єктно-орієнтована мова, схожий з C + +. Сама фірма характеризує його як «простий, об'єктно-орієнтована, що розподіляється, що інтерпретується, надійний, захищений, що не залежить від архітектури, високопродуктивний, багато-і динамічний». На Java розробляють невеликі програми, які можна завантажувати з Мережі і виконувати на клієнтському комп'ютері. Нещодавно з'явилася інформація про випуск специфікації JDBC (за аналогією з ODBC фірми Microsoft) - стандарт для доступу з програми, написаної на Java до БД будь-якого виробника, що поставляє драйвер, відповідний JDBC для своєї СУБД. З випуском подібних драйверів спроститися доступ і модифікація БД, з'являться стандартні способи роботи, що сильно спростить розробку ПТК, подібного описуваного тут. Але поки що не всі виробники ПЗ для клієнтів підтримали починання фірми Sun, тому тільки браузер Netscape Navigator вміє виконувати Java-додатки.

Якщо Java стане стандартом, то можна буде переписати ПТК на цій мові, зробивши його більш надійним, швидким і привабливим в сенсі інтерфейсу користувача.

Бібліографічний список.

1. Комп'ютер Прес N2 1996р.

2. Комп'ютер Прес N4 1996р.

3. Комп'ютер Прес N5 1996р.

4. Computer Week Москва N38 (196) 1995р.

5. Computer Week Москва N4 (210) 1996р.

6. Computer Week Москва N17 (223) 1996р.

7. Computer Week Москва N18 (224) 1996р.

8. PC Magazine russian edition спецвипуск N2 (41) 1995р.

9. PC Magazine russian edition N6 (34) 1995р.

10. Компьютерра N15 (142) 1996.