【正文】 《UNIX系統(tǒng)與軟件開發(fā)》課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 圖書管理系統(tǒng) 專 業(yè)： 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 同 組 人： 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院2014 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，還需要把所學(xué)到的知識合理的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中來?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，它給我們帶來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模式在操作過程中采取的是主動請求方式。服務(wù)對客戶機(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)過重的現(xiàn)象，并且拓展性也較差，無法跨越不同的業(yè)務(wù)部門和業(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，增加一個中間層。該中間層既包括服務(wù)也包括請求中間件是一種獨(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，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通訊。是連接兩個獨(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，但通過中間件相互之間仍能交換信息。執(zhí)行中間件的一個關(guān)鍵途徑是信息傳遞。通過中間件，應(yīng)用程序可以工作于多平臺或 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)中某個節(jié)點(diǎn)處獲取一定的數(shù)據(jù)或服務(wù)時，這些數(shù)據(jù)和服務(wù)可能處于一個運(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)的部分只需訪問一個中間件系統(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)計不是基于WEB的，不需要很多與WEB開發(fā)相關(guān)的知識，主要是利用UNIX系統(tǒng)提供的Socket庫在網(wǎng)絡(luò)底層，開發(fā)交易型中間件。本次設(shè)計的目的是掌握利用軟件工程的思想方法和TCP/IP設(shè)計出用于不同行業(yè)和部門間的通訊轉(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)計目的及要求 2 2 2三、總體設(shè)計 4 4 5 6四、詳細(xì)設(shè)計 7 7 MySQL數(shù)據(jù)庫在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開發(fā)接口 9五、調(diào)試與測試 11 11 11六、設(shè)計中遇到的問題及解決方法 22七、源程序清單 23 23 24 33 36八、心得體會 57九、參考文獻(xiàn) 58一、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開發(fā)工具的管理和控制下，利用UNIX/Linux Socket庫和MySQL數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)的底層進(jìn)行開發(fā)設(shè)計的。二、設(shè)計目的及要求基于UNIX Socket和MySQL數(shù)據(jù)庫，設(shè)計一個交易型中間件系統(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)計不是基于WEB的，不需要很多與WEB開發(fā)相關(guān)的知識，主要是利用UNIX系統(tǒng)提供的Socket庫在網(wǎng)絡(luò)底層，開發(fā)交易型中間件。本設(shè)計的目的是使參與設(shè)計者掌握利用軟件工程的思想方法和TCP/IP設(shè)計出用于不同行業(yè)和部門間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)或協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件—中間件，尤其掌握這種設(shè)計的思想和方法。在很多場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。（1）客戶端客戶端程序可命名為client，要求帶有兩個命令行參數(shù)一個是服務(wù)（自己定義，并保存在/etc/services中，比如mysvr1 5678），另一個是目的主機(jī)（自己定義，并保存在/etc/hosts內(nèi)，也可使用DNS來解析），缺省時為本機(jī)?？蛻舳酥辽僖獙?shí)現(xiàn)如下功能：用戶管理；查詢；交易（交費(fèi)，購物等）；撤銷；留跡；本地業(yè)務(wù)統(tǒng)計。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，要帶有三個參數(shù)，一個是用于服務(wù)器的服務(wù)（名字，與客戶端同），第二個作為請求的服務(wù)（自己定義，并保存在/etc/services中，要區(qū)別于客戶端，比如mysvr2 5679），第三個為目的主機(jī)（定義在/etc/hosts內(nèi)），缺省時為本機(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)方返回數(shù)據(jù)，并返回給客戶方；留跡；本地業(yè)務(wù)統(tǒng)計。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)計或核對使用?？蛻舳嘶蛑虚g件方可以使用文本文件或數(shù)據(jù)庫，但在服務(wù)器方必須使MySql數(shù)據(jù)庫。三、總體設(shè)計設(shè)計過程中借助了中間件來實(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)中某個節(jié)點(diǎn)處獲取一定的數(shù)據(jù)或服務(wù)時，這些數(shù)據(jù)和服務(wù)可能處于一個運(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)的部分只需訪問一個中間件系統(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)。Server_mserver_1……MiddleClient_2Client_1…… 中間件服務(wù)框圖serverClient_nClient_1…… c/s客戶/服務(wù)器模式框圖socket（）建立服務(wù)方套接字描述符為sSocket（）建立服務(wù)方套接字，描述符為sConnect（）建立服務(wù)方連接Send（）和write（）向服務(wù)方發(fā)送請求客戶方等待服務(wù)方Recv（）和read（）讀取服務(wù)方數(shù)據(jù)Close（）關(guān)閉最初套接字s，結(jié)束服務(wù)器服務(wù)Close（）關(guān)閉套接字ns，結(jié)束本次對話進(jìn)行服務(wù)處理成功后返回與s具有相同特性的套接字accept（s）等待客戶方鏈接Listen（s）通知TCP，準(zhǔn)備接受bind（s）綁定套接字與本地地址和端口recv（）和read（）通過ns讀取客戶方數(shù)據(jù)Send（）和writer（）向客戶方提供服務(wù)結(jié)果Close（）關(guān)閉套接字s，結(jié)束本次通話 程序設(shè)計類圖 開始登錄結(jié)束查詢用戶管理員 輸入密碼續(xù)借刪除添加借書還書顯示借閱信息 請求服務(wù)中間件數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 和數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù) 程序設(shè)計流程圖四、詳細(xì)設(shè)計 【1】創(chuàng)建套接字—socket() 應(yīng)用程序在使用套接字前,必須擁有一個套接字,系統(tǒng)調(diào)用socket()向應(yīng)用程序提供創(chuàng)建套接字的手段。其調(diào)用格式如下:include sys/int socket(int domain, int type, int protocol)。該調(diào)用要接收3個參數(shù)，根據(jù)這3個參數(shù)建立一個套接字，并將相應(yīng)的資源分配給它，同時返回一個整型套接字號，只和一個特定的協(xié)議相聯(lián)系。實(shí)際上指定了相關(guān)五元組中的“協(xié)議”這一元。domain（協(xié)議族）：AF_INET,AF_UNIX,AF_IPXtype（類型）：SOCK_STREAM,SOCK_DGRAMprotocol（協(xié)議）：0讓系統(tǒng)使用指定類型和協(xié)議族上的默認(rèn)協(xié)議?！?】綁定本地地址—bind()當(dāng)一個套接字用socket()創(chuàng)建后,存在一個名字空間(地址族),但它沒有被命名，bind()將套接字地址(包括本地主機(jī)地址和本地端口地址)與所創(chuàng)建的套接字號綁定起來,即將名字賦予套接字,以指定本地半相關(guān)。其調(diào)用格式如下:include sys/ int bind(int sockfd,const struct sockaddr *my_addr, int addrlen)。說明：sockfd：為socket成功時的返回值—套接字描述符。my_addr為本方地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。addrlen=sizeof(my_addr).【3】監(jiān)聽連接—listen() 此調(diào)用用于面向連接服務(wù)器,表明它愿意接收連接。1isten()需在accept()之前調(diào)用,其調(diào)用格式如下:include sys/int listen(int s,int backlog)。listen()在執(zhí)行調(diào)用過程中可為沒有調(diào)用過bind()的套接字s完成所必需的連接,并建立長度為backlog的請求連接隊列。backlog定義最大長度的socket等待隊列。默認(rèn)值為5. 【4】connect()，accept()這兩個系統(tǒng)調(diào)用用于完成一個完整相關(guān)的建立,其中connect()用于客戶建立連接。accept()用于使服務(wù)器等待來自某客戶進(jìn)程的實(shí)際連接。①connect功能：客戶方調(diào)用發(fā)出的請求用法：int connect(int sockfd,const structct sockaddr * server_addr, socklen_t addrlen)。 在面向連接的協(xié)議中,該調(diào)用導(dǎo)致本地系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間連接實(shí)際建立。 ②accept服務(wù)器調(diào)用，從等待從編號為s的套接字上接受客戶連接請求用法：int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)。 ③connect與accept的說明調(diào)用accept()后,服務(wù)器等待從編號為s的套接字上接受客戶連接請求,連接請求是由客戶方的connect()調(diào)用發(fā)出的。當(dāng)有連接請求到達(dá)時,accept()調(diào)用將請求連接隊列上的第一個客戶方套接字地址及長度放入addr和addrlen,并創(chuàng)建一個與s有相同特性的新套接字號。新的套接字可用于處理服務(wù)器并發(fā)請求。 【5】數(shù)據(jù)傳輸：send()/write與recv()/read() 當(dāng)一個連接建立以后,就可以傳輸數(shù)據(jù)了。常用的系統(tǒng)調(diào)用有send()和recv()。send()調(diào)用用于在參數(shù)s指定的已連接的數(shù)據(jù)報或流套接字上發(fā)送輸出數(shù)據(jù),格式如下:int send(int s,void *buf,int len,int flags)。int recv(int s,void *buf,int len,int flags)。 recv/send可由文件系統(tǒng)調(diào)用read/write所取代。在處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理時，后者優(yōu)于前者?！?】關(guān)閉套接字：close()close()關(guān)閉套接字s,并釋放分配給該套接字的資源。如果s涉及一個打開的TCP連接,則該連接被釋放。close()的調(diào)用格式如下：int close(int s)； MySQL數(shù)據(jù)庫在Unix的使用 軟件包需要1）MySql服務(wù)器2）MySql客戶端3）MySql開發(fā)接口庫 MySQL服務(wù)配置◆ mysqyld服務(wù)要運(yùn)行起來。最好是設(shè)為開機(jī)自動啟動。方法：◆ chkconfig –level 2345 mysqld on◆ ntsysv◆ service mysqld start / stop /restart◆ 圖形方式 MySQL客戶端命令行工具M(jìn)ySqyl客戶端命令行工具為mysql。其常用法為：mysql [OPTIONS] [database]