【正文】 河南城建學(xué)院 《 UNIX 系統(tǒng)與軟件開(kāi)發(fā) 》課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 圖書(shū)管理系統(tǒng) 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 邵國(guó)金 杜小杰 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 同 組 人： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2020 年 6 月 18 日 前言 在信息技術(shù)發(fā)展迅猛的二十一世紀(jì)的今天，我們需要掌握的不僅僅是科學(xué)文化知識(shí)，還需要把所學(xué)到的知識(shí)合理的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中來(lái)?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，它給我們帶來(lái)的不僅僅是生活中的各種便利和生活水平的不斷提高，同時(shí)也給帶給了我們各種各樣的不同類型和不同層次的科技的領(lǐng)先發(fā)展的成果。 在中間件誕生之前，多采用傳統(tǒng) C/S 二層結(jié)構(gòu)。這種二層結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)發(fā)展的一大進(jìn)步。一般而言，服務(wù)器是一個(gè)進(jìn)程，它等待客戶機(jī)與其聯(lián)系，提出某種類型的服務(wù)要求。 C/S 模式在操作過(guò)程中采取的是主動(dòng)請(qǐng)求 方式。服務(wù)對(duì)客戶機(jī)服務(wù)可將結(jié)果或信息返回給客戶機(jī) (雙向 )，也可不返回 (單向 )。 雖然它帶來(lái)了相當(dāng)?shù)撵`活性，但也逐漸暴露出其客戶端和服務(wù)器端負(fù)擔(dān)過(guò)重的現(xiàn)象，并且拓展性也較差，無(wú)法跨越不同的業(yè)務(wù)部門(mén)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這不僅表現(xiàn)在技術(shù)上有難度，更重要的是在制度和安全方面。于是，三層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了 所謂三層結(jié)構(gòu)，就是在原有的兩層結(jié)構(gòu)之間，增加一個(gè)中間層。該中間層既包括服務(wù)也包括請(qǐng)求 中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源。中間件位于客戶機(jī) / 服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源 和網(wǎng)絡(luò)通訊。是連接兩個(gè)獨(dú)立應(yīng)用程序或獨(dú)立系統(tǒng)的軟件。相連接的系統(tǒng)，即使它們具有不同的接口，但通過(guò)中間件相互之間仍能交換信息。執(zhí)行中間件的一個(gè)關(guān)鍵途徑是信息傳遞。通過(guò)中間件，應(yīng)用程序可以工作于多平臺(tái)或 OS 環(huán)境。 它的工作機(jī)制是：當(dāng)客戶端上的應(yīng)用程序需要從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)處獲取一定的數(shù)據(jù)或服務(wù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)和服務(wù)可能處于一個(gè)運(yùn)行著和客戶端不同的硬、軟件、網(wǎng)絡(luò)或操作系統(tǒng)的平臺(tái)上。 C/S 應(yīng)用程序中負(fù)責(zé)尋找數(shù)據(jù)的部分只需訪問(wèn)一個(gè)中間件系統(tǒng)，由中間件完成到網(wǎng)絡(luò)中找到數(shù)據(jù)源或服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳輸客戶請(qǐng)求、重組答復(fù)信息，最后 將結(jié)果送回應(yīng)用程序的任務(wù)。 本次設(shè)計(jì)的中間件是交易型中間件。交易型中間件是指用在不同行業(yè)、不同部門(mén)間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟件，在不同的行業(yè)、不同的系統(tǒng)間提供通訊轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁作用。本次設(shè)計(jì)不是基于 WEB 的，不需要很多與 WEB 開(kāi)發(fā)相關(guān)的知識(shí)，主要是利用 UNIX 系統(tǒng)提供的 Socket 庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)底層，開(kāi)發(fā)交易型中間件。 本次設(shè)計(jì)的目的是掌握利用軟件工程的思想方法和 TCP/IP 設(shè)計(jì)出用于不同行業(yè)和部門(mén)間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)或協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件 — 中間件，尤其掌握這種設(shè)計(jì)的思想和方法。 目錄 一、系統(tǒng)環(huán)境 ........................................................ 1 硬件環(huán)境 ..................................................... 1 軟件環(huán)境 ..................................................... 1 二、設(shè)計(jì)目的及要求 ................................................. 2 設(shè)計(jì)目的 ..................................................... 2 設(shè)計(jì)要求 ..................................................... 2 三、總體設(shè)計(jì) ........................................................ 4 程序設(shè)計(jì)組成框圖 ............................................. 4 程序設(shè)計(jì)類圖 ................................................. 5 程序設(shè)計(jì)流程圖 ............................................... 6 四、詳細(xì)設(shè)計(jì) ........................................................ 7 基本套接字系統(tǒng)調(diào)用 ........................................... 7 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)在 Unix 的使用 ................................... 8 軟件包需要 ............................................. 8 MySQL 服務(wù)配置 ......................................... 9 MySQL 客戶端命令行工具 ................................. 9 客戶端命令行 ........................................... 9 MySQL 開(kāi)發(fā)接口 ......................................... 9 五、調(diào)試與測(cè)試 ..................................................... 11 調(diào)試方法 .................................................... 11 測(cè)試結(jié)果分析及 討論 .......................................... 11 六、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題及解決方法 .................................... 22 七、源程序清單 ..................................................... 23 數(shù)據(jù)庫(kù)代碼 .................................................. 23 服務(wù)器代碼 .................................................. 24 中間件程序 .................................................. 33 客戶端程序 .................................................. 36 八、心得體會(huì) ....................................................... 57 九、參考文獻(xiàn) ....................................................... 58 1 一、系統(tǒng)環(huán)境 硬件環(huán)境 Pentium（ R） ， 4 cpu ， 512MB 內(nèi)存。 軟件環(huán)境 該圖書(shū)管理系統(tǒng)是在 windows XP 操作系統(tǒng)下使用 Linux 虛擬機(jī)環(huán)境，使用GNU C，在 UNIX/Linux make 開(kāi)發(fā)工具的管理和控制下，利用 UNIX/Linux Socket庫(kù)和 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)的底層進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。 2 二、設(shè)計(jì)目的及要求 設(shè)計(jì)目的 基于 UNIX Socket 和 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)一個(gè)交易 型中間件系統(tǒng)。 這里的中間件是指交易型中間件。交易型中間件是指用在不同行業(yè)、不同部門(mén)間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟件，在不同的行業(yè)、不同的系統(tǒng)間提供通訊轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁作用。例如電子商務(wù)、銀行代理業(yè)務(wù)軟件等都是這種類型的軟件。本設(shè)計(jì)不是基于 WEB 的，不需要很多與 WEB 開(kāi)發(fā)相關(guān)的知識(shí)，主要是利用 UNIX 系統(tǒng)提供的 Socket 庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)底層，開(kāi)發(fā)交易型中間件。 本設(shè)計(jì)的目的是使參與設(shè)計(jì)者掌握利用軟件工程的思想方法和 TCP/IP 設(shè)計(jì)出用于不同行業(yè)和部門(mén)間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)或協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件 —中間件，尤其掌握這種設(shè)計(jì)的思想和方法 。 在很多場(chǎng)合中間件部分是必須的，因?yàn)樵诓煌男袠I(yè)的網(wǎng)絡(luò)是不允許直通的。這里有政策的因素，有制度的要求，也有技術(shù)的成份。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）客戶端 客戶端程序可命名為 client，要求帶有兩個(gè)命令行參數(shù)一個(gè)是服務(wù)（自己定義，并保存在 /etc/services 中，比如 mysvr1 5678） ，另一個(gè)是目的主機(jī)（自己定義，并保存在 /etc/hosts 內(nèi)，也可使用 DNS 來(lái)解析），缺省時(shí)為本機(jī)。 客戶端至少要實(shí)現(xiàn)如下功能：用戶管理；查詢；交易（交費(fèi)，購(gòu)物等）；撤銷；留跡；本地業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)。 客戶端的環(huán)境可以是 Windows 系統(tǒng)，也可以的 Linux 系統(tǒng)。 （ 2） 中間件 中間件程序命名為 middle，要帶有三個(gè)參數(shù)，一個(gè)是用于服務(wù)器的服務(wù)（名字，與客戶端同），第二個(gè)作為請(qǐng)求的服務(wù)（自己定義，并保存在 /etc/services 中，要區(qū)別于客戶端，比如 mysvr2 5679），第三個(gè)為目的主機(jī)（定義在 /etc/hosts 內(nèi)），缺省時(shí)為本機(jī)。 中間件要完成與客戶要求相符的功能：是本地的本地處理，否則發(fā)往服務(wù)器方。具體地是：接收客戶方數(shù)據(jù)；組織服務(wù)器方所需數(shù)據(jù)；重組服務(wù)方返回?cái)?shù)據(jù)，并返回給客戶方；留跡；本地業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)。 中間件的環(huán) 境可以是 Windows 系統(tǒng)，也可以的 Linux 系統(tǒng)。 （ 3） 服務(wù)器 服務(wù)器程序命名為 server，要求帶有一個(gè)服務(wù)參數(shù)，與中間件的 mysvr2 同服務(wù)器方程序要完成客戶端或中間件提出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并做好留跡工作。服務(wù)端環(huán)境必須是 Linux 系統(tǒng)。 （ 4） 留跡或 log 3 留跡或 log 工作在客戶端、中間件和服務(wù)器三方都要做，以供統(tǒng)計(jì)或核對(duì)使用。客戶端或中間件方可以使用文本文件或數(shù)據(jù)庫(kù)，但在服務(wù)器方必須使 MySql數(shù)據(jù)庫(kù)。 4 三、總體設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)組成框圖 設(shè)計(jì)過(guò)程中借助了中間 件來(lái)實(shí)現(xiàn)主機(jī)和客戶機(jī)之間的鏈接，它的工作機(jī)制是：當(dāng)客戶端上的應(yīng)用程序需要從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)處獲取一定的數(shù)據(jù)或服務(wù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)和服務(wù)可能處于一個(gè)運(yùn)行著和客戶端不同的硬、軟件、網(wǎng)絡(luò)或操作系統(tǒng)的平臺(tái)上。 C/S 應(yīng)用程序中負(fù)責(zé)尋找數(shù)據(jù)的部分只需訪問(wèn)一個(gè)中間件系統(tǒng)，由中間件完成到網(wǎng)絡(luò)中找到數(shù)據(jù)源或服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳輸客戶請(qǐng)求、重組答復(fù)信息，最后將結(jié)果送回應(yīng)用程序的任務(wù)。 ?? ?? 圖 中間件服務(wù)框圖 ?? 圖 c/s 客戶 /服務(wù)器模 式框圖 server_1 Server_m Middle Client_1 Client_2 server Client_1 Client_n 5 程序設(shè)計(jì)類圖 圖 程序設(shè)計(jì)類圖 socket（）建立服務(wù)方套接字 描述符為 s bind（ s）綁定套接字與本地地址和端口 Listen（ s）通知 TCP，準(zhǔn)備接受 accept（ s）等待客戶方鏈接 成功后返回與 s 具有相同特性的套接字 recv（）和 read（）通過(guò) ns 讀取客戶方數(shù)據(jù) 進(jìn)行服務(wù)處理 Send（）和 writer（）向客戶方提供服務(wù)結(jié)果 Close（）關(guān)閉套接字 ns，結(jié)束本次對(duì)話 Close（）關(guān)閉最初套接字 s，結(jié)束服務(wù)器服務(wù) Socket（）建立服務(wù)方套接字，描述符為 s Connect（）建立服務(wù)方連接 Send（）和 write（）向服務(wù)方發(fā)送請(qǐng)求 客戶方等待服務(wù)方 Recv（）和 read（）讀取服務(wù)方數(shù)據(jù) Close（）關(guān)閉套接字 s，結(jié)束本次通話 6 程序設(shè)計(jì)流程圖 輸入密碼 請(qǐng)求服務(wù)