資訊系統架構設計

在資訊系統的開發時，必須定義系統架構已確定系統是否符合規格需求。依據不同的系 統需求，系統的架構包括：大型主機架構（Mainframe Architecture）、檔案伺服器架構（File Server Architecture）與主從式架構（Client-Server Architecture）。以下對此三種架構進行說明。

大型主機架構如圖 2.4 所示，所有的使用者都透過主機進行資料處理，由主機提供所有 系統所需要的服務。為早期廣為採用的傳統架構。其好處在於系統的管理較為單純，所有使 用者連線至系統所需要的資源都由主機的作業系統進行分配與管理。封閉式的作業系統使資 料安全性較容易控管。由於系統必須進行所有服務的處理，因此大型主機通常價格昂貴，且 維護成本高成為大型主機架構的一大缺點。另外，大型主機通常只提供文字模式介面。無法 支援圖形使用者介面（Graphical User Interface, GUI）使系統的易用性大大降低，因此目前大 多只有金融機構等最早導入資訊系統的組織使用大型主機架構作為系統主要架構。

圖2.4 大型主機架構圖

檔案伺服器架構為個人電腦與區域網路結合的應用架構。檔案伺服器（File Server）主要 負責對個人電腦提出的需求，進行管理、傳送與資料的保存。檔案伺服器架構如圖2.5 所示，

使用者透過區域網路對檔案伺服器提出需求，檔案伺服器接到需求之後將所需要的檔案回饋 與使用者。系統所有的應用程式皆存放於使用者端，相關的檔案則存在伺服器中。當使用者 將使用的檔案處理完後，再送回伺服器端儲存。此架構在資料傳送量低、檔案共享率低且線 上使用者不多時效率良好。但是隨著資料量增大，使用者要求傳送的檔案造成網路的流量大 增，佔用太多頻寬的結果成為系統的瓶頸。另外，當不同的使用者同時對一檔案踢出需求時，

資料鎖定（Data Lock）的問題也成為系統效率上的一大殺手。檔案伺服器架構促進了圖形使 用者介面的使用，但是因為上述的許多缺點，90 年代個人電腦網路紛紛改採用主從式架構作 為系統的主要架構。

主從式架構於1980 年代初期被提出，但是發展至 80 年代末期才開始被廣為採用。此架 構屬於一種分散架構模式，基本的概念是將系統需要負荷的處理分散至客戶端（Client）與伺 服端（Server）。其中客戶端指的是提出服務需求的一端，而伺服端則為提供服務的一端。主 從式架構以資料庫伺服器（Database Server）取代檔案伺服器，資料庫伺服器內含一資料庫管 理系統（Database Management Server, DBMS），集中管理系統中的所有資料。資料庫管理系 統可以將客戶端所需要的資料以記錄集（Record Set）的方式傳送至客戶端，使網路傳遞資訊

使用者 使用者

使用者

使用者 主機

使用者 使用者

的負擔降低。主從式架構的基本架構圖與檔案伺服器架構圖（圖2.5）相似，只是將檔案伺服 器轉換為伺服端。如圖 2.6 所示，伺服端依照功能類別可以有許多伺服器，也可以單一多功 能伺服器處理。主從式架構一開始的發展以二層式架構（2-Tier Client-Server Architecture）為 主，二層式架構只區分為客戶端與伺服端，依照企業邏輯的擺放位置又分為瘦客戶端

（Thin-Client）與胖客戶端（Fat-Client）兩種不同的架構。

圖2.5 檔案伺服器架構圖

圖2.6 主從式架構圖

瘦客戶端將大部分或全部的邏輯處理至於伺服器端，客戶端只需要顯示系統資訊而伺服 端則處理大部分系統的工作，包括邏輯處理、資料庫管理與存取工作。架構圖如圖 2.7（a）

所示。瘦客戶端的優點在於系統建置容易，只要將伺服端的系統實作完成，客戶端連線至伺 服端即可。此模式雖然容易建置，但相對的也使伺服端的負擔較大。伺服器上的應用程式太 多，加上資料庫管理系統的處理工作，使系統的整體效率降低。而相對於瘦客戶端而言，胖 客戶端則是把邏輯處理的部份存放於客戶端，如圖 2.7（b）所示。胖客戶端的優點在於減輕 伺服端的負擔，但是由於邏輯處理屬於系統的一部份，因此當系統進行修改時，客戶端的應

使用者 使用者

使用者 檔案伺服器

使用者

提出需求 回饋檔案

使用者 使用者

使用者 伺服端

使用者 客戶端

用程式也必須更新，對於動則上百人使用的系統來說，更新程式造成系統維護不易的狀況。

相較於二層式主從架構，三層式主從架構（3-Tier Client-Server Architecture）將邏輯處理 的部份獨立安置於一層。也就是在原先的客戶端與伺服端中間加入一應用邏輯伺服器

（Application Logic Server），如圖 2.8 所示，專門存放進行系統邏輯處理部份的應用程式。此 架構改善了二層式架構的缺點，減少了系統修正所需要進行的維護工作，也使伺服端所需要 處理的工作減少。由於應用邏輯伺服器的加入，使系統整體效率提升許多。

圖2.7 二層式主從式架構

三層式主從架構相對於二層式主從架構有以下幾個優點：第一個優點是三層式主從架構 擁有獨立的應用程式伺服器，利用此伺服進行邏輯處理可以提供客戶端較多的資源進行服 務，後端的資料庫伺服端則只需要進行資料庫的管理與儲存工作；第二個優點在於應用伺服 器的功能比個人電腦強，因此將應用程式擺在應用邏輯伺服器上進行工作可以得到較好的執 行效率；第三則是應用程式集中於應用邏輯伺服器因此對於系統程式的控管與維護上比二層 式主從架構系統容易許多。

圖2.8 三層式主從式架構

總結來說，三層式主從式架構系統具有下列優點，包括：資料使用的彈性較大、網路資 料流量較低、資料安全性的增加、客戶端可以跨平台、節省設備成本等許多優點。將資訊系 統的展示層（Presentation Layer）、展示邏輯層（Presentation Logic Layer）、應用邏輯層

（Application Logic Layer）、資料處理層（Data Manipulation Layer）與資料層（Data Layer）

做分散式的處理，客戶端負責展示層與展示邏輯層，著重在使用者介面的表現，展現輸入與 輸出於使用者。而展示邏輯層則是將慰了產生展示資訊使其符合規格的處理。應用邏輯伺服 器則負責應用邏輯層所需進行的工作，包括支援系統實際的應用和規則所需要的所有邏輯。

資料庫伺服端包含一套資料庫管理系統與資料庫，資料庫管理系統可以進行資料處理層所需 伺服端

資料庫管理 資料庫

客戶端

使用者介面 邏輯處理

（b） 胖客戶端架構 伺服端

邏輯處理 資料庫管理 資料庫

客戶端 使用者介面

（a） 瘦客戶端架構

應用程式伺服器 資料庫伺服端

邏輯處理 資料庫管理 資料庫

客戶端 使用者介面

要進行的資料管理動作，包括：擷取資料、修正資料等所有與資料有關的邏輯和處理。資料 層則為實際儲存資料庫的功能。除了三層次主從式架構之外，更將應用伺服器朝向專業分工 發展，成為n 層式主從式架構（n-Tier Client-Server Architecture），為目前網路資訊系統架構 的主流架構。

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