雨默收藏拍卖系统的分布式数据库设计与实现
 [摘 要] 随着计算机网络的发展，尤其是Intranet和Internet的广泛应用，人们对信息存储、信息检索提出了更高的要求，传统的集中式的关系型数据库系统越来越不能满足人们处理数据的要求，因此分布式数据库系统应运而生，并且得到迅速发展。分布式数据库的出现，实现了数据通过网络连接共享，将地理位置上分布于不同地点的数据通过网络连接起来，并通过应用统一的数据库管理系统对不同位置的数据进行统一管理，使得数据在地理位置上分布，而在逻辑上又是一个整体。
 同时，信息化的迅速发展，促进了电子商务模式的不断成熟，它凭借计算机和网络等工具，以低成本、高效益等优势在经济领域快速成长起来。而网上拍卖正是电子商务的一类典型应用。
 本论文结合雨默收藏拍卖系统这样一个网上拍卖系统的开发，设计并实现了基于.NET技术的分布式数据库。首先介绍分布式数据库系统的有关概念和理论；接着根据雨默收藏拍卖系统的需求，分析了系统的业务流程，通过E-R模型构建了系统的全局数据模式，基于SQL Server构建了分布式数据库系统，提出了数据分布与分片设计的具体方案，实现了通过.NET Remoting和ADO.NET的分布式数据的透明访问，以及分布式数据库系统的安全配置方案；最后结合ASP.NET技术将分布式数据库应用到雨默收藏拍卖系统中。
 通过在雨默收藏拍卖系统中采用分布式数据库系统，提高了系统的访问速度，增强系统的性能，使得系统具有较好的易扩展性和易维护性，从而提高了系统的整体效率及可靠性，以此更好的维护了企业的效益。
[关键词] 分布式数据库，.NET技术，SQL Server，网上拍卖 

    一、绪论
 1. 课题背景与研究意义
 由于数据库应用需求的拓展和计算机硬件环境的改变，特别是计算机网络与数字通信技术的飞速发展，人们对计算机的依赖性越来越强，同时也对信息存储、检索提出了更高的要求，传统的集中式的关系型数据库系统越来越不能满足人们处理数据的要求，因此分布式数据库系统（Distributed Database System，简称DDBS）应运而生，并且得到迅速发展。
 分布式数据系统符合当今信息系统应用的需求，符合当今企业组织的管理思想和管理方式。尤其是那些地域上分散而管理上又相对集中的大集团、大机关、大企业，如全球或全国性的公司、银行、连锁店、保险业、各类交通运输业，以及全国性人力、财力、资源、环境管理机构和军事国防单位等 [1]。
 同时，信息化的迅速发展，促进了电子商务模式的不断成熟。电子商务是一种全新的商务手段，它凭借计算机和网络等工具，以低成本、高效益等优势在经济领域快速成长起来。而网上拍卖作为电子商务的典型应用，所谓网上拍卖是指通过Internet实施的价格谈判交易活动，即利用互联网在网站上公开发布将要招标的物品或者服务的信息，通过竞争投标的方式将它出售给出价最高或最低的投标者。其实质是以竞争价格为核心，建立生产者和消费者之间的交流与互动机制，共同确定价格和数量，从而达到均衡的一种市场经济过程。
 雨默收藏拍卖系统正是一个基于.NET技术和分布式数据库系统构建的网上拍卖系统。雨默收藏拍卖系统结合.NET和分布式数据库系统的优势构建了一个灵活、高效、易扩展、易维护的网上拍卖系统。本文的工作基于该系统的开发，着重讨论了基于.NET技术的分布式数据库的设计与实现。
    2．课题研究内容和目的
 本次课题基于雨默收藏拍卖系统的开发，设计并实现了基于.NET技术的分布式数据库。研究的内容有分布式数据库的特点、基于雨默收藏拍卖系统的分布式数据库的系统构建、数据分布与分片的设计、通过.NET Remoting和ADO.NET实现分布式数据的透明访问，以及分布式数据库系统的安全配置方案。最后结合ASP.NET技术将分布式数据库应用到雨默收藏拍卖系统中。
 通过在雨默收藏拍卖系统中采用分布式数据库系统，以期提高系统的访问速度，增强系统的性能，使得系统具有较好的易扩展性和易维护性。以往的电子商务门户网站采用的都是集中式数据库，虽然应用的很广泛，但还是存在有很多的缺陷。例如，一旦数据库出现问题，则整个系统就将出现瘫痪状态，这样就会影响系统的执行效率，而对于企业来说商机就是企业的生命，错过了商机就等于断送了企业的发展前景。将分布式数据库应用到雨默收藏拍卖系统中，从而提高系统的效率及可靠性以此来更好的维护企业的效益，避免集中式数据库带来的弊端。
 3. 文章组织结构
 本文根据研究内容，共分为六章内容，分别为：
 第一章，绪论。介绍本次课题的背景，研究意义，研究内容和目的。
 第二章，分布式数据库系统概述。综述了分布式数据库系统的概念、特点，以及分布式数据库系统的相关技术要点。
 第三章，系统分析。根据雨默收藏拍卖系统的需求，分析了该系统的业务流程，给出了相应的数据流图。
 第四章，基于.NET的分布式数据库设计与实现。分析了雨默收藏拍卖系统对分布式数据库的需求，构建了基于SQL Server的分布式数据库系统，采用.NET Remoting和ADO.NET实现了分布式数据库的透明访问，配置了分布式数据库的安全性。
 第五章，雨默收藏拍卖网的系统实现。采用ASP.NET技术结合MVC模式构建的雨默收藏拍卖系统的Web应用，通过第四章介绍的透明访问方式有机的将分布式数据库融合到系统中。
 第六章，总结与展望。总结了本次课题的研究重点，提出了下一步有待改进及优化的内容。
    二、分布式数据库系统概述
    1. 分布式数据库系统的概念和特点
 分布式数据库系统是数据库系统与计算机网络系统相结合的产物。分布式数据库是由一组数据组成的，这组数据分布在计算机网络的不同计算机上，网络中的每个节点具有独立处理能力，可以执行局部应用；同时，每个节点也能通过网络通信子系统执行全局应用[6]。这个定义更加强调了节点自治性以及节点之间的协作性。
 分布式数据库系统中有全局数据库（GDB）和局部数据库（LDB）的概念。全局数据库由全局数据库管理系统进行管理，所谓全局是从整个系统角度出发研究问题。局部数据库由局部数据库管理系统（LDBMS）进行管理，所谓局部是从各个站点的角度出发研究问题。
 一个分布式数据库系统主要有以下特点[1]：
物理分布性
逻辑整体性
站点自治性
数据独立性
集中与自治相结合的控制机制
适当增加数据冗余性
全局的一致性、可串行性和可恢复性
事务管理的分布性
 2. 分布式数据库系统的体系结构和组成成分
 （1）分布式数据库系统结构和组成成分
 分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS)和分布式数据库(DDB)。在分布式数据库系统中，一个应用程序可以对数据库进行透明操作，数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通信网络连接在一起。

 图2-1 分布式数据库系统的体系结构
 在分布式数据库中，数据及描述数据的数据，也有局部和全局之分，即局部数据和全局数据，局部数据目录和全局数据目录[2]。所谓局部数据是指提供本站点的局部应用所需要的数据。全局数据虽然也物理地存放在各个站点中，但它参与全局应用，是可被多个站点上应用访问的数据。所谓局部数据目录就是指本站点中的局部数据字典；而全局数据目录就是全局数据字典，又称网络数据字典，是提供全局数据的描述和管理的相关信息，如数据的结构定义，数据的分片、分布处理、授权、事务恢复等的必要信息[1]。图2-1是分布式数据库系统体系结构的示意图。
 分布式数据库由两部分组成：一部分是关于应用所需要的数据的集合，称为应用数据库，它是分布式数据库的主体；另一部分是关于数据库中数据结构的定义，以及全局数据的分片、分布的描述，称为描述数据库，也称数据字典、数据目录或元数据。
 （2）分布式数据库数据分片
 数据分片(data fragmentation)是分布式数据库的特征之一。在一个分布式数据库中，全局数据库是由各个局部数据库逻辑组合而成；反之，各个局部数据库是由全局数据库的某种逻辑分割而得。通过数据分片，可以大大减少网络上的通信，从而提高系统的响应效率。数据分片有三种基本方法，如下所述：
水平分片
垂直分片
混合分片
 无论哪种分片方法都必须满足数据完备性、不相交性和可重构性的要求，其中完备性是指全局关系的所有数据都要分配到相应的分片中，否则会丢失数据；不相交性是指在各水平分片的关系子集中不能出现相同元组；可重构性指由全局关系分割得到的分片能通过关系运算还原成全局关系。
 （3）分布式数据库数据分布
 数据分布(Data Distribution)是指分布式数据库中的数据不是存储在一个站点的计算机存储设备上，而是根据需要将数据划分成逻辑片段，按某种策略将这些片段分散地存储在各个站点上[1]。数据分布的策略有：
分割式
复制式
混合式
    三、系统分析及E-R建模计
    1. 雨默收藏网系统分析
 雨默收藏网是以收藏品（瓷器、字画、玉器、邮币卡及现代工艺纪念品批发等）拍卖为主要业务，采用C2C形式进行交易的网络平台。拍卖形式分三种：最高价拍卖模式，一口价拍卖模式，唯一最低价拍卖模式。
 该C2C电子商务系统采用ASP.NET+分布式SQLServer2000技术构建而成。其主要功能需求如下：
三种拍卖模式共存（包括最高价拍卖模式，一口价拍卖模式和唯一最低价拍卖模式三种）。
在线支付功能，支持CHINABANK。
商品发布支持多图片，UBB代码，三种模式任意选择。
注册用户可参与竞拍，或者拍卖自己的商品，开设自己的店铺，管理员后台审核开通等。
用户店铺的自主管理，包括，店铺基本信息，公告，新闻，链接，推荐商品等。
拥有强大的后台管理功能（包括，商品，分类，用户，新闻，求购信息，留言，评价，广告，友情链接，系统管理等）。
 雨默收藏网的用户可分为三个不同的角色：客人、注册用户、管理员，拥有不同的权限，如图3-1所示。
客人：直接从网站首页进入，无需注册，可以查看网站帮助信息，搜索站内产品了解相关收藏品知识。
会员：客人注册个人信息，并通过管理员审核后可成为本系统会员。会员拥有自己的控制面板和管理面板，可以自主开店，上传拍卖产品信息，制定拍卖细则。也可登陆BBS，发帖，回帖，与网民进行交流。
管理员：拥有系统管理权限。进入网站后台，可察看、维护数据信息，进行审核店铺、会员，添加广告、友情链接等。

图3-1 三种角色的权限
 由以上的功能需求可知，该系统可分为前台拍卖系统和后台管理系统两大主要功能模块，每个模块可再细分为不同子模块，以实现不同功能，如图3-2所示。

图3-2雨默收藏网基本构架
 2、业务流程分析
 由前所示，一般客人只具有简单的信息浏览权限，不参与业务流程，但可以通过系统注册成为会员，管理员的职责主要是后台维护，这里我们主要考察会员的权限，规划出系统的基本业务流程，并以业务流程图的形式展现。业务流程图是一种描述系统内各单位、人员之间业务关系、作业顺序和管理信息流向的图表，利用它可以帮助分析人员找出业务流程中的不合理流向[13]。
 分析可知，会员在网站的主要操作可以分为登录，开设店铺，店铺管理以及商品交易四大部分。
 （1）用户注册/登录业务流程图

图3-3 用户注册/登录业务流程图
 用户在雨默收藏网中进行拍卖或者其他操作首先要进入系统。所以，用户登录系统是第一前提。当用户进入网站首页时候，如果是会员可以直接进入会员登录界面，输入用户名，密码以及验证码，然后登录系统。此时系统会根据用户输入的信息进行判断，如果信息准确无误，则用户可以进入顺利进入系统；如果填写的信息与系统记录不同，则重新返回登录界面，重新填写用户名，密码以及验证码。
 如果不是会员则可以注册用户，点击“新用户注册”即进入会员登录界面。用户只有在正确地填写注册信息之后才可以完成注册。如果注册信息填写有错误，系统此时会提示你信息有误，重新填写。注册成功之后可以直接登录进入网站，也可以先进一步更新完善自己的个人信息，然后再进入网站。在更新个人详细信息时，用户可以根据自己作为买家还是作为卖家不同的身份来填写资料，以方便以后的交易。注册及更新资料过程中若遇到系统错误，操作失败，将转向错误提示页面。用户注册/登陆流程如图3-3所示。
 （2）店铺管理业务流程图

 图3-5 店铺管理业务流程图
 用户可以对自己的商店进行管理，其流程如图3-5所示，根据需要可进行如下操作：
 是否把自己的店铺推荐为首页店铺？如果需要，则进行推荐；
 是否进行缴费？如果余额不足，并且想进行交易，则进行缴费；
 是否修改店铺设置？如果需要对店铺的分类，店铺标志，店铺公告进行修改，则进行此项。
 是否需要修改店铺简介？
 是否需要对购物帮助进行修改？
 诚信与安全是否需要修改？
  (3) 商品交易业务流程图
 雨默收藏网主要的一个功能就是网上拍卖系统。根据拍卖网站的特点用户可以根据个人的需求分为买家和卖家两类身份的用户。但是无论对于买家还是卖家而言，网上拍卖系统无非是为他们提供了一个交易的平台。商品交易的业务流程如图3-6所示。

图3-6 商品交易业务流程图
买家
 对于买家来说，可以先在网站内搜索自己需要的商品，然后对搜索到的商品进行分析，研究是否与自己的购买要求完全符合。在要求符合的情况下，查看所出售的商品的拍卖方式是怎样的，是一口价形式还是拍卖形式。如果是一口价，则查看卖家的价钱要求是多少，如果价格在自己计划范围内，则联系卖家，进行交易。
 卖家
 卖家相对于买家，多了一些商品上架的流程。
 第一步：是选择商品拍卖的方式。卖家可以根据个人的喜好或需要选择，是进行拍卖交易还是一口价交易。
 第二步：填写商品信息。无论是拍卖方式还是一口价方式，都需要填写商品名称，商品分类，新旧程度，商品数量，拍卖时间，付款方式等信息。如果是拍卖方式，还需要填写清楚起拍价，加价幅度和保留价。
 3、E-R建模
 雨默收藏网对分布式数据库的需求仅局限在前台业务中，用于各地区（同城）用户及其收藏品、交易、信息统计等的管理与维护；后台管理系统仅用于系统信息维护、Web服务器管理等，主要由系统管理员操作，可采用集中式数据库，因此，这里只对前台拍卖系统进行分布式数据库的概念设计和全局模式设计，对于后台管理系统的数据库设计不做介绍。
 (1) 前台拍卖系统的实体及其属性
 通过对系统功能的分析可以得到该数据库系统所涉及的实体主要有会员，商品，商店以及短消息四个。
会员(users)。
 会员在交易中其实可以细化为买家和卖家两类。用户登录网站需要用户名和密码，在网上购买或拍卖商品，都需要拥有自己的店铺，一旦购买了某种商品后，一般与卖家联系需要邮件，邮寄商品需要有地址，所以分析之后可以得出会员的属性主要是注册ID(regid)，用户密码(password)，用户名(name)，性别(sex)，电子邮箱(Email)，地址(address)，用户商店ID(UserShopID)。users实体具有的属性如3-11图所示。
      
 图3-11 users实体                             图3-12 商店实体
商店(shops)。
 当用户准备在雨默收藏网上出售商品的时候，只可以在自己的店铺里面选择相应的方式进行出售，这时用户就需要拥有自己的网上商店。商店的主要属性有商店ID(shopID)，商店名称(shopname)，商店的标志(shopflag)，商店简介(shopintroduce)，商店标志性图片(shopimage)，店主ID(shopownerid)。参见图3-12。
商品(goods)。
 雨默收藏网是一个以商品拍卖为主的网站。自然其中离不开商品。商品作为一个实体，属性主要有商品用于区分其他商品的ID(goodsID)，商品名称(name)，商品的种类(type)，商品价格(price)，商品数量(number)，商品的卖家(owner)。参见图3-13。
     
 图3-13 商品实体                           图3-14 短消息实体
短消息(message)。
 用户在网站内相互交流可以通过相互发送短消息来实现。所以作为交流的短消息应该具备的相应的属性如下：用于区分短消息之间的短消息ID(msgid)，短消息涉及的交易(aucid)，短消息的标题(msgtitle)，短消息的内容(content)，短消息的发送人(writerid)，短消息的接收者(ownerid)，以及短消息的书写日期(writedate)。参见图3-14。
 (2) E-R模型
 用户登录网站之后，根据个人所需，进行相应的操作。买家可以选择并购买自己喜欢的商品，卖家可以在自己的店铺出售商品，买家和卖家可以自由地在商品拍卖中进行商品交易，也可以就某次拍卖通过短消息进行交流。实体之间的关系可以通过E—R图进行描绘。参见图3-15。
 
图3-15 E-R图
 关系模式是关系模型的集合。在E-R模型转换为关系模型时所有实体和联系都要转换为相应的关系模型。
 转换规则如下[6]：
一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。
一个m:n联系转换为一个关系模式。与该联系相连的各个实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体的码的组合。
一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，而关系的码为n端实体的码。
一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，每个实体的码均是该关系的候选码。如果与某一端对应的关系模式合并，则需要在该关系模式的属性中加入另一个关系模式的码的联系本身的属性。

图3-16 实体关系图
三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体码的组成。
同一实体集的实体间的联系，既自联系，也可按上述1:1，1:n，m:n三种情况分别处理。
为了减少系统中的关系个数，如果两个关系模式具有相同的主码，可以考虑将它们合并为一个关系模式。合并方法是将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性。
综上所述，对上述E-R模型所做转换如图3-16所示。
    四、基于.NET的分布式数据库设计与实现
    1. 雨默收藏拍卖系统对分布式数据库的需求
 在我们设计的雨默收藏拍卖系统中，各站点的Web服务器上方式相同的Web应用服务，各站点的SQL Server数据库之间通过链接服务器的形式构建为分布式数据库系统，从而尽可能减小数据冗余，减轻数据库频繁同步带来的系统性能下降。通过数据分片将数据分布在不同的数据库中，在北京、西安、上海、广州四个站点的数据库中分别放置通过该站点注册的用户及其商品、店铺等相关信息。再通过.NET Remoting和ADO.NET实现对分布式数据库的透明访问，为上层的Web应用服务提供统一的数据访问接口，屏蔽数据的分布性，使得对各Web服务器而言各个分布式数据库犹如一个统一的整体。
 由上面的可以看到，分布式数据库设计与集中式数据库设计主要的不同体现在分布式数据库设计中要考虑以下两个方面：

图4-1 分布式数据库设计模型
数据库分片。就是确定如何将全局逻辑数据库划分成多个子集（即片段）。
片段分配。就是确定如何将数据库分片映射成各个场地的物理映像，其中包括片段复制策略的使用。
 应用需求与数据分布有很密切的关系，且更直接的影响模式设计。要使分布式数据库设计中的各种模式设计有效的支持那些频繁执行或其整体性能关系重大的应用，必须要有应用需求的十分准确的信息，它们是：
应用的原场地。
每一应用在各个场地激活的频率。
每一应用对每一数据对象存取频率、类型及统计分布。
应用方法。即是局部应用还是全局应用。
 第三章中，我们分析了雨默收藏拍卖网的系统需求，业务流程和数据流图等，给出了数据表结构的概念设计和全局模式设计，本章的后续内容将进一步给出数据分片设计、片段分配设计和局部物理数据库设计。
 2. 构建雨默收藏拍卖网的分布式数据库系统
 根据4.1节的讨论，我们所设计了雨默收藏拍卖网的分布式数据库系统结构，如图4-2所示，共分为四个镜像站点：北京总站、西安分站、上海分站和广州分站。每个站点包括一个Web服务器、一个分布式数据库据管理系统和一个SQL Server数据库实例。

图4-2 雨默收藏拍卖网分布式数据库系统架构
 接下来，我们从链接服务器的创建、数据分片设计具体描述雨默收藏拍卖网分布式数据库系统的设计与实现。
 分布式数据库系统必须考虑以最小的代价保持各冗余副本的一致性，即对一个数据库的逻辑对象的修改，必须传播到该对象的所有副本，同时做相同的修改。SQL Server使用数据库复制技术来解决这一复杂问题。SQL Server复制是按照出版业的运作模式来工作的，它包括3个代理——分发者、发布者和订阅者。雨默收藏拍卖系统中采用事务复制保持各冗余副本的数据一致性。
 北京作为总站，其数据库中需要保存各地区的客户信息表副本，为了将事务一致性保持在令人满意的范围内，我们采用事务复制方式。将各地区数据库（发布服务器）的初始快照传播到主数据库（订阅服务），当各地区服务器上发生数据修改时，捕获个别事务并传播到主数据库，从而得以在订阅服务器间维护事务的一致性。
 
 
 3. 分布式数据库的透明访问
 通过SQL Server链接服务器实现的分布式数据库系统可以很好的解决底数据的分片与分布，但对于Web应用层而言，依然需要了解各分布式数据库站点信息才能完成数据访问，不能很好的实现分布式数据的透明访问，保证数据的一致性。在雨默收藏拍卖系统中我们采用.NET Remoting和ADO.NET技术来解决分布式数据库透明访问的问题。
 .NET Remoting技术是Visual Studio .NET 提供的构建分布式应用的一种编程模型，是DCOM的改进和替代版本。该技术简化并系统化了创建分布式应用程序的方法，支持HTTP、SOAP及XML标准，支持进程间协同工作。从而为分布式数据访问提供了一个良好的解决方案。远程处理过程如图所示。
 
图4-6 .NET Remoting处理过程
 服务器端创建一个服务器类实例，远程处理系统创建一个表示该类的代理对象，并向客户端对象返回一个对该代理的引用。当客户端调用方法时，远程处理代理检查类型信息，并通过信道将该调用发送到服务器进程。侦听信道获得该请求并将其转发给服务器远程处理系统，服务器远程处理系统查找并调用被请求的对象。然后，此过程将反向进行，服务器远程处理系统将响应捆绑成消息并由服务器信道发送到客户端信道。最后，客户端远程处理系统通过代理将调用的结果返回给客户端对象。
 客户端通过.NET Remoting，以TCP通道进行访问服务端对象。这种方式不但可以以服务的方式来发布服务器对象。而且实现了客户端和服务器端对象的松散耦合，同时也优化了通信的性能。对雨默收藏拍卖系统各站点分布式数据库之间的数据查询需要较高的性能，利用.NET Remoting可以更有效的提供数据库查询。
 如图4-7所示，客户端根据用户的查询需求，生成相应的SQL语句，再通过透明代理向各个分布式站点上的远程对象发送命令。远程对象通过本地的ADO.NET接口访问数据库，生成数据库的一份拷贝缓存到数据集中，各分布式站点端维护该对象中数据集的状态，根据用户的请求向客户端返回数据。客户端将返回的结果集根据数据分片方式进行合并，显示给用户。对于雨默收藏拍卖系统来说，这里的客户端就是Web应用程序，当客户登陆到雨默收藏拍卖系统后，在需要使用数据操作的时候，就可以通过Web应用程序提出请求，Web应用程序会生成相应的SQL语句，向分布在各站点的分布式SQL Server数据库站点发送SQL语句，各数据站点的数据代理所维护的远程对象接收到SQL语句后，通过ADO.NET访问本地的SQL Server数据，并返回查询结果集，从而屏蔽了底层数据的分布性。
 
 图4-7 基于.NET Remoting技术的分布式数据库访问实现过程
 在雨默收藏拍卖系统内的各个数据站点上实现远程对象，远程对象部署在各个站点的数据代理端。远程对象通过数据代理进行注册，Web应用程序通过TCP通道与各数据代理的远程对象通信，实现数据集的查询和传输。数据代理端的对象通过ChannelServices类的RegisterChannel方法建立数据访问通道，利用RemotingConfiguration类的RegisterWellKnownServiceType方法激活远程对象，使数据代理端处于监听状态，其激活模式设置为Singleton模式。在这种激活模式中，任何时候内存中均只有一个实例，Web应用程序接受该实例提供的服务。
 4. 分布式数据库的实时访问与并发控制
 由于拍卖的特殊性，雨默收藏拍卖系统对分布式数据库访问的实时性和并发控制有着较为严格的要求，如拍卖者的信息以及出价、成交等操作都要求能够及时的反应到所有参与拍卖的用户页面上，同时基于Web的应用也不可避免的会出现对数据的并发操作，这就要求分布式数据库系统能够实现实时响应和有效的并发控制机制。而基于Web的应用程序本身受到Internet的网络服务质量的约束，完全的实时在Internet上是不切实际的，因此，我们只能考虑如何尽可能的保证实时性，同时在不能保证实时性的时候采取怎样的措施来使得影响降到最低。
 在雨默收藏拍卖系统的分布式数据库中，我们采用结合虚拟锁机制的二阶段加锁方法[23]来地解决用户的实时访问与并发控制问题。
 二阶段加锁协议(2PL)是分布式数据库系统中常用的并发控制协议，它规定事务所持有的全部锁资源统一在事务完成后释放。但2PL在申请锁源时仍然是顺序操作的。假设事条T由WA和WB两个步骤组成(W表示写操作)，第一个步骤是WA，第二个步骤是WB，其中A和B互不相关，操作上没有任何关联影响。它在2PL中的步骤分解如图4-8所示。

图4-8 事务T在2PL中的步骤分解
 图4-8中只分解了申请锁和读写操作的过程，忽略了释放锁等其它过程。四个子步骤是顺序进行的，第一个申请锁的步骤不成功，则后续的三个步骤都不能进行。典型地,如果申请A上的写锁不成功，那么即使对B的写访问没有冲突，也不允许执行。可见，后续的步骤被前面的步骤阻塞了。通过变换执行计划可以解决，但系统的锁资源在运行中是难以预判定的，执行计划的选择还要考虑动态性等问题，比较复杂。为解决此问题，引入虚拟锁(Virtual-lock)机制，如图4-9所示。当步骤申请实际的读写锁(这里简称实锁)不成功时，转而申请一把虚拟锁。申请虚拟锁的操作总是成功的，于是步骤成功返回，后续的步骤可以继续执行。获得虚拟锁后，步骤进入等待队列(FCFS队列)，等待其它事务释放该锁资源。当锁资源可用，虚拟锁成功转变为实锁时，步骤才可以进行真正的读写操作。

图4-9 虚拟锁机制中的步骤分解
 当WA申请写锁被阻塞时，它获得一把A上的虚拟锁，成功返回并进入等待状态,等待其它事务释放A上的锁资源；WB继续执行，如果WB申请锁资源成功，WB可以先完成写操作，此后，当其它事务释放掉A上的锁资源，WA和虚拟锁变为实锁后，WA可以进行真正的写操作。
 虚拟锁机制是在2PL的基础上细化了锁的类型，提高了事务中步骤执行的并发度，在实时数据库系统中是个值得继续探讨的方向。
 5. 分布式数据库安全方案
 概念化分布式数据库系统的安全体系采用6层模型：物理安全层、网络协议安全层、域安全层、本地计算机安全层、SQL Server安全层、应用程序安全层。本文我们采用逐层推进的方式，来配置雨默收藏拍卖系统的安全机制。
 首先，设置1～4层安全性。通过将服务器和网络硬件放置在专用的房间来实现其物理的安全性；使用SQL Server 2000客户网络实用工具配置网络库的SSL来启动加密，从而实现网络协议的安全性；通过给域内的SQL Server 2000计算机分配权限和采用高级别的操作系统实现域和本地计算机数据的安全。
 接着，设置第5层——SQL Server安全性。
采用SQL Server认证模式；
创建有权访问服务器的小组tfGroup,并加入用户tfdbAdmin，tfdbUser；
增加小组、用户到各数据库中；
授予数据库用户和小组对数据库对象的许可和语句的许可：其中tfdbAdmin为系统管理员，他拥有数据库的所有权限；tfdbUser为一般用户，他要通过tfdbAdmin为其授予访问数据库的权限。
创建备份设备：采用磁盘设备进行备份，设备名为：tfbackup；备份内容为：备份整个数据库和事务日志；备份周期为：30天。
 最后，设置第六层——Web应用程序安全性。
为不用角色的用户设置不同的访问权限；
对用户的密码等私密信息进行加密存储；
网上银行支付时采用https协议确保用户信息的安全。
 五、雨默收藏拍卖网的系统实现
 1. 基于.NET MVC模式的系统架构
 如前所述，雨默收藏拍卖网采用ASP.NET技术实现，ASP.NET是微软最新推出的新型体系结构.NET框架的一部分，它为构造新一代动态网站和基于网络的分布式应用提供了强有力的支持。在.NET框架下ASP.NET技术结合MVC设计模式很好地解决了上述问题。
 本节我们讨论基于.NET MVC模式的系统架构，首先给出.NET MVC模式的简要描述，接着给出雨默收藏拍卖网基于该模式的系统架构。
 MVC作为一种开发模型，通常用于分布式应用系统的设计和分析中，以及用于确定系统各部分间的组织关系。对于界面设计可变性的需求，MVC(Model-View-Controller)把交互系统的组成分解成模型、视图、控制器三种部件[18]。
 模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如果用户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依赖于这些数据的视图都应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，控制器都会将变化通知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种模型的变化-传播机制。模型、视图、控制器三者之间的关系和各自的主要功能，如图5-1所示。

图5-1 MVC组建类型的关系和功能
 ASP.NET提供了一个很好的实现这种经典设计模式的类似环境。开发者通过在ASPX页面中开发用户接口来实现视图；控制器的功能在逻辑功能代码(.cs)中实现；模型通常对应应用系统的业务部分。在ASP.NET中实现这种设计而提供的一个多层系统，较经典的ASP结构实现的系统来说有明显的优点。将用户显示（视图）从动作（控制器）中分离出来,提高了代码的重用性。将数据（模型）从对其操作的动作（控制器）分离出来可以让你设计一个与后台存储数据无关的系统。就MVC结构的本质而言，它是一种解决耦合系统问题的方法，这也就是雨默收藏拍卖网系统采用该模式的原因。
 2. 雨默收藏拍卖网系统架构
 雨默收藏拍卖网的系统结构如图5-2所示，底层为分布式数据库系统，提供数据分布式存储、管理、维护等，上层采用MVC模式为用户提供基于Web的访问界面，同时通过基于.NET Remoting和ADO.NET提供的分布式数据访问接口，屏蔽底层数据的分布性。
 这里，我们给出MVC的具体应用。
视图
 视图是模型的表示，它提供用户交互界面。使用多个包含单显示页面的用户部件，复杂的Web页面可以展示来自多个数据源的内容，并且网页人员，美工能独自参与这些Web页面的开发和维护。

 图5-2 雨默收藏拍卖网的系统结构
 雨默收藏拍卖系统中每一个页面都采用复合视图的形式，即：一个页面由多个子视图(用户部件)组成；子视图可以是最简单HTML控件、服务器控件或多个控件嵌套构而成的Web自定义控件。页面都由模板定义，模板定义了页面的布局，用户部件的标签和数目，用户指定一个模板，平台根据这些信息自动创建页面。针对静态的模板内容，如页面上的站点导航，菜单，友好链接，这些使用缺省的模板内容配置；针对动态的模板内容(主要是业务内容)，由于用户的请求不同，只能使用后期绑定，并且针对用户的不同，用户部件的显示内容进行过滤。使用由用户部件根据模板配置组成的组合页面，它增强了可重用性，并原型化了站点的布局。
控制器
 为了能够控制和协调每个用户跨越多个请求的处理，雨默收藏拍卖系统中控制机制以集中的方式进行管理。应用程序的控制器集中从客户端接收请求（如用户通过浏览器访问雨默收藏拍卖系统），决定执行什么业务逻辑功能，然后将产生下一步用户界面的责任委派给一个适当的视图组件。
 用控制器提供一个控制和处理请求的集中入口点，它负责接收、截取并处理用户请求；并将请求委托给分发者类，根据当前状态和业务操作的结果决定向客户呈现的视图。在这一部分主要定义了HttpReqDispatcher(分发者类)、HttpCapture(请求捕获者类)、Controller(控制器类)等，它们相互配合来完成控制器的功能。请求捕获者类捕获HTTP请求并转发给控制器类。控制器类是系统中处理所有请求的最初入口点。控制器完成一些必要的处理后把请求委托给分发者类；分发者类分发者负责视图的管理和导航，它管理将选择哪个视图提供给用户，并提供给分发资源控制。在这一部分分别采用了分发者、策略、工厂方法、适配器等设计模式。
 为了使请求捕获者类自动捕获用户请求并进行处理，ASP.NET提供低级别的请求/响应API，使开发人员能够使.NET框架类为传入的HTTP请求提供服务。为此，必须创作支持System.Web.IHTTPHandler接口和实现ProcessRequest()方法的类即：请求捕获者类，并在web.config 的 ＜httphandlers＞节中添加类。ASP.NET收到的每个传入HTTP请求最终由实现IHTTPHandler的类的特定实例来处理。IHttpHandlerFactory提供了处理IHttpHandler实例URL请求的实际解析的结构。HTTP处理程序和工厂在ASP.NET配置中声明为web.config文件的一部分。ASP.NET定义了一个＜httphandlers＞配置节，在其中可以添加和移除处理程序和工厂。子目录继承HttpHandlerFactory和HttpHandler的设置。HTTP处理程序和工厂是ASP.NET页框架的主体。工厂将每个请求分配给一个处理程序，后者处理该请求。例如，在全局machine.config文件中，ASP.NET将所有对aspx文件的请求映射到HttpCapture类：
 <DIV class=quote>＜httphandlers＞
 ...
 ＜add verb="*" path="*.aspx" type="Sys.UI.HttpCapture, Sys.UI"/＞
 ...
 ＜/httphandlers＞</DIV> <p style=line-height: 150%>
模型
 雨默收藏拍卖系统中为模型提供了业务实体对象和业务处理对象：所有的业务处理对象都是从ProcessBase类派生的子类。业务处理对象封装了具体的处理逻辑，调用业务逻辑模型，并且把响应提交到合适的视图组件以产生响应。业务实体对象可以通过定义属性描述客户端表单数据。所有业务实体对象都EntityBase派生子类对象，业务处理对象可以直接对它进行读写，而不再需要和request、response对象进行数据交互。通过业务实体对象实现了对视图和模型之间交互的支持。实现时把“做什么”业务处理和“如何做”业务实体分离。这样可以实现业务逻辑的重用。
 雨默收藏拍卖网通过采用.NET MVC模式，使得系统具有极其良好的可扩展性，可以轻松实现以下功能：
实现一个模型的多个视图；
采用多个控制器；
当模型改变时，所有视图将自动刷新；
所有的控制器将相互独立工作。
 六、总结
 这次参与的雨默收藏拍卖系统的开发工作，正处在集成测试阶段，本人的分布式数据库设计与实现任务已经基本完成，先将所做工作总结如下：
分析了当前分布式数据库系统的研究状况，总结了分布式数据库系统的概念和相关技术，为系统的实现奠定了理论基础。
根据雨默收藏拍卖系统的需求，分析了其业务流程和数据流图，通过E-R建模设计了全局模式下的数据表结构。
设计了雨默收藏拍卖系统镜像站点的拓扑结构和分布式数据库系统的构建方案。
创建了基于SQL Server的链接服务器，采用分布式分区视图实现了数据的水平分片，采用数据复制技术实现了混合式数据分布。
通过.NET Remoting和ADO.NET技术设计并实现了分布式数据库的透明访问方式。
对分布式数据库及整个系统的安全性进行了分析，给出了安全配置方案。
将分布式数据库应用到ASP.NET实现的Web应用中，为Web应用层提供了透明的分布式数据访问。
 由于水平有限，时间仓促，论文难免存在不足之处，敬请批评指正！
参考文献
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