A4-开发方法、常规技术

结构化方法 \color{red}{★}

结构是指系统内各个组成要素之间的相互联系、相互作用的框架。结构化方法也称为生命周期法，是一种传统的信息系统开发方法，由结构化分析（StructuredAnalysis, SA）、结构化设计（Structured Design, SD）和结构化程序设计（ Structured Programming, SP）三部分有机组合而成，其精髓是自顶向下、逐步求精和模块化设计。

结构化方法的主要特点： \color{red}{★}

  1. 开发目标清晰化
  2. 开发工作阶段化
  3. 开发文档规范化
  4. 设计方法结构化

结构化方法的不足和局限性：

  1. 开发周期长
  2. 难以适应需求变化
  3. 很少考虑数据结构

面向对象方法

OO方法是当前的主流开发方法，拥有很多不同的分支体系，主要包括

OO 方法是当前的主流开发方法，拥有很多不同的分支体系，主要包括

  • OMT（ObjectModel Technology，对象建模技术）方法、
  • Coad/Yourdon 方法、OOSE（Object-OrientedSoftware Engineering，面向对象的软件工程）方法
  • Booch 方法等
  • OMT、OOSE和Booch 已经统一成为 UML（United Model Language，统一建模语言）。

OO方法使系统的描述及信息模型的表示与客观实体相对应，符合入们的思维习惯，有利于系统开发过程中用户与开发人员的交流和沟通，缩短开发周期。
OO方法可以普遍适用于各类信息系统的开发。 \color{red}{★}

OO 方法也存在明显的不足

  • 必须依靠一定的OO技术支待。
  • 在大型项目的开发上具有一定的局限性，不能涉足系统分析以前的开发环节。

面向对象方法

一些大型信息系统的开发，通常是将结构化方法和OO方法结合起来。首先，使用结构化方法进行自顶向下的整体划分； 然后，自底向上地采用OO方法进行开发。
因此，结构化方法和OO方法仍是两种在系统开发领域中相互依存的、不可替代的方法。

原型化方法 \color{red}{★}

原型化方法也称为快速原型法，或者简称为原型法

从原型是否实现功能来分，可分为

  • 水平原型（行为原型，细化需求，不实现功能）
  • 垂直原型（结构化原型，实现部分功能）

从原型的最终结果来分，可分为

  • 抛弃式原型（探索式原型）
  • 演化式原型

原型法的开发过程

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原型法的特点 \color{red}{★}

  • 使系统开发的周期缩短、成本和风险降低、速度加快，获得较 高的综合开发效益。
  • 以用户为中心来开发系统，用户参与的程度大大提高，开发的系统符合用户的需求，因而增加了用户的满意度，提高了系统开发的成功率。
  • 由于用户参与了系统开发的全过程，对系统的功能和结构容易理解和接受，有利于系统的移交，有利于系统的运行与维护。

原型法的不足之处

  • 开发的环境要求高。
  • 管理水平要求高。

面向服务的方法 \color{red}{★}

OO 的应用构建在类和对象之上，随后发展起来的建模技术将相关对象按照业务功能进行分组，就形成了构件（Component）的概念。对于跨构件的功能调用，则采用接口的形式暴露出来。进一步将接口的定义与实现进行解耦，则催生了服务和面向服务（Service-Oriented，SO）的开发方法。

从应用的角度来看，组织内部、组织之间各种应用系统的互相通信和互操作性直接影响着组织对信息的掌 握程度和处理速度。如何使信息系统快速响应需求与环境变化，提高系统可复用性、信息资源共享和系统之间的互操作性，成为影响信息化建设效率的关键问题，而SO（Service-Oriented）的思维方式恰好满足了这种需求。

网络标准与网络协议

网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

网络协议三要素

  1. 语义
  2. 语法
  3. 时序

OSI协议 \color{red}{★★★}

  1. 物理层：具体标准有RS232、V.35、RJ-45、FDDI
  2. 数据链路层：常见的协议有IEEE 802.3/.2、HDLC、PPP、ATM。
  3. 网络层：在TCP/IP协议中，网络层具体协议有IP、 ICMP、IGMP、IPX、ARP等。
  4. 传输层：在TCP/IP协议中，具体协议 有TCP、UDP、SPX。
  5. 会话层：常见的协议有RPC、SQL、NFS。
  6. 表示层：常见的协议有JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG。
  7. 应用层：在TCP/IP协议中，常见的协议有HTTP、 Telnet、FTP、SMTP。

以太网规范IEEE 802.3是重要的局域网协议，内容包括：

  • IEEE 802.3， 标准以太网， 10Mb/s， 细同轴电缆
  • IEEE 802.3u， 快速以太网 ，100Mb/s ， 双绞线
  • IEEE 802.3z ，千兆以太网 ，1000Mb/s ，光纤或双绞线

广域网协议包括：

  • PPP点对点协议
  • ISDN综合业务数字网
  • xDSL（DSL数字用户线路的统称：HDSL、SDSL、 MVL、ADSL）
  • DDN数字专线
  • x.25
  • FR帧中继
  • ATM 异步传输模式。

TCP/IP

应用层协议 \color{red}{★★★}

  1. FTP（File Transport Protocol, 文件传输协议）
  2. TFTP（Trivial File Transfer Protocol, 简单文件传输协议）
  3. HTTP（Hypertext Transfer Protocol, 超文本传输协议）
  4. SMTP（Simple Mail Transfer Protocol, 简单邮件传输协议）
  5. DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议）
  6. Telnet（远程登录协议）
  7. DNS（Domain Name System, 域名系统）
  8. SNMP（Simple Network Management Protocol, 简单网络管理协议）

传输层协议

  • 传输层主要有两个协议，TCP和UDP（User Datagram Protocol, 用户数据报协议）
  • TCP是整个TCP/IP协议族中最重要的协议之一。
  • UDP是一种不可靠的、无连接的协议。 ü TCP/IP-网络层协议
  • IP 所提供的服务通常被认为是无连接的和不可靠的，它将差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他的各层协议，这正是 TCP/IP 能够高效率工作的一个重要保证
  • ICMP（Internet Control Message Protocol, 网际控制报文协议）
  • IGMP（Internet Group Management Protocol,网际组管理协议）
  • ARP（Address Resolution Protocol, 地址解析协议）
  • RARP（Reverse Address Resolution Protocol, 反向地址解析协议）
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网络设备

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网络服务器

  • 网络服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件，为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机（或者计算机集群），英文名 称叫作Server（Cluster）。
  • 而集群对客户端而言，逻辑上仍是一台计算机。

网络存储技术 \color{red}{★}

主流的网络存储技术主要有三种，分别是

  • 直接附加存储（Direct Attached Storage, DAS）
  • 网络附加存储（Network Attached Storage,NAS）
  • 存储区域网络（Storage Area Network, SAN）

DAS

  • DAS是将存储设备通过型计算机系统接口电缆直接连到服务器
  • 其本身是硬件的堆叠，存储操作依赖于服务器，不带有 任何存储操作系统
  • 有些文献也将DAS称为SAS（Server Attached Storage, 服务器附加存储）。

NAS

  1. 采用NAS技术的存储设备不再通过I/O总线附属于某个特定的服务器，而是通过网络接口与网络直接相连，由用户通过网络访问。
  2. NAS技术支持多种TCP/IP网络协议，主要是NFS（ 网络文件系统）和CIFS （通用Internet文件系统）来进行文件访问，所以 NAS的性能特点是进行小文件级的共享存取。
  3. NAS存储支持即插即用，可以在网络的任一位置建立存储。基于Web管理，从而使设备的安装、使用和管理更加容易。
  4. NAS可以很经济地解决存储容量不足的问题，但难以获得 满意的性能。
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SAN

  • SAN是通过专用交换机将磁盘阵列与服务器连接起来的高速专用子网。它没有采用文件共享存取方式，而是采用块级 别存储。
  • SAN是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统，其最大特点是将存储设备从传统的以太网中分离了出来，成为独立的存储区域网络。
  • 根据数据传输过程采用的协议，其技术划分为FC SAN（光 纤通道SAN）、IP、SAN（基于IP网络的SAN）和IB SAN（无限带宽SAN）技术。
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网络接入技术

  1. PSTN（Public Switching Telephone Network, 公用 交换电话网络）。
  2. ISDN（Integrated Services Digital Network, 综合业务数字网）。
  3. ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Loop, 非对称数字用户线路）。
  4. FTTx+LAN接入FTTC（Fiber To The Curb, 光纤到路边）、FTTZ（Zone,光纤到小区）、FTTB （Building, 光纤到楼）、FTTF （Floor, 光纤到楼层）和FTTH（Home, 光纤到户）
  5. 同轴光纤技术（Hybrid Fiber-Coaxial, HFC）
  6. 无线接入
  • 目前最常用的无线网络接入技术主要有WiFi和 移动互联接入（4G）、GPRS。

网络规划与设计

在分层设计中，引入了三个关键层的概念，分别是核心层、汇聚层和接入层。

  • 网络中直接面向用户连接或访问网络的部分称为接入层
  • 将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层。
  • 网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供优化、可靠的骨干传输结构，因此，核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞叶量。

网络设计工作包括：

  1. 网络拓扑结构设计。
  2. 主干网络（核心层）设计。主干网技术的选择，要根据以上需求分析中用户方网络规模大小、网上传输信息的种类和用户方可投入的资金等因素来考虑。
  3. 汇聚层和接入层设计。汇聚层的存在与否，取决于网络规模的大小。
  4. 广域网连接与远程访问设计。根据网络规模的大小、网络用户的数量，来选择对外连接通道的技术和带宽。
  5. 无线网络设计。无线网络的出现就是为了解决有线网络无法克服的困难。无线网络首先适用于很难布线的地方 （比如受保护的建筑物、机场等）或者经常需要变动布线结构的地方（如展览馆等）。
  6. 网络安全设计。
  7. 设备选型。网络通信设备选型包括核心交换机选型、汇聚层/接入层交换机选型、远程接入与访问设备选型;网络安全设备选型包括防火墙选型、入侵检测设备选型、信息加密设备选型、身份认证设施选型等。

数据库管理系统 \color{red}{★}

关系型数据库

  • Oracle
  • MySQL
  • SQL Server

非关系型的数据库

  • MongoDB

数据仓库技术 \color{red}{★★★}

数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失的、且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策。

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  • 数据源：是基础，通常包括企业内部信息和外部信息。
  • 数据的存储与管理：是核心。针对现有各业务系统的数据，进行抽取、清理，并有效 集成，按照主题进行组织。数据仓库按照数 据的覆盖范围可以分为企业级数据仓库和部门级数据仓库（通常称为数据集市）。
  • OLAP服务器：将数据进行有效集成，从而多角度、多层次的分析，并发现趋势。其具体实现可以分为：ROLAP、MOLAP和HOLAP。
  • 前端工具：主要包括各种查询工具、报表工具、分析工具、数据挖掘工具以及各种基于数据仓库或数据集市的应用开发工具。其中数据分析工具主要针对OLAP服务器，报表工具、数据挖掘工具主要针对数据仓库。

中间件技术

中间件两种现在普遍比较认可的定义：

  1. 在一个分布式系统环境中处于操作系统和应用程序之间的软件。
  2. 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计 算资源和网络通信。

中间件作为一大类系统软件，与操作系统、数据库管理
系统并称“三套车”。

中间件的优越性体现在以下几个方面：

  • 缩短应用的开发周期、
  • 节约应用的开发成本、
  • 减少系统初期的建设成本、
  • 降低应用开发的失败率、
  • 保护已有的投资、
  • 简化应用集成、
  • 减少维护费用、
  • 提高应用的开发质量、
  • 保证技术进步的连续性、
  • 增强应用的生命力。

由底向上从中间件的层次上来划分，可分为底层型中间件、通用 型中间件和集成型中间件三个大的层次。 \color{red}{★}

  • 底层型中间件的主流技术有JVM、CLR、ACE、JDBC和ODBC等,代表产品主要有SUN JVM 和Microsoft CLR等。
  • 通用型中间件的主流技术有CORBA、J2EE、MOM 和COM等，代表产品主要有IONA Orbix、BEA Web Logic和IBM MQSeries等。
  • 集成型中间件的主流技术有Workflow和EAI等,代表产品主要有BEA Web Logic和IBM Web Sphere等。

高可用性和高可靠性的规划与设计

  • 计算机系统的可用性用平均无故障时间（MTTF）来度量，即计算机系统平均能够正常运行多长时间，才发生一次故障
  • 系统的可用性越高，平均无故障时间越长
  • 可维护性用平均维修时间（MTTR）来度量，即系统发生故障后维修和重新恢复正常运行平均花费的时间
  • 计算机系统的可用性定义为： MTTF/ (MTTF+MTTR)*100%

MTBF、MTTR、MTTF三个指标的区别

  • MTBF，全称是Mean Time Between Failure，即平均无故障工作时间。就是从新的产品在规定的工作环境条件下开始工作到出现第一个故障的时间的平均值。MTBF越长表示可靠性越高正确工作能力越强。

  • MTTR，全称是Mean Time To Repair，即平均修复时间。是指可修复产品的平均修复时间，就是从出现故障到修复中间的这段时间。MTTR越短表示易恢复性越好。

  • MTTF，全称是Mean Time To Failure，即平均失效时间。系统平均能够正常运行多长时间，才发生一次故障。系统的可靠性越高，平均无故障时间越长。 可靠性是最初是确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概率的一个标准。可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。目前，使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是，MTTF(mean time to failure，平均失效前时间)，定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是，MTTF经常被错误地理解为，"能保证的最短的生命周期"。MTTF的长短，通常与使用周期中的产品有关，其中不包括老化失效。

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