基本体系结构_数字博物馆研究

时间:2020-03-21  栏目:百科知识  

基本体系结构_数字博物馆研究

总体而言,信息系统的基本体系结构主要分为以下几种模式:

1.集中式

集中式体系结构,主要是指“计算”在一个大型的中央系统进行集中处理,客户机作为终端,只有输入输出功能,数据全部存储在中央系统,由数据库管理系统进行管理,所有任务都在主机上进行处理。集中式数据存储的主要特点是把所有数据保存在一个地方,不同用户之间的数据不能交换和共享。这样的系统包括个人计算机系统,也包括运行在大型主机上的高性能系统。对于后者,所有的软件和数据都安装在主机上,用户可以通过终端来使用系统资源。由于其简单直观、易于管理、机器利用率高,因而在计算机发展初期得到了广泛的应用。该结构的主要问题是,为了能满足多用户的需求,主机必须具有很高的性能和先进的配置,于是系统整体价格昂贵、结构封闭,不利于升级换代及灵活配置;对于并发性多进程的管理,算法复杂棘手,不易达到最优化,甚至还可能造成系统死锁;系统可靠性、容错性令人担忧,一旦主机出现故障,整个信息系统就会瘫痪,严重影响所有依赖于主机的工作。早期博物馆中只用计算机对藏品进行登记和存储的系统就属于这一类型,面向的用户单一,只有藏品管理员和藏品登记人员。系统只在一个部门的一台计算机上运行。

2.文件服务器模式

文件服务器模式主要面向数据共享,通过局域网将不同的计算机与文件服务器相连而形成的一种结构。其中不同的计算机是工作站,主要负责具体的应用处理和数据处理。文件服务器主要存储用于共享的文件,负责向各工作站提供文件服务,如打印服务和电子邮件服务等。文件服务器可以是一台通用计算机,也可以是一台专门提供文件服务的专用计算机。文件服务器具有分时系统文件管理的全部功能,可对网络用户的访问进行并发控制,并采取一定的保密措施。文件服务器模式存在的问题是:工作站受到文件服务器的制约,由于所有共享数据都存储在文件服务器上,不仅增加了网络传输的负担,而且文件服务器无形之中成为了整个系统的瓶颈,当数据量、用户数增加时,性能就会严重下降,难以有效地平衡工作站与服务器的负荷。博物馆在信息化建设之初,由于技术和设备的限制,会使用文件服务器模式提供博物馆内部的文件共享服务、文件打印服务和电子邮件服务等,以方便开展博物馆的日常办公业务。

3.客户/服务器模式(Client/Server,C/S)

客户/服务器模式有客户机和服务器两端之分。对于应用程序的处理和数据的处理由客户机和服务器共同完成,降低了系统的通信开销。将一个应用程序分成若干个部分,由客户机和服务器分别执行、协同工作。通常在服务器上配置的是一个数据库系统,如ORACLE、SQL Sever。由客户机负责向服务器发出“应用或数据请求”,由服务器根据请求的内容,完成应用处理和数据操纵,然后将处理结果返回给客户机。客户/服务器使整个系统的结构便宜且简单,系统的计算能力分散但并不减弱,既充分利用了资源,又减少了系统的冲突和开销,是基于网络的分布式应用的初级模式。网络的主要作用是通信和资源共享且在分布式应用中用来支持应用进程的协同工作,其主要目的是获得较高的性能和较强的容错能力。在这个模式中,客户机主要是由用户直接使用的本地计算机来充当的,安装特定的客户端软件,其软件的特点是:在需要对服务器进行访问时,能够主动发出请求,并能接受从服务器端返回的结果;能在本地计算机上运行返回结果,或对返回结果进行再计算。而服务器是由专门用来提供服务的高档计算机来充当的,需要安装服务端软件,其软件特点是:能够同时处理多客户的请求,能够随时与任意一个客户端进行自动通信。

客户/服务器模式存在的问题是,对于多地的“实时”数据同步,需要建立多地间的实时通信连接,保证数据库服务器在线运行;网络管理人员要同时维护和管理服务器和多地的客户端,需要更多的资金以及更高的技术水平来维持。其次,在特定的应用中无论是客户端还是服务器端,都需要特定的软件支持。由于没能提供用户真正期望的开放环境,需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件,加之产品更新换代的速度非常快,所以不太适用大规模用户同时使用,成本代价高。然而对于各中小型博物馆而言,其信息系统主要面向于本馆自身的业务应用和服务,所以暂不存在“多地”的问题。此外,博物馆内部的操作系统相对统一,不需要花费精力解决版本差异的问题。因此,在相对简单、统一的环境下,客户/服务器模式是许多博物馆的理想选择,通常将藏品数据存储在服务器端,操作的用户界面在客户端。比如博物馆文物病害人机交互系统,可对典型文物病害的演变进行监控。客户端对文物图像进行采集传输到服务端,服务端通过机器学习算法和图像分析算法精准获取和分析病害的表观形貌特征,及时发现和准确度量文物病害的演变状况,并把预警信息发送到客户端,客户端将信息提供给文物保护人员。

4.浏览器/服务器模式(Brow ser/Server,B/S)

随着互联网技术的兴起和发展,人们对于数据的共享不再局限于局域网范围内,希望能够在更广范围甚至世界范围内进行。浏览器/服务器模式正是顺应这样的需求而产生的,它是对客户/服务器模式进一步改进、升级的结果。这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统的开发、维护和使用。在这种模式下,客户端只需要安装一个浏览器(Browser)如Internet Explorer、Chrome和Firefox等,服务器端需要安装一个数据库软件如Oracle和SQL Server等。客户端的浏览器通过URL访问Web服务器,Web服务器请求数据库服务器,并将获得的结果以HTML形式返回客户端浏览器。一般可以将这个模式分为三层:数据层、处理层和表示层。其中,数据层主要是指数据库服务器,承担数据处理需求,主要接受Web服务器发来的数据操作请求,并对请求内容进行相应的处理,如对数据进行查询、统计、增加、删除或修改等,将数据处理的结果再返给Web服务器。处理层主要是指Web服务器,主要承担具体业务处理逻辑,并对页面进行存储和管理。它接收来自客户浏览器的任务请求,并针对请求实现相应的业务处理,如果是与数据相关的内容,则进一步向数据库服务器发出请求。表示层主要是指浏览器,主要以HTML的格式对结果进行显示或者接受用户的请求,没有任何业务处理能力。浏览器/服务器模式最大的优点就是用户可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件,只要有一台能上网的电脑就能使用,客户端零维护。在此模式下,由于所有的客户端都是浏览器,所以无论用户的规模有多大,都不会增加系统管理员的负担,他只需要管理服务器就行。对于异地情况,只需要把服务器连接到专用网络中从而实现远程管理和维护。这样的发展模式,使软件升级和系统维护变得简单而容易,不会受到规模大小的影响,节省了人力、物力和财力。但该模式的潜在问题也正与它的优势相关,由于所有的处理事务全部由服务器来承担,因此一旦服务器出现问题,将会对整个系统带来致命的影响,所以保障服务器的安全性、稳定性是至关重要的任务。(www.benninghoven.com.cn)

通常从以下方面对浏览器/服务器模式(B/S)与客户/服务器模式(C/S)进行比较。

(1)网络基础方面:C/S在局域网环境下效率更高,但当置于互联网环境中时,容易被防火墙等阻隔而无法工作。相比之下,B/S在互联网环境下更有优势,不容易被阻断。

(2)软、硬件环境方面:C/S一般建立在专用网络上,局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务,客户端和服务器端都需要安装专门的软件,受到操作系统的影响而不同;B/S建立在广域网之上,不需要专门的网络硬件环境,只需要安装操作系统和浏览器而不需要其他特定软件,但是在安全性上存在隐患。

(3)安全要求方面:C/S一般面向固定用户群,对信息安全的控制能力很强;B/S建立在广域网之上,面向未知的用户群,对安全的控制能力相对较弱。

(4)程序架构方面:C/S程序更加注重流程,对权限进行多层次校验;B/S对安全以及访问速度的多重考虑,建立在需要更加优化的基础之上。SUN 和IBM推的JavaBean构件技术等,使B/S更加成熟。

(5)软件重用方面:C/S程序有整体性考虑,构件的重用性不如在B/S要求下的构件的重用性好;B/S要求构件具有相对独立的功能,对构件重用较好。

(6)系统维护方面:C/S必须整体考察,对于问题处理和系统升级较难;B/S构件相对独立、模块功能划分明确,客户端基本是零维护,因此系统维护开销较小。

(7)处理需求方面:C/S面向的用户群固定,只能处理在相同区域,安全要求高的需求;B/S建立在广域网上,可面向不同的用户群,能处理不同区域的、无特定安全要求的需求。

(8)用户接口方面:C/S多建立在W indow平台上;B/S建立在浏览器上。

随着博物馆与外界联系的不断加强,互联网接入成为许多博物馆的必然选择,因此越来越多的博物馆开始采用浏览器/服务器模式以应对互联网环境下的各种需求。此外,20世纪90年代数字博物馆的产生,也使得更多的博物馆开始采用此模式以建立和完善自身数字博物馆的建设。