LW基于WEB的机房管理系统的设计与实现终稿.doc

1/51（20132013 届）届）本科毕业设计（论文）资料本科毕业设计（论文）资料题题 目目 名名称：称：基于基于 WEBWEB 的机房管理系统的设计与的机房管理系统的设计与实现实现学学院（部院（部）：计算机与通信学院计算机与通信学院专专业：业：计算机科学与技术计算机科学与技术学学 生生姓姓 名：名：班班级：级：学号：学号：指导教师：指导教师：职称：职称：最终评定成绩：最终评定成绩：2/51工业大学教务处工业大学教务处20201313 届届本科毕业设计（论文）资料本科毕业设计（论文）资料第一部分第一部分毕业论文毕业论文3/51（20132013 届）届）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）题题 目目 名名称：称：基于基于 WEBWEB 的机房管理系统的设的机房管理系统的设计与实现计与实现学学院（部院（部）：计算机与通信学院计算机与通信学院专专业：业：计算机科学与技术计算机科学与技术学学 生生姓姓 名：名：班班级：级：学号学号指导教师：指导教师：职称：职称：最终评定成绩：最终评定成绩：4/512013 年 5 月I/51摘要论文分析了目前学校机房管理的现状随着网络技术的飞快发展，高校机房的管理成为一个难题，大多数的高校机房管理系统主要是以 C/S 模式为主，在界面美观、访问与安装问题等有着种种的劣势。相对与传统的机房管理方式，基于 Web 的机房管理系统有着以下主要优点：实现学校机房统一管理；学校多个机房分布在不同楼区，可实现共享数据问题。为了解决收费、管理的同一，实现校园机房同一管理。所以开发了基于 web 的机房管理系统。本论文运用软件工程的方法对系统的可行性研究，需求分析，概要设计，详细设计，编码，测试，运行维护进行分析与设计。系统使用的的开发工具是：MyEclipse8.6；界面设计工具：Dreamweaver；后台数据库工具：Oracle10g。系统采用了 B/S 模式，可避免安装客户端和方便维护。系统主要功能是通过读取 IC 卡的信息实现上机与下机的操作；通过管理员的登录实现机房和学生信息的管理。关键词：IC 卡；B/S 模式；机房系统ABSTRACTWith the rapid development of internet in this era,computers have broughthuman beings convenience in life,learning or working.Especially the teachingin colleges in the background of the modernization construction of the societyhas integrated with computers，which provides students with high capacity andeasy controlling environment.With this background,colleges are equipped withmore computers for a better learning environment for students.Thereforecomputer lab management has become a big problem.This paper analyzes the current state of school computer lab management.At present most lab management systems are mainly in C/S mode which has manydisadvantages in the interface,attractive appearance,access and installation,so this paper puts forward web-based lab management system.It uses the methodof software engineering to research the feasibility of this system,analyzethe requirement,design the outline,design in detailed code,test,andmaintain the operation.The main function of this system is to distinguish theII/51students of using free computer or in computer class by reading the IC cardinformation.If using the free computer,it needs to judge whether balance isgreater than zero,then it can assign rooms for students so as to realize theoperation of the students on and off the computer.This system also has twologin system permissions which are administrators and super administrator,thesuper administrator can check and amend administrators addition and deletion,and the administrator can manage the students information and the IC cardinformation.The development tool of the system is MyEclipse8.6,the interfacedesign tool is Dreamweaver,and the back-end database tool is Oracle10g.Thissystem adopts B/S mode which can avoid installing client and easy to maintain.KeyKey wordswords：IC 卡;B/S mode;computer room managementI/51目录第 1 章 绪论 31.1 国外现状与发展趋势 31.2 主要研究的目的与意义 2第 2 章 系统采用的关键技术 32.1 MyEclipse 和 Tomcat 技术介绍 32.2 B/S 模式介绍 42.3 Oracle10g 介绍 52.4 基于 DES 的三重加密算法 52.5 ActiveX 控件介绍 62.6 MVC 模式介绍 62.7 本章小结 7第 3 章系统需求分析 73.1 系统所存在的主要问题 83.2 总体要求 83.3 功能需求 83.4 性能需求 93.5 安全性需求 93.5.1 IC 卡安全性 103.5.2 应用程序开发安全性 103.6 本章小结 10第 4 章系统总体设计 104.1 系统结构设计 104.2 系统实现目标 114.3 系统功能模块设计 124.4 系统总体用例图 124.5 系统的 UML 活动图描述 134.6 系统主要模块的流程图 144.6.1 登录模块 14II/514.6.2 上机模块 154.6 本章小结 16第 5 章数据库设计与实现 165.1 数据库的设计思想 165.2 数据库模型的设计与实现 185.2.1 数据库概念结构设计 185.2.2 数据逻辑结构设计 205.3 本章小结 21第 6 章系统实现 216.2 读写器 API 接口函数定义 216.2 系统主功能模块详细设计 256.2.1 公共类的定义 256.2.2 管理员登录模块 266.2.3 信息管理模块 286.2.4 机房管理模块 316.2.5 IC 卡管理模块 326.2.6 机房上机模块 336.2.7 修改密码模块 356.2.8 基于网络的视频监控管理模块 366.2.9 移动版的基于 Web 的机房管理系统模块 376.3 本章小结 38第 7 章系统测试 387.1 系统测试简述与目的 387.1.1 系统测试需求环境 387.2 系统测试详细容.397.2.1 系统黑盒测试 397.3 系统测评结果分析.407.4 本章小结 40结论 40参考文献 41III/51致42第 1 章 绪论在计算机迅速发展的年代，计算机迅速的普与于我们的生活中、学习中和工作中。与此同时，高校机房和计算机设备等数量急剧增多，而且跟随着Internet网的飞快发展，使得高校计算机教学平台也完全依赖于Inernet网，从而为教学提供了一个良好的学习环境。Internet给我们带来利的同时也给我们带来了弊。比如：需要对计算机硬件的维护，机房机器的管理，教学时机房的分配使用等等，这将花费计算机房管理员的大量时间来完成。不仅如此对于历年来说，有越来越多的不法黑客利用网络侵入对方电脑盗取资料与破外电脑，给人们带来不便，这是提醒计算机网络的安全性的至关重要。这些问题的存在时刻提醒人们在提高计算机的水平的同时，还要增加计算机机房的管理水平，从而减轻计算机房管理员的工作负担和提高学校教学质量。1.1 国外现状与发展趋势国外机房管理的方式因为环境的不同而存在很大的差异。尤其是国外的发达国家的计算机普与程度高，资源充裕等。国外机房管理现状如下：（1）计算机网络设备基本完善，个人计算机普与，公共机房主要以辅助的角色出现。（2）机房开放性程度高，提供24小时免费开放，因此无班级上机安排和上机计费等功能整合于系统中。（3）设备更新速度快且种类多，造成了系统安全管理难度增大。（4）学生人数较为稳定，机房规模变化不大，因此机房管理改革相对于国发展相对稳定。国机房管理现状如下：由于高等教育的快速发展，计算机教学在高校迅速的普与，导致计算机机房面临师资乏缺、管理人员严重不足的发展规模已经满足不了学生数量的增长。高校要实现招生规模不断增长的情况下，既要满足学生学习与上机的需求，又要保证教学的顺利进行。于是，高校只能选择进行了管理方式的改革和创新。目前国高校的机房管理大致分为三种模式：人工管理、计算机辅助人工管理、全自动化管理。（1）人工管理：在规模不大的机房里，管理员负责安排学生的上机、下机。机房基本功能依靠管理员人工操作。（2）计算机辅助人工管理：上机计费的工作由计费系统处理，但是学生的上机上机安排和设备管理等还是由人工管理。（3）全自动化管理：完全将管理员从繁琐的事务中解脱，学生除了按课程安排上机外，2/51其他时间全天自主上机，机房实现无人监管，提高了管理的质量。目前国已有一部分的学校开始实施了计算机的全自动管理模式，但是还有相当多的学校还仍然停留在人工管理模式，部分学校机房在某种程度上采用了计算机辅助人工管理模式。现存的机房管理系统主要包含了C/S和B/S两种模式，但是前者慢慢的被淘汰，而后者的机房管理系统不论客户端使用任何一台电脑，只要通过网页访问即可使用本系统，在使用和维护比较方便。故基于B/S模式的机房管理系统更有利于机房的管理，是实现机房全自动管理的必然趋势。1.2 主要研究的目的与意义2001 年，为了方便机房的统一管理与方便机房管理员，开始投入使用基于 C/S 的机房管理系统。但是随着学校的不断扩建，不断的发展，出现了多个机房分布在不同的教学楼，甚至在不同的校区，这时基于 C/S 的机房系统开始出现了弊端。所以这次选择开发基于 WEB 的机房管理系统对于我校的机房管理系统的变更有着重要的意义。在这机房背景下，本课题主要是为了优化学校的机房管理，使得本校机房管理更加的简易化、规化、智能化、高效化。通过本系统的功能模块去最大程度的去实现机房管理的信息化和自动化。3/51第 2 章 系统采用的关键技术2.1 MyEclipse 和 Tomcat 技术介绍MyEclipse（MyEclipse Enterprise Workbench）是企业级的工作平台。它给我们提供的方便有：1、数据库与JavaEE的开发、发布；2、应用程序服务器的整合。它提供了一个丰富的JavaEE的集成开发环境，包括编码、调试、测试和发布四大功能，完整支持HTML,JSP,CSS,Javascript,SQL,Struts,Spring,Hibernate。MyEclipse是功能强大，支持广泛的一个非常优秀的应用于开发Java,J2EE的Eclipse集合。它几乎包含了目前所有的主流开源产品的专属Eclpse开发工具。MyEclipse原理如图2.1所示：图 2.1 MyEclipse 原理图在系统的开发过程中，必不可少的就是 Tomcat 服务器，与 MyEclipse 共同开发 JAVA 项目。Tomcat、IIS 和 Apache 等 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，但 Tomcat 以技4/51术先进、性能稳定以与免费开放的特点深受 JAVA 爱好者和部分软件开发商的青睐，成为了目前比较流行的一个 Web 应用服务器。Tomcat 属于轻量级的应用服务器，在中小型系统中被普遍的使用，是 JAVA 程序员开发和调试 JSP 程序的首选。部分的 Tomcat 是 Apache 服务器的扩展，但是它是独立运行的服务器，因此在它是一个与 Apache 独立的进程。当配置正确时，Tomcat 运行了 Servlet 和 JSP 界面，而 Apache 只是运行了 HTML 页面，但是 Tomcat 处理静态的 HTML 能力还是不如 Apache 服务器的。Tomcat 作为深受广大 JAVA 程序员的喜爱，还因为它在开发应用系统时有三大特点：运行时占用的系统资源小、扩展性好和服务与支持负载平衡。如今它还在不断的改进与完善中，只要是个有兴趣的程序员都可对它进行更改或增添新功能。2.2 B/S 模式介绍B/S（Browser/Server）结构是一种浏览器和服务器结构。它是随着 Internet 技术的发展，对 C/S 结构的一种变化或改进的结构。在 B/S 结构下，用户通过 WWW 浏览器实现，极少事务逻辑在 Browser 端实现，主要事务逻辑在 Server 端实现，从而形成了所谓的三层结构。三层结构的功能：（1）此结构可简化客户端的电脑负荷、减轻系统维护与升级的成本和工作量、降低用户的总体成本（TCO）。（2）具有防止外部入侵和连接 Internet 功能的安全措施。由于数据库具有的数据存储和管理能力非常强和能够进行动态地数据的传输，因此，B/S 模式应用于网络上不仅仅实现了信息的发布，而且提供了动态信息的查询和数据处理服务，进而加强了信息间的交流、提高了经济的效益。B/S 结构是种分布式的 Web 应用程序，以 ASP 作为数据库操作的中心层，将 B/S 模式的数据库结构与 Web 技术密切的结合，从而实现具有三层 Web 结构的 B/S 模式的数据库体系。B/S 模式针对与传统的 C/S 模式最大的显著优点在于 B/S 可在任何机子上通过浏览器就可使用系统，是个不需安装客户端。B/S 结构图如图 2.2 所示：图 2.2 B/S 结构图5/512.3 Oracle10g 介绍Oracle(Oracle Database 或 Oracle RDBMS)，是甲骨文公司出品的一款以分布式数据库为核心的关系数据库管理系统软件产品。Oracle作为目前使用最广泛的一个数据库管理系统，它具有的功能有：（1）完整的数据管理功能：数据的大量性、保存永久性、共享性、可靠性；（2）完备关系的产品：信息准则、保证访问准则、视图更新准则、数据物理性和逻辑性独立准则；（3）分布式处理功能；（4）用 Oracle 轻松实现数据仓库的操作。因 Oracle 有其上的功能，则它具有可用性强、可扩展性强、数据安全性强、稳定性强的优点。Oracle 存储结构是由数据库模式和至少一个表空间组成的。模式是所有对象的集合，模式对象是一种直接引用数据库数据的逻辑结构。模式对象包含的结构有：视图、表、索引、序列、同义词、存储过程等等。逻辑存储结构包括：段、围和表空间，用于描述数据库物理空间的使用方式。2.4 基于 DES 的三重加密算法在IC卡应用的系统中，IC卡的信息安全成为人们关注的主要焦点问题。针对于IC卡应用系统的特点，保证其安全性的关键在于卡信息的安全性。对于攻击者而言，其主要目的在于复制、盗取或者更改IC卡中的信息。为了更加有效的保护卡信息，采用有效的、安全性可靠的加密算法是实现卡信息的加密存储的必要性。基于这一目标，以国际加密标准DES算法为基础，在传统的三重DES加密模式上，提出了一种改进的三重加密模式，为以后的IC卡提供更加安全的信息保护。在传统的三重强化算法中，只实现了对每个分组明文进行了加密强化，各分组明文消息在加密时都互相独立、互不影响，每个分组密文只受该分组的3字节明文和三个密钥的影响，因此，当一个字节的明文产生变化时只会引起3字节的密文发生变化，它的影响只能在其3个字节的明文围。要使三重加密算法的强度增强，必须使各个消息的明文分组间相互影响，从而扩大每个字节的明文影响力。基于以上的考虑，设计出了一种改进的三重DES加密算法，加密过程如下：（1）第一轮加密：首先对明文消息M分组加密FK1，然后可得到组合的密文C1，再对C1分组换位变换T1，又可再次得到组合密文T1(C1)。换位变换是对原有信息结构的重新排列，打乱了原本的结构，使得信息分布更加分散、杂乱。（2）第二轮加密：进行第二轮分组加密DK2,然后可得到组合密文C2，获得的密文C2与传统的三重加密不同，再次对一次分组换位交换，获得组合密文T2（C2）。6/51（3）第三轮加密：进行第三轮DES分组加密FK3，然后得到密文信息C，从而完成了整个的加密过程。解密过程与加密过程的顺序正好相反，先取出密文信息C，执行一次DK3（C），获得组合密文T2（C2），再将T2执行一次逆变换T2-1，获得的C2再使用密钥K2加密K2（C2），然后最后进行一次T1的逆变换T1-1，获得的C1最后一次解密DK1（C1）就可产生明文M。2.5 ActiveX 控件介绍在 C/S 架构模式的系统中，客户端可通过安装各式各样的应用程序集去实现某些业务的功能。对于这一特点，因 B/S 结构里系统中所有的程序都在服务器端，客户端主要是通过浏览器访问服务器,导致在一样需求的条件下在 B/S 架构模式的系统里实现是非常的困难的。随着 Internet 的发展，ActiveX 控件的出现，解决了在 B/S 架构模式下的客户端可通过浏览器访问本地的 ActiveX 控件来实现相关的本地操作，这使得 B/S 架构模式更加的人性化，致使此模式快速的发展。ActiveX 指 Microsoft 对一系列的策略性面向对象程序的工具和技术，它的主要技术是组建对象模型（COM）。COM 在有目录和其它支持的网络可变成分布式的 COM，即 DCOM。在创建包含 ActiveX 程序的时候，其主要的工作在于组件，一个能够自足于 ActiveX 网络中任意运行的程序。这个组件就是所谓的 ActiveX 控件。ActiveX 控件是一种软件组件，其主要特点是具有可重用性，使用 ActiveX 控件能实现快速的在台式应用程序、开发工具和网址加入特别的功能。例如 StockTicker 控件可与时的在网页上加入活动信息；动画控件可在网页加入动画效果。目前，ActiveX 控件的商用数已达到 1000 以上，开发控件的语言可有多种，如 C/C+，Microsoft Visual Basic&reg 和微软的 Visual Java。一旦开发 ActiveX 控件成功，设计和开发人员将会把它作为一个预装配的组件，并用于开发用户程序。ActiveX 控件因为是预装配的组件，所以使用者可不必了解这些组件的是部实现过程，即可完成应用程序或者网页的设计。2.6 MVC 模式介绍MVC（Model View Controller）是模型（Model），视图（View）控制（Controller）的缩写，是软件设计的一种典，其目的是实现 Web 系统的智能分工和代码的分离。Model 层通常使用 JavaBean 或 E 实现系统的业务逻辑；View 层通常使用 JSP 实现与用户的交互；Controller 层是 Model 和 View 沟通的桥梁，它通过用户的请求分派显示的视图和通过解释用户的输入将它们映射到模型层的操作。二十世纪八十年代，MVC 开始出现于系统的开发，它是 XeroxPARC 为编程语言Smalltalk-80 发明的一款专门为软件开发的设计模式，它强制的要求输入、输出和处理分开。使用 MVC 优点：7/51（1）耦合性低：视图层、控制层和控制层代码的分离，可容易实现更改业务规则和数据层。（2）可重用性高：可实现多视图共享一个模型。（3）生命周期成本低：可使开发和维护用户接口的技术含量变得降低。（4）部署快：大量的缩减开发时间，使得开发人员集中于业务逻辑和表现层上。（5）可维护性高：对表现层与业务逻辑层的代码分离可方便于 Web 系统的修改和维护。（6）有利于软件工程化的管理：MVC 中每一层都具有一样的特征，它们各司其职，使得更加有利于工程化管理程序代码。MVC 对于软件开发人员来说，是一个有用的工具箱，但是一切的东西的存在都会是一把双利剑，所以它也有自己的缺点。缺点有如下几点：没有明确的定义、不适合中小型规模的系统、增加了系统的复杂性、视图层与控制器过于的密切连接、视图对数据模型访问效率较为低和一般的高级界面工具不会支持此模式。MVC 模型图如图 2.3 所示：图 2.3 MVC 模型图2.7 本章小结本章主要是介绍了整个系统所使用到的开发工具、软硬件环境，同时对于开发系统中所涉与的关键技术、ActiveX 控件等进行了详细的说明，从而保证了系统在开发过程中的技术可行性。第 3 章系统需求分析需求分析是整个系统设计制作的起端，是在用户需求调研的基础上完成整体的需求分析报告，确定系统的总体结构。需求分析的结果主要是客户的实际需求，它影响到设计产品的8/51实用性和合理性。下面是对于机房管理系统进行需求分析。3.1 系统所存在的主要问题随着计算机的普与与计算机网络的的扩大，计算机教学已经占据了很重要的位置。对于学校的机房管理系统来讲，通过计算机来简化管理流程、提高管理效率，推动机房管理走向规化、科学化的必要选择。早期的机房管理主要是以人工管理模式为主力，持卡者的信息，上机等诸多信息都是以手工的方式惊醒记录，从而出现信息丢失的信息错误等现象，弊端十分的明显。但是利用 IC 卡与计算机的相结合进行管理可有效的提高管理的效率、降低错误率，从而实现正真的现代化管理。但是利用刷卡系统去实现机房管理系统主要是以 C/S 模式为主，若是要使用刷卡系统前需安装相应的客户端软件，在更新系统时更需要去更新客户端的版本才可得到更新，随着使用量的增大，其繁琐性越突发的明显。于是在开发基于 Web 的机房管理系统显得尤为重要。总结机房管理所存在的主要问题如下：（1）教学安排繁琐。人工安排上机时间表，若出现管理人员无法与时的了解每天所有机房的安排上机情况，已造成冲突，费时费人费力。（2）管理工作量大。管理人员需要随时对上机下机查卡登记，若是出现上机下机高峰期或使用计算机人数较多的情况下，会造成管理混乱。（3）人工监控水平差。监视功能不完善，使用人工监控，对于每个机房安排一个管理员，导致耗费人力。（4）机房统一管理困难。学校机房分布在不同楼区，在使用 C/S 模式在共享数据问题差。3.2 总体要求系统开发的初衷是实用性与便捷性。管理员能通过本系统对持卡人上下机、持卡信息进行管理。不同机子可通过浏览器来操作整个系统的功能。主要体现：（1）满足管理员最大的需求，有效的帮助管理员进行管理的工作。工作包括：便于管理员的操作，便于信息的管理，便于以后的维护和更新。（2）保障系统安全和 IC 卡信息的安全。（3）采用 B/S 模式，可实现使用不同的客户端能通过浏览器访问并使用系统。（4）要求在使用的基础要实现经济性系统的建设，以最小的投入获得最大的效益。3.3 功能需求基于 Web 的机房管理系统主要是以管理学生在校机房上下机的全操作过程。主要功能模块：（1）登录管理模块：管理人员权限登录，实现不同的功能；9/51（2）IC 卡管理模块：IC 卡的读写、IC 卡余额查询、挂失与解锁；（3）机房管理模块：机房信息、状态；（4）上机管理模块：学生上机时间、计费；（5）信息管理模块：学生信息管理、管理员信息管理；（6）基于网络的机房监控模块：对机房进行管理监控。（7）移动版机房管理系统模块：管理员可在移动版系统进行检查的查询信息。3.4 性能需求一切系统都应以五大原则运行：长期、安全、稳定、可靠、高效。在实现基于 Web 的机房管理系统中应满足以下的性能要求：（1）准确性和与时性系统处理过程的准确性和与时性是系统的必要性能。针对于机房的管理会随着时间的推移会造成沉重的工作量的特点，在系统设计和开发的过程中，尤其注重系统的处理能力和效应能力是否能满足使用系统的管理员需求。（2）易用性系统采用 B/S 模式实现，可实现在不同客户端能通过浏览器访问并下载相关的控件使用系统。因系统使用围会不断的增多，所以在设计系统时应满足使用方便、操作灵活等要求，易于人机交互界面。（3）开放性和可扩充性在系统开发的过程应充分考虑将来的可扩充性。这要求系统能提供做够的手段进行功能的调整和扩充，而这点需要通过系统的开放性来完成。一个系统只要符合规，可提供简单的加入或减少系统的模块、配置系统硬件等，就是一个开放系统。（4）标准性做任何事都有属于它的标准，在系统开发的过程中所涉与的计算机硬件或软件都要复合主流国际、国家和行业标准。例如在使用的操作系统、网络系统和开发工具都要符合通用的标准；数据库操控界面的规；网络协议采用业界标准 TCP/IP；质量规采用 IS09002 标准；在进行良好的设计工作的软件工程规。使用良好的规、标准保证代码的可移植性、易读性和可操作性。3.5 安全性需求如今计算机信息技术的发展日新月异，网络安全受到了各式各样的威胁。计算机病毒和黑客攻击极为的寻常，学校机房一旦受病毒感染和黑客攻击，轻则造成网络的拥堵从而导致教学受到影响，重则导致系统重要数据的丢失和篡改，将会带来比较大的损失。因此如何保证网络的完全高效运行和机房设备安全稳定运行是机房管理所面临的重大问题和挑战。10/513.5.1 IC 卡安全性IC卡的安全性可通过两种方式去实现：硬件防护和软件防护。在基于Web的机房管理系统中IC卡的安全性只能依赖于软件防护，即使用基于DES的三重加密算法进行防护。3.5.2应用程序开发安全性（1）根据系统的需求分析，建立不同的目录来存放相应的网页文件、数据库文件和样式文件等。数据库操作文件常放于文件夹 bin 下，因该文件夹比较特殊，在该目录下禁止任何浏览器的访问，从而避免了用户远程下载代码的可能性。应用可程序目录除了 bin 目录以外，还有两个常用应用程序文件：global.assx 和 web.config。总之，对于目录的规划是按照类别存放文件，重要文件存在 bin 目录下。（2）后台数据库系统应充分利用视图和存储过程，例如：创建带有参数的视图，实现身份角色不同的用户只能在各自的权限围数据访问。（3）在配置文件量使用数据库连接于 Web 应用程序网页，从而提高系统程序的通用性、安全性和可移植性。（4）所有系统发生出错时都要转向同一的出错页面，不需在每个页面中写入不同的代码增加了代码量。避免了系统发生意外时，客户不知所云的尴尬和错误代码的泄露发生。3.6 本章小结本章主要是通过调查本校的机房管理系统而进行了整体的需求分析，明确了系统的整体需求和将要解决的问题，为系统接下来的总体设计奠定了基础。第 4 章系统总体设计在上述的需求分析中，以完成了对设计系统中提出的完整、清晰、具体、准确的要求，明确了系统将要“做什么”的要求，是目标系统的一个逻辑模型。本章的主要任务是设计系统的框架和概貌，即希望系统可以展现“做什么”的逻辑模型变为“怎么做”的物理模型，这是开始实现系统的需求。4.1 系系统结构设计系统结构设计的主要任务是根据系统所分析的逻辑模型设计出应用于系统的物理结构。系统的物理模型以符合逻辑模型为前提，能够完成逻辑模型中所规定的信息处理功能。系统结构设计最重要的是将系统模块化。模块化是把一个复杂问题自上而下逐步的分为若干小模块的过程。每一模块可完成系统中的某一特定的功能，将所有模块整合，完成整个11/51系统所需要的功能，就是一个大的整体，即形成一个系统。将系统模块化是为了降低软件系统中的复杂性，提高可读性和可维护性，但是模块的划分有需要以保持其独立性为客观条件，而不能随意的划分。换而言之，任一模块只要满足两个条件即可实现模块的划分：一是可具有独立的子功能；二是与其联系的接口简单。模块化的实现过程中应以高聚低耦合为思想，提高模块的独立性，为实现高质量的软件结构奠定基础。4.2 系统实现目标随着计算机的快速蓬勃的发展，利用计算机软件去代替人工管理是必然的发展趋势，这是提高管理效率和减轻管理负担的不二选择。基于 Web 的机房管理系统是运用计算机技术实现机房信息的管理系统，通过结合读卡器、IC 卡、视频设备与计算机软件共同来创造一个高效、集中的管理环境，在不同的程度协助管理人员对机房的管理。系统要实现不同客户端可以不安装刷卡系统就能通过浏览器实现对系统的操作，同时系统将完成以下基本功能：系统将完成的基本功能：1.登陆管理(1)普通管理员与超级管理员进行不同权限的登录，不同权限的登录实现不同的功能，对登录信息验证，非法用户讲提示警告信息。2.IC 卡管理（1）通过读卡器读取学生学好并写入到 IC 卡指定的扇区。（2）通过读卡器从 IC 卡的指定扇区读取学号。（3）通过输入学号对 IC 卡进行挂失处理，使持卡人失去上机资格。（4）通过输入学号对 IC 卡进行解锁处理，使持卡人恢复上机资格。3.机房管理（1）对班级上机进行安排，分配机房。（2）对班级上机设定一定的课时数。（3）对自由上机安排机房。4.上机管理（1）通过 IC 卡的学号，通过系统显示关于持卡人的学号、班级号、余额、上机时间等信息。（2）对于本次上机时间进行计费，并更新 IC 卡余额。5.信息管理（1）可通过学生学号、学生、班级查询学生信息。12/51（2）可通过学号学号、学生、班级查询查出学生的信息，然后对其信息进行修改。（3）通过超级管理员管理普通管理员的信息，包括 ID 号、密码。（4）管理员的密码修改和权限的变更。6.基于网络的视频监控管理（1）通过视频对机房进行管理监控。7.移动版机房管理系统（1）通过移动设备去访问并使用系统。4.3 系统功能模块设计系统在需求分析基础上，可确定基于 Web 的机房管理系统的核心目标是实现以教学工作为主的自动化机房管理系统，主要是以管理员或者超级管理员去操作实现，管理员和超级管理员通过浏览器去访问并操作整个系统。系统的功能模块是：登录管理、IC 卡管理、机房管理、上机管理、信息管理、基于网络的机房监控模块和基于移动版的机房管理系统模块。每一模块对应相应的功能。系统的整体结构如图 4.1 所示。图 4.1基于 web 的机房管理系统的整体结构图4.4 系统总体用例图用例图（Use Case Diagram）分析了软件的功能需求，它是以用户如何使用系统的角度去描述软件的功能，从中可获得系统的整体需求等容，是从系统外部的角度去描述功能并指明功能是由谁去完成的一种图形表述。换而言之，用例图是用于显示用户、用户所希望系统提供的服务和系统需要用户提供的服务，以便于用户更容易的理解这些元素的用途，也便于13/51开发系统人员的最终实现这些元素。根据对系统功能的划分，本系统总体的用例图如 4.2 所示。图中的椭圆表示一个用例，线段表示一种通信联系，带有箭头的线段表示一种使用关系，用“小人”表示一个执行者。图 4.2 系统总体的用例图4.5 系统的 UML 活动图描述UML 是一种为了实现大围的应用能力使用于在各类系统的建模。UML 规了 6 种类型的图：用例图、交互图、状态图、类图、实现图和活动图，通过这些不同类型的图表达了系统的多方面透视结构。活动图常常被用于描述一个过程或操作的实现步骤，是以状态图为基础的一种扩展。活动图展示了系统的一个动态的过程。因活动图是一种难以找出过程中哪一活动属于哪个对象负责，于是引入了游道的概念。游道是将一图分割成多个平行的段，每一个段的名称。每一个游道的顶部显示出角色的名称，每个角色的游道都包含了其角色所负责的全部活动。游道之间可发生转移。基于 Web 的机房管理系统总体的活动图如图 4.3 所示：14/51图 4.3 基于 web 的机房管理系统总体的活动图4.6 系统主要模块的流程图4.6.1 登录模块为了实现管理的规性与安全性，系统设计了登录模块，通过输入正确的管理员与密码进入系统，才可进行系统的功能操作。不同权限的管理员可实现不同的功能从而实现了权限管理系统。登录是操作系统的第一步，是系统的“脸”，在设计界面的风格和登录的安全性会给予用户舒适和便捷感。从安全性的角度分析，在每次启动系统时在登陆模块必须输入管理员的和密码，防止非法用户对系统的安全和所保存的数据进行破坏。在登录模块有两种管理员可进行登录，两则区别在于超级管理员才可对普通管理员进行增删改查操作。系统登录模块还提供了人性化的提示，当管理员输入的密码或者用户名错误时，会给用户名或密码错误的提示语句。登录流程图如图 4.4 所示：15/51图 4.4 登陆流程图4.6.2 上机模块机房上机模块主要是对于上机的计费功能，计费是机房管理系统的一个重要的功能。学生执行刷卡操作，系统通过读卡器将 IC 卡号从 IC 卡读出，并通过数据库可查询出并显示学生信息。查看学生时候是属于自由上机还是班级上机，对于自由上机，系统会开始记录上机学生的开始上机时间，并给学生分配机房，最后当学生下机时再一次的进行刷卡动作，系统会自动的读取 IC 卡号，并可自动获取结束下机时间，再进行计费，计费后系统还要自动的去更新 IC 卡的余额；对于班级上机，可不进行刷卡，上机的时间全自动设置，上机费用为 0。上机流程图如图 4.5 所示：16/51图 4.5 上机流程图4.6 本章小结本章是主要是在需求分析的基础上来完成整个系统的整体结构的设计，并对系统的主要的功能进行了分析设计。第 5 章数据库设计与实现5.1 数据库的设计思想数据库是信息系统的基础和核心，是通过把信息系统量数据按照模型集合起来，并能实现存储、检索和维护数据的功能，从而给于信息系统方便地、与时地以与准确地获取数据库中所需信息。数据库设计（Database Design）指对于一个给定的应用环境，去构造出最优的数据库模型，建立数据库与应用系统，能够有效的提供良好的存储数据的环境，从而满足用户的应用需求。数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成之一，包括数据库的概念结构设计和逻辑结构设计。通过对系统的分析和研究，建立一个层次结构分明、逻辑严谨且相对来说比较17/51独立的数据库体系结构。对于数据库设计的基本原则是必须以总体设计方案为基础，各个库为它的每一个管理目标服务。数据库设计应考虑以下几点：（1）层次分明，布局合理。（2）高度结构化。建立数据库和实现信息交换的基础是保证数据的结构化、标准化和规化。应遵循行业和国家标准。（3）极少冗余性。不必要的冗余增加了系统的负担，减少冗余可节省空间、提高效率。（4）维护数据的一致性和正确性。多用户共享资源时，并发操作易导致数据不一致，应加以控制并发操作。（5）安全机制