基于B/S结构的“校园一卡通”消费系统设计

摘要：该文阐述了我国校园一卡通系统的发展状况和分析了以太网技术的可行性，在比较分析了C/S结构和B/S结构特点后，结合目前我国高校发展模式的特点与趋势，提出了基于以太网与TCP/IP协议的位于分布式计算环境中的B/S架构的综合应用体系模型――校园一卡通综合应用系统。本系统可以有效实现一卡走遍校园，而且地理位置分布较远的多校区校园也可满足。论文详细介绍了在系统中用到的ActiveX控件，消息中间件，以及应用到的SQL Server2000数据库中的作业、复制。

关键词：校园一卡通；以太网；中间件；消费建模；事务复制

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)32-1137-03

The Consume Application System of Campus Card Based on B/S Architecture

YAO Qing-yi1，ZHANG Xi-huang2

(1.Jiangyin Polytechnic College, Jiangyin 214400, China; 2.School of Information Technology, Southern Yangtze University, Wuxi 214122, China)

Abstract: At First the paper analyzes the feasibility of use Ethernet in measure-control system, and then introduces the "Versatile Campus Card" developing status in our country. After compares C/S architecture and characteristic with B/S, bases on university’s developmental character and trend in our country, the thesis puts forward an B/S architecture synthesis application system model, ―"The synthesis Application System Of Versatile Campus Card Consume System", which bases on Ethernet and TCP/IP protocol in distributed compute environment. This system can achieve use one card in school effectively, even if several schoolyard distributing in different geography place. Active x, message middleware, and SQL Server 2000 task and transaction replicate technology which are used in system have been introduced detailed.

Key words: versatile campus card; ethernet; middle ware; consume modeling; transaction replicate

1 引言

为了更加科学有效的管理，各个高校都开始了本校的数字化校园建设，而“校园一卡通”系统是数字化校园的一个很重要的方面，作为将校园数字化的桥梁与纽带，一卡通平台越来越引起关注。校园一卡通系统有效的将学校的各个方面联系起来，如将食堂、图书馆、超市、医院、澡堂、体育场、实验室等通过不同类型的终端POS机联系起来，从而可以对它们进行集中控制。

随着近年校园网络的不断发展，硬件设施的不断完善，大多数的高校实现了骨干网光纤化，以太网辐射全校园。利用以太网通讯技术、非接触式IC卡、Web体系结构，依靠中间件技术、数据库复制技术、数据库管理技术，开发一种全新的构建在校园网上，跨校区、跨地域的分布式校园一卡通综合应用平台无疑是有很多优势。

2 整体结构设计

由于当前众多高校合并，从而出现了许多一个学校多个校区的情况。由于地域的限制，这些学校往往不能进行全校统一管理，给广大是师生带来了诸多不便。所以，这套系统是基于多校区的系统，必须要将各个校区统一规划起来进行统一的管理。为了解决上述问题，本系统采用B/S架构的分布式设计方案。后台消费系统主要功能是完成各种对消费机型的编程，使底层的窗口机，和后台结算中心数据库，进行无缝通信，来完成各种应用活动。如图1所示的拓扑结构中各个消费窗口机按消费点分类，每个消费点通过接口机与校园网连通。由于接口机的作用，可以将各种类型的消费系统划到不同的网络中，而这些消费系统子网与校园主干网也隔离开来，从而实现各个网络物理和逻辑上的隔离。

3 B/S与C/S相结合的模式

本系统采用B/S与C/S相结合的模式，综合了两种模式的优点，有效实现了实时性与易用性相结合，方便了管理，降低了维护费用。

3.1 C/S模式的特点

C/S （Client/Server）结构，即大家熟知的客户机和服务器结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势。C/S模式的优点：1) 应用服务器运行数据负荷较轻。2) 数据的储存管理功能较为透明。3) 实时性较好。

传统的C／S体系结构在特定的应用中无论是Client端还是Server端都还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，C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，加之产品的更新换代十分快，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。而且代价高，效率低。C/S模式的不足：1) 对硬件依赖性高。2) 维护成本较高。3) 不易升级。

3.2 B/S模式的特点

B/S（Browser/Server）结构即浏览器和服务器结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3-tier结构，这样就大大简化了客户端载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（TCO）。B/S模式的优点：1) 维护和升级方式简单。2) 成本降低，与硬件相关性降低，选择更多。3) 应用范围很大。B/S模式的不足：1) 实时性较差。2) 应用服务器负载较大。3) 不易升级。

3.3B/S与C/S相结合的实现模式

因为目前我国校园一卡通系统大多是基于C/S结构，所以必然存在上述的各种缺陷。为了改进C/S结构软件的缺陷，本系统提出了国内领先的基于B/S架构校园一卡通系统。但是B/S系统的特性决定了它不适合于实时处理系统，所以本系统后台的实时数据处理都采用C/S架构。这样可以有效地利用两种软件体系结构的优点，扬长避短。B/S系统主要应用于前端的各种信息查询，报表打印，以及设备的管理。而各种对终端POS机的控制、对实时数据的分析处理则使用C/S结构，其整体的结构如图2所示。由此来实现各个营业场所都可以通过浏览器对各种营业数据进行查询统计，可以完全不受地域限制，并且维护容易，升级成本低，安全性更高。

4 中间件在校园一卡通中的应用

中间件是一种分布在网络节点上的应用软件，介于操作系统和应用系统之间的平台软件，是一个用API定义的分布式软件管理框架，具有强大的通信能力和良好的可扩展性。中间件分类：数据库访问中间件；面向对象中间件；消息队列中间件。

4.1 控件层中间件技术集成应用

在本系统中对终端的各种控制与数据采集采取了图3所示的结构，消费系统软件通过控件层中间件对终端硬件进行控制和数据采集，并将数据传递到上层消费系统软件。控件层中间件位于窗口机和消费系统之间，用来和硬件进行通信，有效屏蔽了对硬件的依赖，屏蔽了分布式系统协议差异，提供了对硬件控制、访问的标准接口。使得软件体系更加明了，各层分工更加明确。

4.2 消息队列在系统中的应用

因为消费系统管理层采用了B/S架构，所以如果要对底层硬件（窗口机）进行控制，必须通过C/S模式的消费控制层进行。它们之间的通信本系统采用消息队列（MSMQ）实现，消息队列工作流程如图4所示：1) 管理层向队列发送监控命令；2) 控制层向控件层中间件发送查询窗口机状态命令；3) 得到窗口机状态后修改窗口机状态队列；4) 管理层从窗口机状态队列取值。

5 数据库设计及其优化

5.1 分布式数据库技术

数据分布（Data Distribution）是分布式数据库的一个特征。所谓数据分布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。数据分布策略有：集中式、分割式、复制式和混合式。

集中式的具体使用：财务信息由一个中心统一管理（IC卡余额保存在结算中心，采用集中式管理），学生信息主要是分散在各个校区的中心。为使学生和IC卡信息对应，必须对每个校区的学生信息进行逻辑分片然后和IC卡信息关联起来存放在统一的中心。每个分校通过银校一卡通的接口机完成对每一张卡的充值，具体的方法由银校转帐系统完成。

复制式的具体使用：为确保数据的可靠性，提高系统的安全性和可信度，在应用系统和中心服务器之间都保存消费信息。通过做服务器，使中心服务器和应用系统保持同步。

分割式的具体使用：考虑到多个校区学生管理上的方便，可以采用这种分布式数据库技术实现学生信息的存储。为了对学生信息进行有效的分割同时也为了方便信息的查询，可以对学生的编号数据规定一定的格式。比如：校区编号+班级编号+内部编号。

5.2 数据库整体设计

校园一卡通消费系统综合应用平台后台数据库采用了数据库同步、数据库作业系统、触发器、存储过程等技术高效实现了与结算中心数据库动态同步。数据库整体结构如图5所示。消费系统通过对结算中心的订阅，将远程库的访问转换成对本地库的访问。利用存储过程实时的更新结算中心库。利用作业技术定时对本地库进行优化。

5.3 数据库复制在一卡通中的应用

使用复制可以将数据分发到不同位置，通过局域网、通过 Internet 分发给远程或移动用户。复制还能够使用户提高应用程序性能，根据数据的使用方式物理分隔数据，或者跨越多个服务器分布数据库处理。Microsoft???SQL ServerTM 2000 复制模型由下列对象组成：服务器、分发服务器、订阅服务器、、项目和订阅。图6所示为本系统的数据库复制过程，其详细描述了数据库复制的原理。

再次者模型使用两台服务器相同的数据。服务器将数据发送至订阅服务器，然后后者将数据重新至任意数目的订阅服务器。当服务器必须通过低速或昂贵的通讯链接向订阅服务器发送数据时，此方案十分有用。如果在链接的远端有许多订阅服务器，那么使用再次者会将大容量的分发负担转移到链接的远端。在本系统中，校区1和校区2分布在不同的地区，校区1消费系统和校区2消费系统要从学院本部服务器上得到数据，就可以利用重复的方式来实现。在校区1和校区2分别设一台分发/订阅服务器，它为学院本部的数据库分发数据，又同时订阅其数据进行二次，如图7所示。

6 小结

本文主要介绍了校园一卡通综合应用平台消费系统的消费模型建模，本系统主要特点有四个：第一，采用以太网作为通信网络，可以有效利用现有硬件资源。第二，采用C/S与B/S模式相结合，底层采用ActiveX控件技术，低层控制采用C/S模式以托盘形式“类服务”运行，上层管理采用B/S模式，低层与上层软件通过消息中间件进行通信。第三，采用双向不对称技术：对远程数据库的数据更新采用存储过程完成，对远程数据库的数据采集采用事务复制技术。第四，采用作业技术和触发器技术对数据库进行优化。

从某种意义上说“校园一卡通”还是一个局部系统，还有很大的发展空间。为了更加方便广大师生，还可以将城市一卡通与校园一卡通进行互连。比如将校园一卡通的功能扩充到公交一卡通系统，使用校园卡就可以乘坐市内公共汽车，打IC电话。

参考文献：

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