Часть 3
Внутреннее устройство JDBC - приложения
Рис.9. Иерархия классов JDBC и поток API JDBC
Чтобы обработать информацию из базы данных, информационно-обучающая система на языке Java выполняет ряд шагов. На рис.20 показаны основные объекты JDBC, методы и последовательность выполнения, Во-первых, программа вызывает метод getConnection (), чтобы получить объект Connection.Затем она создает объект Statement и подготавливает оператор SQL. Оператор SQL может быть выполнен немедленно (объект Statement), а может быть откомпилирован (объект PreparedStatement) или представлен в виде вызова процедуры (объект CallableStatement). Когда выполняется метод executeQuery(), возвращается объект ResultSet. Операторы SQL, такие как updatе или delete не возвращают ResultSet. Для таких операторов используется метод executeUpdate(). Он возвращает целое, указывающее количество рядов, затронутых оператором SQL.
ResultSet содержит ряды данных и анализируется методом next(). Если приложение обрабатывает транзакции, можно пользоваться методами rollback() и commit() для отмены или подтверждения изменений, внесенных оператором SQL.
Примеры запроса и модификации базы данных с использованием JDBC
Данный пример иллюстрирует как при помощи SQL - опрератора SELECT составляется список всех студентов из базы данных. Ниже приводятся шаги, которые необходимы для выполнения этого задания при помощи API JDBC. Каждый шаг имеет форму текста на языке Java с комментариями.
// описать методы и переменные
public void ListStudents () throws SQLException
Рекомендуемые материалы
{
int i, noOfColumns;
String stNo, stFName, stLName;
// инициализировать и загрузить драйвер JDBC-ODBC
Class.forName ("jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
// создать объект Connection
Connection ex1Con = DriverManager.getConnection (
"jdbc:odbc:StudentDB;uid="admin";pw="sa"");
// создать простой объект Statement
Statement ex1Stmt = ex1Con.createStatement ();
// Создать строку SQL, передать ее СУБД и
// выполнить SQL-оператор
ResultSet ex1rs = ex1Stmt.executeQuery (
"SELECT StudentNumber, FirstName, LastName FROM Students");
// Обработать каждый ряд и вывести результат на консоль
System.out.println ("Student Number First Name Last Name");
while (ex1rs.next())
{
stNo = ex1rs.getString (1);
stFName = ex1rs.getString (2);
stLName = ex1rs.getString (3);
System.out.println (stNo, stFName, stLName);
}
}
В следующем примере поле firstName таблицы Students изменяется. Доступ осуществляется через поле StudentNumber.
// описать методы, переменные и параметры
public void UpdateStudentName (String stFName, String stLName, String stNo)
throws SQLException
{
int retValue;
//инициализировать и загрузить драйвер JDBC-ODBC
Class.forName ("jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
// создать объект Connection
Connection ex1Con = DriverManager.getConnection (
"jdbc:odbc:StudentDB;uid="admin";pw="sa"");
// создать простой объект Statement
Statement ex1Stmt = ex1Con.createStatement ();
// Создать строку SQL, передать ее СУБД и
// выполнить SQL-оператор
String SQLBuffer = "UPDATE Students SET FirstName =" +
stFName + ", lastName =" + stLName +
"WHERE StudentNumber = " + stNo;
retValue = ex1Stmt.executeUpdate (SQLBuffer);
System.out.println ("Модифицированно " + retValue +
" строк в базе данных.")
}
Рис.10. Интерфейс для регистрации пользователя в АИС.
Таким образом, взаимодействие с базами данных из Java также отличается простотой и гибкостью, связанной с эффективной реализацией JDBC API. В сочетании со своей природной платформо-независимостью, Java предоставляет уникальный инструмент для создания интерактивных распределенных информационно-обучающих систем на база Internet/Intranet - технологий.
Основными сложностями при реализации корпоративных систем на базе данной архитектуры являются:
отсутствие многих популярных приложений и средств разработки реализованных в виде JAVA аплетов;
относительное высокое время компиляции аплетов на клиентских местах (временно);
вопросы безопасной работы в сети.
Сравнительные исследования типовых серверных платформ.
Выбирая платформу для АИС, нужно учитывать множество аспектов. На решение влияют соображения, связанные с надежностью (кластеризация и балансировка нагрузки), среды разработки, работы над содержанием узла и защиты информации. Результаты тестирования различных платформ широко представлены в периодической печати, представим здесь лишь некоторые обобщения материалов тестирования [].
При проведении испытаний оценивались Solaris 2.6, Windows NT Server 4 и Red Hat Linux 6.02 (ядро 2.2.11) при эксплуатации четырех web-серверов, занимающих ведущие позиции в мире: Microsoft Internet Information Server 4 (IIS), Netscape Enterprise Server 3.61, Web Server 2.1 корпорации Sun и Stronghold Web Server 2.4.1 (популярный вариант Web-сервера Apache с функциями защиты от несанкционированного доступа) (на тестах использовались триал версии указанного программного обеспечения). Все платформы были испытаны с помощью новой версии эталонного теста WebBench отделения Ziff-Davis Benchmark Operation.
Рис.11. Сравнительные характеристики различных платформ.
Особенности функционирования АИС на платформе Sun.
Solaris - это современная операционная система UNIX клона. Примечательно, что она, опережая свое время, позволяет работать с 64-разрядными прикладными программами и имеет собственные расширения, которые помогают ей выдерживать высокие пользовательские нагрузки Web-узлов с интенсивным обменом информацией. В Solaris также предусмотрены замечательные возможности применения серверных прикладных программ и средств разработки сторонних производителей.
Рис.12. Функциональная схема информационной системы на базе Solaris
Ключевой момент для понимания различий между платформами Linux, Microsoft и Sun - способ, которым серверные программы каждой из них обрабатывают большое число подключений. Обычно это делается в многопотоковом режиме. Многопотоковый режим возникает, когда прикладная программа (также называемая процессом) содержит множество небольших блоков исполняемого кода, работающих независимо друг от друга и, возможно, одновременно на разных процессорах. Эти потоки могут совместно пользоваться ресурсами и представляют собой способ организации программы, позволяющий одновременно выполнять несколько задач.
Модель потоков Solaris весьма сложна. Она состоит из потоков на уровне ядра (kthreads) - реальных объектов, передаваемых отдельному процессору; потоков на пользовательском уровне и промежуточной структуры, называемой облегченным (lightweight) процессом. Это позволяет тонко управлять структурой прикладной программы и реализации в ней прикладной многозадачности.
Stronghhold на платформе Solaris
Создатели Web-сервера Stronghold (и Apache, основы Stronghold) считают, что многопотоковые программы обычно менее надежны, чем "монолитные". Такое различие стратегий объясняет значительные расхождения показателей производительности, поскольку и Sun Web Server 2.1, и Netscape Enterprise используют второй процессор, установленный в испытательных системах. Поэтому Stronghold, в зависимости от прикладного ПО, не столь эффективно использует оборудование Sun, содержащее до 64 процессоров.
Netscape на платформе Solaris
Netscape Enterprise Server 3.61 - Web-сервер, избранный для реализации большинства крупных узлов на основе Solaris, в том числе и корпорации Sun. Инструментальные средства фирмы Netscape, а также предлагаемые независимыми производителями, способствуют разработке сложных прикладных программ для Web с помощью сценариев на языках JavaScript, CORBA, Java.
Еще одна важнейшая система, стоящая за добротными программами для Web на серверах Netscape, - сервер прикладных программ Netscape Application Server (NAS). Сервер NAS - среда программирования для объектов на языках C++ и Java - обеспечивает масштабируемость и устойчивость к сбоям прикладных программ. В NAS имеются инструменты для создания многоуровневых программ, объединяющих HTML и запросы к базам данных на серверах NAS.
Sun Web Server
Sun Web Server (SWS) обеспечивает разработку программ, конечно же, на языке Java. На SWS можно использовать сервлеты и разнообразные возможности, такие как CORBA. Сервлеты (servlet) - это Java-программы, запускаемые на сервере и, подобно CGI, передающие сверстанные HTML-страницы браузеру. Для сервлетов существует собственный API к функциям рабочей среды сервера. В SWS также предусмотрена возможность использования серверных Java-страниц (Java Server Pages) - способа обращения к серверным функциям Java со страниц Web и из CGI-программ.
При соответствующем использовании Web-серверов на платформе Solaris, эта операционная система на многопроцессорных станциях превосходит по производительности Windows NT. Такого результата достигла Sun Microsystems благодаря использованию Solaris Network Cache and Accelerator (SNCA) - мощного механизма кэширования для Web-сервера. SWS победил в испытаниях при обслуживании статических страниц. При выполнении динамических CGI-испытаний Netscape на платформе Solaris превзошел и SWS, и IIS для Windows NT.
Особенности функционирования АИС на платформе Microsoft.
Рис.13. Функциональная схема информационной системы на платформе Windows NT.
Microsoft Windows NT Server
Windows NT 4 Server и Internet Information Server (IIS) являются исключительно коммерческой web-платформой, разработанной компанией Microsoft. Данная ОС имеет удобный интуитивно понятный интерфейс взаимодействия с пользователем, что делает её довольно привлекательной для использования. Windows NT 4 Server оснащена службой балансировки нагрузки (Windows NT Load Balancing Services), которая позволяет создавать группу серверов и распределять нагрузку между ними. Пользователи при этом видят только один IP-адрес и полагают, что существует только один сервер. Однако служба Load Balancing Services - это неполноценная кластерная система, поэтому она не способна обеспечить такое высокое быстродействие, как настоящий кластер. Windows NT не может работать с мощными аппаратными и программными средствами кластеров, в том числе с собственной службой Microsoft Cluster Service, продуктами серии Infinity компании IBM и продуктами NonStop производства Compaq. У Microsoft есть продукты всех этапов разработки для Web, однако обычно их заменяют изделиями других фирм. Пакет Allaire ColdFusion 4.0, как среда разработки для Web, - отличный пример этого.
Netscape Enterprise на платформе Windows NT
Netscape Enterprise в среде Windows NT представляет собой Web-сервер, ориентированный на большие нагрузки. Для него имеется множество моделей программирования. Например, помимо общепринятых моделей разработки HTML и CGI в продукте Netscape предусмотрены возможности работы с JavaScript на стороне сервера. Почти все функции сервера Netscape для Solaris работают и на платформе Windows NT.
При тестировании на производительность IIS показал неплохие результаты. Скорость при работе IIS достигнута за счет хорошо организованной обработкой файлового ввода-вывода. Дополняет обработку сообщений в Windows NT возможность асинхронного ввода-вывода, позволяющая обрабатывать запрос одновременно с выполнением операций ввода-вывода в файл или ЛВС. Подобная функция имеется в Solaris, но до сих пор не полностью реализована в Linux. По результатам теста IIS проигрывает SWW при обработке статических страниц, а Netscape Enterprise на платформе NT оказался менее производительным во всех режимах, чем на платформе Solaris.
Особенности функционирования АИС на основе Linux.
Все больше растет популярность Linux и её респектабельность как платформы разработки для Web и корпоративных сред. Linux характеризуется рядом преимуществ, таких как широкое сообщество разработчиков открытого кода, поддержка многих моделей комплектующих, и, главная особенность состоит в том, что Linux полностью бесплатная ОС. Linux является разновидностью Unix, и изначально создавалась для работы в сетях. В каждой новой версии Linux появляются некоторые усовершенствования, направленные на повышение масштабируемости и производительности серверных прикладных программ.
Apache и Stronghold
Для тестов в среде Linux был использован Stronghold Web Server 2.4.1 компании C2Net. Stronghold - это сервер с возможностями применения технологии SSL, в основе которого лежит Web-сервер Apache. Сервер Stronghold обладает всеми преимуществами Apache, в том числе мощными средствами обеспечения работы с виртуальными базовыми машинами (способность одного web-сервера обслуживать несколько машин одновременно).
Платформа Stronghold, подобно Linux, имеет заслуженную репутацию надежной и стабильной системы. Но Stronghold - и, следовательно, Apache - не оптимизированы для многопроцессорных сред. Поэтому Web-узлы, основанные на серверах Apache, лучше масштабировать путем добавления серверов, а не процессоров.
Напротив, IIS и Netscape Enterprise имеют многопотоковую архитектуру, которая масштабируется на несколько процессоров одного сервера. При испытаниях на многопроцессорных станциях они, как правило, обгоняли Stronghold.
Apache позволяет тонко настраивать ряд параметров (такие как число процессов, доступных клиентам). Для Apache, как и для других серверов, есть механизм работы с сервлетами (Apache Jserv). Механизм работы с сервлетами встраивается в Apache в виде модуля и работает с любой совместимой с JDK 1.1 виртуальной Java-машиной. По производительности дуэт Apache-Linux оказался оптимальным для однопроцессорных систем. По обработке статических страниц он немного уступал SWW и IIS, а по стабильности работы превосходил серверы на платформе Windows NT.
Linux - это функциональность UNIX + пользовательско-ориентированный интерфейс Windows-систем. Большая часть поддерживаемого Linux оборудования - это то, что пользователи реально у себя имеют. Как в результате оказалось - большая часть популярной периферии для 80386/80486 поддерживается (действительно, Linux поддерживает оборудование, которое в ряде случаев не поддерживают некоторые коммерческие UNIX). Хотя некоторые достаточно экзотические устройства пока не поддерживаются.
Важным вопросом при создании АИС является обеспечение жизнестойкости и надежности работы информационных серверов. В качестве иллюстрации эффективности платформы приведем расчет параметров для сервера с 25000 посетителей в день []. Подсчет загрузки: 24ч*60мин*60 сек=86400 секунд в сутках, если каждый посетитель берет с сервера по 10 документов (*.html + графика) то при равномерном распределении загрузки получается 3 обращения к серверу в секунду. Реальное распределение трафика носит характер кривой Гаусса либо синусоиды (в зависимости от содержания сервера), в максимумах которых загрузка достигает 10-20 обр/с. Для нормальной работы такому серверу необходимо около 400 Mb RAM, при хорошей настройке - не менее 200.
При правильной конфигурации сервера не рекомендуется использовать swap. все должно помещаться в оперативной памяти (имеется ввиду, что у сервера swap-область быть должна, но она обязана быть пустой). Для предотвращения перегрузок рекомендуется пользоваться несколькими правилами, снижающими загрузку сервера. Придерживаясь этих правил можно сэкономить около 30% ресурсов сервера.
Для статической информации всегда ставить last-modified в атрибут выдачу CGI-скриптов - документ без временного штампа не сохраняется в локальном кэше, и постоянно перезаписывается при просмотре.
· CGI программы хранить в любом каталоге кроме /CGI-BIN/, т.к. proxy-серверы не кэшируют файлы, находящиеся в этих каталогах, и каждый раз вынуждены обращаться к вам на сервер.
· Устанавливать поле last-modified у русского Apache с автоматическим определением кодировки, чтобы на proxy-серверах не оставались файлы в некорректной кодировке.
· Не применять авторедирект по чарсету в русском Apache.
· Не использовать фреймы, т.к. вместо одного файла появляется минимум 3.
· Не использовать анимированные *.gif, т.к. некоторые NN обращаются к серверу перед каждым циклом.
· 404 код не делать cgi-скриптом, 404 код не делать "красивым" - с графическими изображениями и указаниями на прочие разделы, т.к. сошедший с ума робот собирает невероятное количество 404 ошибок, зацикливаясь в них на веки.
· Создать на сервере файл robot.txt, т.к. это самый запрашиваемый документ на сервере, и иначе порождает массу 404 (см. п. 7). А также разумные роботы слушаются запретов в этом файле, что уменьшает нагрузку на сервер.
Рекомендация для Вас - Архитектуры многопроцессорных систем.
· Не ставить баннеры наверху страницы, т.к. баннер сверху отнимает 1-2 реквеста из 4-х и в итоге грузится вперед тормозя ваши сайтовые картинки.
· При вызове баннера не обращаться каждый раз к CGI, а подставлять вместо случайного числа любое число, что можно сделать, например, получив дату на JavaScript.
· Вызывать баннеры программами на Си, т.к. Perl работает медленнее.
· На одной машине должен размещаться только информационный сервер, не одновременно с почтой и др. сервисами.
На сегодня архитектура Internet/Intranet, в том числе и на платформе LINUX, уже используется при построении корпоративных ИС для решения задач автоматизации управления банками, управления проектированием, управления ТП, АСУ ТП, электронной коммерции, оперативной информации по курсу валют и акций и т.п.
