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软件工程硕士论文:基于移动中间件的会员信息管理微服务系统设计与实现

添加时间:2018-01-20 19:43:47   浏览:次   作者: www.dxlwwang.com
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第一章 绪论

 
1.1 论文研究背景
随着企业信息技术的快速发展,企业在各种移动应用上的需求也越来越明显,社会对应用软件,尤其是中间件产品的应用需求在网络上有着重要的支撑作用,存在巨大的发展机会和空间[1-2]。中间件与数据库、操作系统被称为三大支柱的基本软件系统,并且在软件产业行业是增长最快的市场之一,它可以有效帮助建立管理平台的信息化,为应用系统开发提供总体解决方案,使应用开发效率得到提高,有效地降低系统开发成本[3]。企业信息化的需求是基于企业未来发展的需要,其目标是通过网络将分散的局部自治异构信息系统集成在一起,实现信息资源共享、集约化治理和协调工作,加快企业可持续性发展的步伐,建立一个高效的环境,因此中间件的出现,解决了本地自治系统发挥的综合效能,并且需要搭建基于网络信息系统的支撑平台[4-7]。作为信息化时代的重要推动力量,中间件以“中间带动两端”定位市场,在本地支持服务和技术创新应用上取得显著优势,国内中间件产业已成为国产信息化建设的助推器,利用通用应用构建融合除基础架构平台以外的中间件,形成接近个性化行业应用支持平台。而国外则与之相反,相比之下,它往往使用各种集成中间件形成基础设施平台[8-10]。通过对中间件负载均衡问题进行研究,并试图找到解决负载均衡的有效途径,以使对应用服务器的请求效率更高。在集成化中间件技术研究领域,中间件通过使用多线程技术对功能模块进行详细分析,减少CPU 闲置时间,提高系统安全性,加强不同应用系统的融合度,降低应用系统的复杂性,灵活处理业务能力和其扩展性。由于移动通信技术的发展正趋于与业务相结合、互动的新模式下,适用于移动应用的各种中间件技术也将得到广泛应用[11-12]。微服务架构的本质是利用一些功能更清晰、业务更完善的的服务来解决更大、更实际的问题。重点是微服务架构能够明确定义每个微服务的功能,边界能更清晰的定义良好的接口服务。由于其占用空间较小、易操作,易于维护高的开发效率,可由小型开发团队进行开发。微服务具备独立运行进程的能力,当一个微服务发生变化时,不需要编译、就可以部署整个应用程序,微服务组合的应用具有降低生产环境所带来的风险,缩短应用交付周期,以及一系列并行和高效的流程功能的优点,微服务架构下,我们自由选择最合适开发的技术堆栈的依据是行业发展的现状和自身服务的需求[13-14]。
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1.2 国内外研究现状与发展趋势
在市场应用的推动下,计算机软件开发的演变过程包括三个部分,数据结构+算法经济面向模块、面向对象、组件到中间件。网络应用演变过程:网页、动态数据、多层架构到网络服务[16]。中间件的出现,解决了企业 IT 环境复杂性,浏览器和服务器端负载、应用系统扩展到大企业广域网或国际互联网的互联性。作为软件系统的一个特殊层次和中间件的应用,抽象出典型的应用模式,应用软件厂商在业务逻辑上有更多的思路,可以用更标准的形式开发,进一步使开发软件体系结构成为可能[17]。中国软件产业经过 20 多年的发展,很多部门的信息化建设都经历过关键业务应用和部门级应用的阶段,现在开始走向企业中的应用。网络应用程序中间件产品形成了激烈的产品竞争和市场竞争模式在三个层面上来说,如基本中间件、应用中间件、应用程序框架等等,在克服复杂环境、不断变化的计算环境这两个方面,可以把问题归纳为四个部分:从计算环境来看:在复杂的计算环境中,中间件技术是灵活的和增量的;从资源管理的角度来看:操作系统的实时操作和分步操作等资源类型和数据库管理系统的数据描述和数据操纵等资源类型,无论在种类还是数量上都有一定的限制性,而管理资源类数据正是中间件所需要的、服务和应用程序是不同的;从应用支撑角度来看:模型、结构、互操作和开发方法由中间件在软件方面的应用支撑能力组成,并且它是现代面向服务的;从互操作性的角度来看:软件依赖于计算环境的原因是异构性,在软件的互操作方面,传统中间件仅实现了访问互操作,连接的互操作性依赖于特定的访问协议,完整业务复用、灵活业务组织方面的发展趋势均在中间件的服务化中体现,提高 IT 基础设施的业务灵活性是其核心目标。由于愈来愈多的移动平台和设备种类的出现,正变得越来越重要的移动中间件技术的涌现,提供开发服务是众多移动中间件供应商的必要选择,用此解决移动硬件和移动软件市场的快速增长[18-24]。
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第二章 相关概念与技术
 
随着 Internet 的普及和 Web 服务(Web Services)的广泛采用,分布式软件系统运行时的分布性、各软件间的异构性和不同服务器及应用之间的协作性是其具备的主要特征,分布性即系统的运行需要网络中的多个服务器协同,并不是单单在服务器上处理运行,异构性即软件开发过程中,需要考虑多台服务器的硬件、操作系统、计算网络、数据库等因素存在的差异性,通过异构制定统一接口,协作性即系统需要在不同的计算环境,不同应用程序和不同的服务器之间相互协作和调用[31]。针对各种操作系统的分布式软件系统,以及网络分布式程序设计的多变和复杂的网络环境等许多问题的不一致的数据处理因素,无法实现各个服务器混合部署,统一调度,有效节约资源共享等能力,并且单一系统在部署分布式架构时,会使企业研发与部署成本大大增加。在很大程度上,中间件的出现和快速发展,对于开发人员来说是基于一种标准的、独立于计算机硬件和操作系统和运行环境的开发。目前,SOA 和云计算架构的提出与逐步落实为中间件产业的发展带来新的活力[32-35]。
 
2.1 中间件定义及原理
中间件(Middleware)是属于可复用软件的基本软件[36]。分布式应用软件借助单独的系统软件或服务应用程序来实现不同技术之间的资源共享,因此被称为IDC 中间件;由学术界定义的中间件是基于网络操作系统、数据库和应用软件的分布式软件。中科院软件所是以平台+通信形式来定义的中间件。总之,中间件不仅为分布式应用提供多级事务管理、网络流量控制,进程调度控制,而且还为应用软件提供一致的 API 调用接口,为操作系统的网络、硬件资源进行有效的抽象[37]。 根据中间件的定义可知,系统需要屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性,通过业务模块之间的互操作,提供协作环境上层应用软件的操作和发展,帮助用户高效地开发和集成复杂的应用程序的灵活性[38]。其工作原理为:访问基于中间件系统中客户端/服务器应用程序的数据,然后查找所需的数据源或服务到网络,传输客户请求、重新构建回复消息,将最后结果送回应用程序。
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2.2 中间件分类
中间件的范围非常广泛,针对不同的需求,有不同的中间件产品。从软件支撑和架构的定位来看中间件,基本上可以分为六大类:数据中间件、过程中间件、消息中间件、事务中间件、对象中间件和 Web 中间件[39]。1.交易中间件 交易中间件又被称为事务中间件。此类中间件被广泛应用于在线事务处理系统(OLTP)中,该类系统事务处理量较大,一般需要在多台服务器中协同完成,交易中间件主要是保障事务的完整、系统并发处理、服务间负载均衡、服务的异常处理、系统服务监控、系统服务安全等功能。交易中间件是中间件产品中成熟度最高、应用最广泛的一类产品。2.消息中间件 消息中间件又被称为面向消息的中间件。该类中间件在消息传递过程中,是以一系列消息的方式进行通信,且应用之间不必建立联系,发送者只需将消息放到与接收者有关的队列中,而接收者仅需从自己队列中提取消息。消息中间件是中间件产品中最早的产品之一,常见消息中间件产品有 IBMMQ、Sun 公司的 JMS 等。3.过程中间件 过程中间件又称远程过程中间件,广泛使用在分布式应用程序中,一般采用同步方式的调用/返回模式,用于应用程序之间的通信。主要完成在分布式应用系统中实现过程调用。远程过程采用代码调用远端过程并将结果返回模式具体地完成远端过程调用。Microsoft 的 RPC Facility 是常见过程中间件产品。4.对象中间件 对象中间件又称面向对象中间件,其主要功能是使开发者采用面向对象的方法访问,调用分布对象模型,将分布式环境中的应用服务对象化,实现分布式异构系统中不同对象的集成和复用。对象中间件是面向对象的远程调用,采用自上向下的开发方式,在异构通信环境中透明地传递对象请求。常见对象中间件产品包括:Borland 公司的 Visibroker、IBM 公司的 ComponentBroker和东方通科技公司的 TongBrokerdeng。
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第三章 会员信息管理微服务系统需求分析 ......... 18 
3.1 会员微服务平台概述............. 18 
3.2 系统功能性需求分析............. 18 
3.3 系统非功能性需求....... 25 
3.4 本章小结............. 27 
第四章 会员信息管理微服务系统设计 ....... 28
4.1 系统的开发及运行环境......... 28 
4.2 系统架构设计..... 28 
4.2.1 整体架构设计 ............ 28 
4.2.2 物理结构设计 ............ 30 
4.3 平台功能结构设计....... 31
4.4 系统模块功能设计....... 35 
4.5 系统数据接口设计....... 42 
4.6 本章小结............. 48 
第 5 章 系统运行与测试 ........... 49
5.1 系统功能测试..... 49
5.2 系统性能测试..... 55
5.3 本章小结............. 57 
 
第 5 章 系统运行与测试系统
 
在开发的过程中,会遇到各种各样的问题,例如会在系统所开发的响应时间、灵活性、安全性和自适应等功能方面出现问题,通过软件测试找出系统在交流和开发过程中存在的一些问题,进一步完善系统在实际使用过程中的可靠性、稳定性等。
 
5.1 系统功能测试
功能测试的目的是检查系统在功能方面是否能正常运行,就是对系统的各项功能进行验证,根据测试结果,检查系统是否达到用户的要求。只考虑需要测试的各种功能,而不考虑软件的内部结构和代码。服务器端功能测试主要包括对系统管理、新闻管理、微信用户管理和会员管理、学会管理等模块的测试,测试结果是能够正常进入系统,并且可以进行功能模块查看操作,显示内容正常。系统性能测试是测试系统的当前实现能否满足早期阶段的需求分析,本文主要对易用性和界面友好性、安全性、系统缺陷、压力等方面进行测试。用户根据系统导航栏查找和浏览系统各功能是为了显示系统的易用性和界面友好性,用户在操作系统时若未按正常操作步骤进行操作,通过观察系统界面反应来判断系统安全性。本文采用H5作为测试软件测试的结果如图5-18和图5-19所示。
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总结
 
本人在攻读专业硕士研究生学位期间,努力学习专业知识并取得相应的学分。科研项目主要是在实习单位青海帝特斯软件开发公司参与导师的课题和公司的各种项目。在整个实习期间,为青海帝特斯软件开发公司设计了公司宣传册,在参与公司众多项目的研发及测试工作中,主要担任团队设计工作(网站设计、系统功能设计、Logo 设计),其次熟悉掌握了 Eclipse 集成开发和中间件开发的技能,累计开发工作量上千行。研宄生期间的项目实践工作总结如下:招生信息云平台项目2016 年 4 月开始实施招生信息云平台项目。首先,对于项目的需求进行研读及分析,在明确了项目需求后,团队合作完成业务的详细设计,主要包括云平台和微信公众号的开发,本人参与了业务的研发及其测试工作。更重要的是,作为测试工程师独立负责验收测试,独立完成业务实施在公司内部环境的单元测试、集成测试及系统测试,而且到项目建设单位完成了与终端管理平台的对接连调测试工作。最终以的测试通过率出色完成了验收测试,编写了安装部署手册及测试报告。该项目己在建设单位投入使用。会员信息管理微服务系统会员信息管理微服务系统是青海省科协资助学会项目,自 2016 年 8 月项目立项开始就参与到该项目团队中(担任主要负责人)。在这个项目中,本人全程参与系统整体设计,包括需求分析、概要设计、详细设计、代码实现及测试。该项目的实施主要表现在实现高效会员管理的同时,提升各学会为会员服务的能力。本文以以青海省科协管辖的各学会为研究对象,建立统一的由科协监管的学会会员信息管理微服务模式,推动科技人员组织形成大综合、大服务、大管理的格局,提升社会管理服务能力。学会会员信息管理服务模式一方面与学会相关业务信息系统衔接,保证管理和服务会员业务的相互衔接和协同,实现会员信息、学会业务信息和数据的互联互通;另一方面承载省科协和各学会宏观决策、综合管理和各类会员信息的统筹管理功能,保障跨部门、跨地区的综合管理业务,形成统一的科技数据资源目录,实现宏观会员管理、精细化的会员服务、评估评价等环节的统一规范管理。形成科技人员大数据和专家智库,致力运用大数据手段改革公共服务管理模式,不断提高公共服务管理水平,以实实在在的新成效取信于会员和社会。
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参考文献(略)

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