7.3.1 基础软件集成

操作系统、数据库、中间件等作业驱动计算机运行的关键组件，是信息系统集成的重点关注内容，随着计算机及网络性能的大幅提升和新型技术的成熟应用，尤其是随着计算机系统走向云化和互联网化，各类基础软件的结构、功能、用途等都持续发生变化，总体来说，朝着更加便捷、高效集成的方向发展。

1．操作系统

操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中最基本，也是最为重要的基础性系统软件，它是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源以及提供公共服务来组织用户交互的相互关联的系统软件程序。 1）分类与功能 操作系统种类繁多，根据运行的环境，操作系统可以分为桌面操作系统、服务器操作系统、手机操作系统、嵌入式操作系统等。从功能角度分析，分别有批处理操作系统、实时操作系统、分时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。批处理操作系统是最早的操作系统类型之一，它的主要功能是批量执行一系列事先编写好的作业。用户将作业提交给操作系统，系统按顺序执行并输出结果；实时操作系统主要应用于对时间敏感的系统，如航空航天、工业自动化等领域，可分为硬实时系统和软实时系统；分时操作系统是为多用户和多任务而设计的操作系统，它可以同时为多个用户提供服务，每个用户的任务在时间上交替执行，给用户一种同时独占计算机的感觉；网络操作系统是为网络环境而设计的操作系统，它提供了一组管理网络资源和服务的功能，使得多个计算机可以协同工作、共享资源；分布式操作系统是一种多台计算机协同工作的操作系统，它将计算和存储任务分布到多台计算机上，以提高整个系统的性能和可靠性。目前我国自主研发的操作系统主要有中标麒麟、银河麒麟、深度Deepin、华为鸿蒙等，各类组织都在深度参与操作系统的开发、适配和应用，进一步激发和繁荣我国在该领域的发展。 操作系统集成是围绕其主要功能开展安装部署和性能优化工作，操作系统功能主要包括以下几个方面：

• ·进程管理：其工作主要是进程调度，在单用户单任务的情况下，处理器仅为一个用户的一个任务所独占，进程管理的工作十分简单。但在多道程序或多用户的情况下，组织多个作业或任务时，就要解决处理器的调度、分配和回收等问题。
• · 存储管理：分为存储分配、存储共享、存储保护、存储扩张等功能。
• · 设备管理：具有设备分配、设备传输控制、设备独立性等功能。
• · 文件管理：具有文件存储空间管理、目录管理、文件操作管理、文件保护等功能。
• · 作业管理：负责处理用户提交的任何要求。 2）网络操作系统 网络操作系统是一种可代替一般操作系统的软件程序，是网络环境的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊操作系统。信息系统通过网络实现互相传递数据与各种消息，结构上可分为服务器及客户端。服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用，加以统合并管控流量，避免瘫痪；客户端具备接收服务器所传递的数据来运用的功能，以便让客户端可以清楚地搜索所需的资源。因此，网络操作系统的主要任务是调度和管理网络资源，为网络用户提供统一、透明使用网络资源的手段。网络资源主要包括网络服务器、工作站、打印机、网桥、路由器、交换机、网关、共享软件和应用软件等。网络操作系统的基本功能包括：
• · 数据共享：数据是网络最主要的资源，数据共享是网络操作系统最核心的功能。
• ·设备共享：网络用户共享比较昂贵的设备，例如激光打印机、大屏幕显示器、绘图仪、大容量磁盘等。
• · 文件管理：管理网络用户读／写服务器文件，并对访问操作权限进行协调和控制。
• · 名字服务：网络用户注册管理，通常由域名服务器完成。
• · 网络安全：防止非法用户对网络资源的操作、窃取、修改和破坏。
• · 网络管理：包括网络运行管理和网络性能监控等。
• ·系统容错：防止主机系统因故障而影响网络的正常运行，通常采用UPS电源监控保护、双机热备份、磁盘镜像和热插拔等技术措施。
• · 网络互联：将不同的网络互联在一起，实现彼此间的通信与资源共享。
• · 应用软件：支持电子邮件、数据库、文件服务等各种网络应用。 3）分布式操作系统 分布式操作系统是为分布计算系统配置的操作系统。它在资源管理、通信控制和操作系统的结构等方面都与其他操作系统有较大的区别。由于分布式操作系统的资源分布于系统的不同计算机上，操作系统对用户的资源需求不能像一般操作系统那样采用等待有资源时直接分配的简单做法，而是要在系统的各台计算机上搜索，找到所需资源后才可进行分配。对于有些资源，如具有多个副本的文件，还必须考虑一致性等。所谓一致性，是指若干用户对同一个文件所同时读出的数据是一致的。为了保证一致性，操作系统须控制文件的读、写、操作等，使得多个用户可同时读一个文件，而任一时刻最多只能有一个用户在修改文件。分布式操作系统的通信功能类似于网络操作系统。分布式操作系统不像网络分布得很广，且分布式操作系统还要支持并行处理，因此它提供的通信机制和网络操作系统提供的有所不同，它要求通信速度更高、稳定性更强。分布式操作系统的结构也不同于其他操作系统，它分布于系统的各台计算机上，能并行地处理用户的各种需求，有较强的容错能力。 4）虚拟化与安全 操作系统虚拟化作为容器的核心技术，得到了研究者的广泛关注。操作系统虚拟化技术允许多个应用在共享同一主机操作系统（Host OS）内核的环境下隔离运行，主机操作系统为应用提供一个个隔离的运行环境，即容器实例。操作系统虚拟化技术架构可以分为容器实例层、容器管理层和内核资源层。操作系统虚拟化与传统虚拟化最本质的不同在于，传统虚拟化需要安装客户机操作系统（Guest OS）才能执行应用程序，而操作系统虚拟化通过共享的宿主机操作系统来取代客户机操作系统。 随着计算机网络与应用技术的不断发展，计算机信息系统安全问题越来越引起人们的关注。信息系统一旦遭受破坏，用户及单位将遭受重大的损失。对信息系统进行有效的保护，是我们必须面对和解决的迫切课题，而操作系统安全在计算机系统整体安全中至关重要，做好操作系统安全加固和优化服务是实现信息系统安全的关键环节。当前，对操作系统安全构成威胁的问题主要有系统漏洞、脆弱的登录认证方式、访问控制问题、计算机病毒、木马、系统后门、隐蔽通道、恶意程序和代码感染等。加强操作系统安全加固工作也是整个信息系统安全的基础。 目前，在信创产业快速发展的大势之下，信创操作系统将迅速崛起。操作系统的集成工作，主要是基于项目实施方案（系统部署方案），围绕操作系统安装、资源分配、系统管理等项目任务，开展集成实施交付工作，以及基于信创环境的操作系统应用的适配、测试、验证和性能调优等工作。

  2．数据库

  数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。数据库管理系统是为管理数据库而设计的计算机软件系统，一般具有存储、截取、安全保障、备份等基础功能。因此，数据库管理系统是数据库系统的核心组成部分，主要完成对数据库的操作与管理功能，实现数据库对象的创建，以及数据库存储数据的查询、添加、修改与删除操作和数据库的用户管理、权限管理等。数据库管理系统安全直接关系到整个数据库系统的安全。 分布式数据库是数据库技术与分布式技术的一种结合。分布式数据库技术是指把在地理意义上分散的各个数据库节点，但在计算机系统逻辑上又是属于同一个系统的数据结合起来的一种数据库技术。既有着数据库间的协调性，也有着数据的分布性。分布式数据库系统并不注重系统的集中控制，而是注重每个数据库节点的自治性。此外，为了让程序员能够在编写程序时减轻工作量，并减少系统出错的可能性，一般都完全不考虑数据的分布情况，这样就使得系统数据的分布情况一直保持着透明性。 数据库的集成工作，主要是基于项目实施方案（包括数据库建设方案或数据库设计），围绕数据库系统安装、数据库创建、数据库迁移、数据库备份与恢复、数据库管理等项目任务，开展集成实施交付工作，以及基于信创环境的数据库应用的适配、测试、验证和性能调优等工作。

  3．中间件

  中间件是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用软件的中间，即中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，它总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。 1）中间件的功能 中间件是独立的系统级软件，连接操作系统层和应用程序层，将不同操作系统提供的应用接口标准化，协议统一化，屏蔽具体操作的细节。通常来看，中间件一般提供通信支持、应用支持、公共服务等功能。
• ·通信支持。中间件为其所支持的应用软件提供平台化的运行环境，该环境屏蔽底层通信之间的接口差异，实现互操作，所以通信支持是中间件最基本的功能。早期应用与分布式中间件交互的主要通信方式为远程调用和消息。通信模块中，远程调用通过网络进行通信，通过支持数据的转换和通信服务，从而屏蔽不同的操作系统和网络协议。远程调用提供基于过程的服务访问，只为上层系统提供非常简单的编程接口或过程调用模型。消息提供异步交互的机制。
• ·应用支持。中间件的目的是服务上层应用，提供应用层不同服务之间的互操作机制。中间件为上层应用开发提供统一的平台和运行环境，并封装不同操作系统提供的API接口，向应用系统提供统一的标准接口，使应用系统的开发和运行与操作系统无关，实现其独立性。中间件的松耦合的结构、标准的封装服务和接口、有效的互操作机制，都给应用结构化和开发方法提供了有力的支持。
• ·公共服务。公共服务是对应用软件中的共性功能或约束的提取。将这些共性的功能或者约束分类实现，并支持复用，作为公共服务提供给应用程序使用。通过提供标准、统一的公共服务，可减少上层应用的开发工作量，缩短应用的开发时间，并有助于提高应用软件的开发效率和质量。 2）中间件的分类 中间件技术的发展，经历了面向过程的分布式计算技术、面向对象的分布式计算技术、面向Agent（代理）的分布式计算技术等多个阶段。中间件产品通常分为事务式中间件、过程式中间件、面向消息的中间件、面向对象中间件、交易中间件、Web应用服务器等。
• ·事务式中间件：又称为事务处理管理程序，是当前应用最广泛的中间件之一，其主要功能是提供联机事务处理所需要的通信、并发访问控制、事务控制、资源管理、安全管理、负载平衡、故障恢复和其他必要的服务。事务式中间件支持大量客户进程的并发访问，具有极强的扩展性。由于事务式中间件具有可靠性高、极强的扩展性等特点，它主要应用于金融、电信、电子商务、电子政务等拥有大量客户的行业和领域。
• ·过程式中间件：又称为远程过程调用中间件。过程式中间件一般从逻辑上分为两部分：客户机和服务器。客户机和服务器是一个逻辑概念，既可以运行在同一计算机上，也可以运行在不同的计算机上，甚至客户机和服务器底层的操作系统也可以不同。客户机和服务器之间的通信可以使用同步通信，也可以采用线程式异步调用。所以过程式中间件有较好的异构支持能力，简单易用。但由于客户机和服务器之间采用访问连接，所以在易剪裁性和容错性等方面有一定的局限性。
• ·面向消息的中间件：简称为消息中间件，它是一类以消息为载体进行通信的中间件，利用高效可靠的消息机制，来实现不同应用间大量的数据交换。按其通信模型的不同，消息中间件的通信模型有两类：消息队列和消息传递。通过这两种通信模型，不同应用之间的通信和网络的复杂性脱离，摆脱对不同通信协议的依赖，可以在复杂的网络环境中高可靠、高效率地实现安全的异步通信。消息中间件的非直接连接，支持多种通信规程，达到多个系统之间的数据共享和同步。
• ·面向对象中间件：又称为分布对象中间件，是分布式计算技术和面向对象技术发展的结合，简称为对象中间件。分布对象模型是面向对象模型在分布异构环境下的自然拓展。面向对象中间件给应用层提供各种不同形式的通信服务，通过这些服务，上层应用对事务处理、分布式数据访问、对象管理等处理更简单易行。
• ·交易中间件：是一种专门针对联机交易处理系统而设计的软件。联机交易处理系统需要处理大量的并发进程，而处理并发进程势必涉及操作系统、文件系统、编译语言、数据库系统等各类基础软件和应用软件，是一项相当复杂的任务，但这类高难度的工作可以通过采用交易中间件使之简化。使用交易中间件可以大大减少开发一个联机交易处理系统所需的编程工作量。
• ·Web应用服务器：是Web服务器和应用服务器相结合的产物。应用服务器中间件可以说是软件的基础设施，利用构件化技术将应用软件整合到一个确定的协同工作环境中，并提供多种通信机制、事务处理能力以及应用的开发管理功能。由于直接支持三层或多层应用系统的开发，应用服务器受到了业界的广泛欢迎，是中间件市场上的热点，J2EE架构是应用服务器方面的主流标准。 随着信息技术的应用和发展，新的应用需求、技术创新、应用领域促成了新的中间件产品的出现。如互联网中云计算技术发展的云计算中间件、物流网的中间件等，随着应用市场的需求应运而生。中间件的集成工作，主要是基于项目实施方案（服务器部署和中间件部署方案），围绕中间件安装、应用部署、中间件管理等项目任务，开展集成实施交付工作，以及基于信创环境的中间件应用的适配、测试、验证和性能调优等工作。

  4．办公软件

  办公软件的应用范围很广，小到会议记录、数字化的办公，大到社会统计，都离不开办公软件的工作支撑。办公软件通常是指可以进行文字处理、表格制作、幻灯片制作、图形图像处理、简单数据库处理等工作的软件。当前，办公软件朝着操作简单化、功能细化等方向发展。另外，在有些范围和领域，如政务用的电子政务、税务用的税务系统、企业用的协同办公软件，也属于办公软件的范畴。 当前办公软件的集成工作主要涉及流式软件和版式软件。对流式文档进行处理的软件就是流式软件，其特长在于所见即所得地编辑文档。对版式文档进行处理的软件就是版式软件，其特长在于原封不动地显示、打印、分享原文件内容，不做任何改动与编辑。金山的WPS Office软件就是典型的流式软件，所保存的文档就是流式文件。流式文件支持编辑，其内容是流动的，中间键入新内容将导致后面的内容"流"到下一行或下一页去。流式文件在不同的软硬件环境中，显示效果是会发生变化的，比如，同一个Word文档，在不同版本的Office软件中或者不同分辨率的计算机上，显示效果都是有所不同的，也就是"跑版"现象。 针对版式软件，当前业界有两种版式标准：一种是国际版本PDF；另一种是国家标准OFD。OFD简单来说就是国家标准版式，一般应用于政务领域公文、文件等业务中。当前各类PDF阅读器、编辑器就是典型的版式软件，所保存的PDF文档就是版式文件。版式文件形成后，不可编辑和篡改正文，只能在其上附加注释印章等信息。所以，版式文档非常适合做高度严肃、版面高度精确的文档的载体，如电子公文、电子证照、电子凭据等。与流式文件相比，版式文档不会"跑版"，在任何设备上显示和打印效果是高度精确一致的。 目前，办公软件的集成工作主要是基于信创环境下的办公软件产品进行安装、管理和应用，尤其是基于信创环境办公软件的适配、测试、验证和性能调优等工作。