三層式(3-tier)動態網站建置--
以台南科技工業區為例
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資訊部 工程師 |
林伯勳 |
摘 要
隨著網路基礎建設迅速的普及，隨時都有大量資訊於網際網路上(Internet)進行傳撥。而建構在Internet上數以千萬計的網站(Web Site)可說是成就此一局面的最大功臣。舉凡資訊傳播、資料傳遞乃至於商業交易等行為皆可透過這些網站來進行，完全不受時空阻隔的影響。但是，在網際網路上傳播的資訊不但種類龐雜且內容繁多，傳統內容固定的靜態網站設計，在資訊提供的時效性、服務內容的多樣性以及管理維護的方便性，已經不敷所需。因此，結合資料庫且可根據用戶個別的需求而提供不同的資訊的動態網站設計已經成為網站建置的主流。由於將網站的內容儲存於資料庫中，網站管理人員可更方便且有效率的管理維護網站內大量的資訊。
一、動態網站的特性
對於使用者而言，動態網站具有「操作互動」的特性。因為網頁的內容會依照使用者不同的需要或選擇而有所改變。就資訊提供層面而言，動態網站具有「使用者及資料選擇過濾」的特性，可依照不同的時間及不同的使用者提供不同的網頁內容。對於網站管理者而言，動態網站具有「方便管理」的特性，只要更改資料庫儲存的資訊即可產生不同的網頁內容，不需直接編輯或修改網頁。
為了達成以上的特性，而將原本內容一成不變的靜態網站變成一個動態的網站，需進行下列步驟：
(一) 將網站「程式化」：
動態的網站可以執行一些特殊的程式，然後將結果傳送到使用者端的瀏覽器上以供顯示。這些於網站伺服機端執行的程式有別於傳統在單機上執行的應用程式，通常是著重於接收使用者端所傳遞而來的條件或資訊，經過特定的處理運算，將結果輸出成標準的HTML格式檔案，再傳送回使用者端。資料的輸入及結果的顯示是由使用者端的瀏覽器完成，而資料的處理運算則是集中在網站伺服器上進行。
早期的網站應用程式是以CGI(Common Gateway Interface)為主，可利用一般的程式發展工具，例如Visual C++ 及 Visual Basic等工具進行開發。但是CGI程式也帶來不少缺點，例如開發難度高、執行效率不佳及程式維護困難等等。因此一些軟體商便開始發展更方便程式開發及維護的應用程式伺服器(Application server)，例如在Microsoft著名的IIS上可執行ASP、Allaire的Cold Fusion Server及IBM的Web Sphere等等，皆可快速建構網站應用程式的環境。
將網站「程式化」的優點在於使網站具有互動的功能，可接受並回應來自使用者端的請求。而網頁的內容是以程式進行控制，可因時因人而產生不同的內容。
(二) 將網站「資料庫化」：
所謂將網站「資料庫化」就是利用諸如SQL Server、Oracle或Sybase等資料庫軟體來儲存管理網站中重要的資訊。網站可透過程式讀取資料庫中的資訊，並轉換成網頁傳送到使用者端顯示。
將網站「資料庫化」的第一個好處就是使用資料庫管理整個網站，所以只要更新資料庫的內容，顯示在網頁上的資訊也會自動更新。例如「最新消息」、「用戶註冊」、「活動報名」及「線上訂票」等常見的網站功能，都可利用資料庫來儲存管理相關的資訊。
資料庫亦可讓網站的管理工作更為方便。因為透過適當的Web應用程式，可自動將資料庫中的內容轉換成網頁，以顯示使用者所需的資訊。如此一來，網站管理人員只要適當的維護資料庫的內容即可，不需為了更新網站資訊，而必須經常編輯修改網頁內容。
網站「資料庫化」還有另一好處就是可將網站的資訊分類，讓使用者搜尋網站內的資料。例如「常見問題解答」及「產品資訊」的搜尋等皆是使用者經常會使用到的功能。由於資料搜尋原本就是資料庫軟體所具備的基本功能，不需額外安裝搜尋引擎，即可輕易的利用此一功能來建構網站使其具備搜尋的能力。而且，直接搜尋資料庫的內容，其執行速度優於搜尋引擎軟體。
二、三層式(3-tier)應用程式架構
由於Web應用程式的資料儲存及運算處理皆集中於伺服器端，基於方便管理及提高系統執行效率的考量，有必要將不同的運作適當的分散至不同的電腦上執行。
三層式(3-tier)的分散架構為目前Web應用程式最普遍使用的架構。其主要是由三個層級所構成，分別是：使用者介面層(Presentation tier)、運算邏輯層(Business Logic tier)及資料服務層(Data Service tier)。其架構如圖一所示：
(一) 使用者介面層：
在典型的3-tier架構中，個別用戶端的電腦上安裝了具備圖形化操作介面(GUI)的程式，而這些程式可透過特定格式的表單，供使用者輸入適當的資訊，以便與伺服器進行互動。在Web應用架構中，使用者介面層指的就是諸如IE或Netscape等瀏覽器。其功能就是接收使用者的資料輸入，以及將伺服器傳送來的結果輸出。
(二) 運算邏輯層：
負責運算邏輯的處理程式於伺服器電腦上執行，其功能是接受來自用戶端的請求，並且決定何種資訊可以被傳送至用戶端。所以運算邏輯層是用來作為使用者與資料庫之間的橋樑，負責資料處理、網站伺服器(web server)等運算法則的工作。Microsoft挾其作業系統商用軟體極高普及率的優勢，在Web應用架構中亦推出各種產品。於運算邏輯層中，Microsoft的系列產品包括了IIS(Internet Information Server)網站伺服器，並可使用ASP(Active Server Pages)編寫Web應用程式，再透過ODBC或OLE DB等機制與各種資料庫相連結。另外在網路交易及資料傳輸安全認證等應用，亦有其他相對應的軟體可供使用。
(三) 資料服務層：
在資料服務層中，包含了儲存大量資料的資料庫，以及用來管理維護這些資料的軟體。資料服務層負責提供資料給運算邏輯層，再傳送至使用者介面層，所以用戶端無法直接存取資料庫的內容，必須透過運算邏輯層的連接，因而提高了系統的安全性。
三層式架構採用了client/server運作模式，各個階層可同時由不同的團隊以不同的程式語言及工具進行開發。由於個別階層功能的改變並不會影響到其他階層，所以非常容易在企業中進行佈署。在任何一層有必要修改或增加新的功能時，皆不致影響其他層級的正常作業。
三、台南科技工業區網站系統規劃
台南科技工業區於民國八十五年六月由經濟部智慧型工業園區審議小組審查通過，為智慧型工業園區，並由本工程司負責整體工業區之細部設計及施工監造等工作。為配合「智慧型工業園區設置及管理辦法」之要求，工業區之管理機構需設置資訊系統，以支援區內行政管理業務，並透過網路提供資訊服務。因此除了工程設計外，本工程司亦負責協助工業區服務中心進行資訊系統規劃及建置工作。整體工作的推動乃配合區內之開發時程，分年分期逐步完成土地租售、地下管線、公共設施、環境監測等管理系統。為達到資訊提供及廣宣的目的，本工程司亦為台南科技工業區建置一網站，以方便民眾及廠商獲取工業區相關資訊。
網站的建置係採用Windows 2000 Server為作業平台，為獲致最佳之相容性與執行效率，網站伺服器軟體與資料庫軟體亦採用同為Microsoft的產品，分別為IIS 5.0及SQL Server 7.0。Web GIS則採用Autodesk MapGuide Server 4.0，其特色為傳輸向量式電子地圖資料，並由用戶端外掛程式分擔運算及顯示功能，能有效降低伺服器端的負擔、並減少資料傳輸量以提昇整體系統反應速度。
本網站系統亦採用3-tier架構建置，以兩台獨立的電腦分別作為運算邏輯層與資料服務層伺服器。運算邏輯層之網站伺服器與應用程式伺服器是由IIS與ASP實作。而APS應用程式可以VB Script或 Java Script進行開發。所開發的ASP應用程式於執行時直接由IIS進行解譯(interpret)，有別於CGI程式必須先行編譯(compile)始可執行。所以開發ASP應用程式時，可使用任何文字編輯軟體(例如Notepad)進行；資料服務層則由SQL Server建置屬性資料庫，同時搭配MapGuide Server提供空間資料庫之服務。使用者介面層則由用戶端自行安裝IE或Netscape瀏覽器。此外，使用者端還必須額外安裝MapGuide Viewer始可瀏覽並操作GIS地圖。MapGuide Viewer為一免費的瀏覽器外掛模組，其作用為接收由伺服器端傳送來的向量地圖資料，並且負責圖面操作及顯示的功能，可分攤伺服器端的負擔。若以IE連結至本網站，系統會自動檢查用戶端的電腦是否已安裝外掛程式，若無，則會自動將外掛程式傳送並安裝於用戶端電腦中。台南科技工業區三層式網站應用系統架構如圖二所示。
網站頁面的開發設計則採用市面上較為廣泛使用的工具，包括：
n網頁美工設計：Macromedia的Dream Weaver、Fireworks以及Flash，Adobe 的Photoshop。
nASP程式開發：Allaire的Cold Fusion Studio。
四、台南科技工業區網站功能架構
台南科技工業區被定義為高科技智慧園區，而資訊系統所能提供的服務即為科技表現重要的一環。此外，在整體規劃之初，即已將科技發展與環境保育同步考量，而於園區週遭劃設自然生態保護區，以供候鳥及稀有水生動植物棲息。因此如何呈現先進科技與環境保護並重之特點即為設計本網站內容之主要考量。
本網站除了以靜態的網頁內容介紹台南科技工業區的開發緣起、進度、組織架構、相關法規、環保工安議題外，更結合資料庫軟體管理的功能，將工業區進駐廠商資訊、最新消息、網站檢索等功能以ASP進行開發，使具備動態頁面呈現的功能。而工業區土地租售及廠商分布資訊則利用資料庫結合MapGuide Web GIS軟體的功能，可供使用者直接於網站上查詢現階段工業區內土地供應狀況以及進駐分布狀況。主要的功能架構分別為：
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n關於我們 |
n問題解答 |
n電子佈告 |
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n最新消息 |
n廠商資訊 |
n前往台南科技 |
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n工程進度 |
n土地查詢 |
n環保工安 |
此外，為方便使用者了解網站架構，並可迅速搜尋到所需的資訊，還分別設計了「網站導覽」、「網頁搜尋」、「相關連結」等功能。並於網站首設置捲動式看板，可自動顯示資料庫內最新的五筆「最新消息」摘要資訊。網站首頁之主畫面係以Flash設計並內嵌於html網頁中，如圖三所示。
(一) 最新消息：
最新消息係供服務中心公佈工業區相關的最新資訊的佈告看板。本網站將消息資訊儲存於資料庫中，再透過ASP程式顯示於網站上。由於新聞資訊具有時效性，因此應能夠顯示公佈日期。考量新聞內容可能多寡不一，因此必須要將摘要資訊與詳細內容分開儲存。此外，還為網站管理人員開發Web管理介面，只要利用瀏覽器連至伺服器並且登入網站管理維護系統，即可由遠端登打資料，系統即自動套用固定的頁面格式將新聞資訊公佈於網站上。最新消息及其管理維護系統如圖四及圖五所示。
(二) 廠商資訊：
本功能可提供一般民眾查詢進駐工業區內廠商的相關資訊，包括廠商基本資料、營運概況、產品類別等。由於所有廠商資訊皆建置於資料庫中，所以可以在網站中提供廠商搜尋的功能。在本網站中，則分別可利用「產業類別」或「廠商名稱」查詢廠商資訊。查詢頁面、顯示結果及廠商資訊管理維護系統如圖六及圖七所示。
(三) 網頁搜尋：
網頁搜尋的目的在於提供使用者以關鍵字查詢的方式，快速找到網站中包含特定資訊的網頁。一些專門提供即時資訊或是產品訊息的大型網站，由於包含大量的內容資訊，如果沒有提供網頁搜尋的功能，則使用者需要特定資訊時，勢必得像大海撈針般漫無目的尋找。
目前市面上有許多搜尋引擎軟體（諸如 Tornado 及 Web Genie等）可提供建置網頁搜尋的功能。由於台南科技工業區網站的網頁內容絕大部分是以ASP動態產生的，且為了能在同一視窗內顯示不同資訊，大部分的功能頁面是以許多分割視窗(frame)共同組成的。若是透過搜尋引擎軟體的操作，則會搜尋出ASP程式或是單獨的分割視窗，而產生不完整的頁面超連接。因此我們特別建立一個網頁關鍵字的資料庫，內容包含功能頁面的超連結、文字描述、顯示標題及供程式搜尋用的關鍵字。再以ASP開發搜尋程式，便可在網站中提供網頁搜尋的功能。因為是直接搜尋資料庫的內容，所以執行速度要比搜尋引擎軟體快速。但是關鍵字資料庫則必須以人工的方式進行維護，一但有新的網頁或功能加入網站後，管理者必須透過管理維護介面加入新的頁面超連結，並將關鍵字輸入資料庫中，使用者才能夠搜尋到新的網頁。網頁搜尋及其管理維護系統如圖八及圖九所示。
(四) 土地查詢：
本功能透過Web GIS軟體MapGuide，將工業區內的土地租售狀況、土地使用分區及廠商進駐狀況顯示於電子地圖上。並且結合SQL Server的屬性資料庫供使用者查詢工業區土地供應狀況及諸如地號、租金、售價、尺寸等詳細資料。而廠商的設廠位置也透過土地編號與廠商資訊相互關聯，讓使用者直接查詢進駐廠商分布位置及詳細資訊。為了顧及網際網路上使用者資訊程度不一的狀況，查詢介面的設計以簡單化為原則，並提供使用者最需要且最常用的查詢條件。而圖面上儘可能保持乾淨清爽，避免文字與圖例雜陳，除非使用者有需要，才顯示詳細資訊。
n土地租售
圖面上以不同的顏色代表個別坵塊的租售狀況，尚未出租或出售之坵塊可供使用者進行查詢。系統會自動依據給定的面積範圍條件於資料庫內進行搜尋，並將符合條件之土地基本資料顯示於頁面上，使用者可逐一瀏覽。若點按超連結，則圖面會自動移至該筆坵塊的位置。使用者若將滑鼠游標移至圖面坵塊位置上，其詳細資訊亦會以文字方塊直接顯示於圖面上。土地租售的操作畫面如圖十：
n使用分區
MapGuide可依據資料庫的屬性欄位值產生不同的主題圖層；將各筆坵塊的使用分區資訊儲存於資料庫中，利用MapGuide主題製作的功能將工業區內所有土地以不同的顏色顯示，每一種顏色代表一種使用分區狀況。同時以超連結顯示每一種使用分區的劃設及使用規定，讓使用者透過圖文了解區內土地利用現況。使用分區功能畫面如圖十一。
n廠商分布
使用者可直接依據產業類別查詢相關的廠商，並逐一瀏覽廠商詳細資訊。同時透過資料庫將廠商與坵塊的空間位置相關聯，使用者只要點按”顯示分布位置的超連結”，圖面便自動移至該廠商的進駐的土地上，供使用者了解工業區內廠商分布的狀況。操作畫面如圖十二：
五、結語
採用3-tier架構並利用資料庫軟體建置動態網站，除了可以使網站具備與使用者「互動」的特性外，在系統發展階段，各階層可以模組化的方式獨立使用不同的工具進行開發。未來若有任一階層的功能需求有所變更，亦可獨立進行更新而不會影響其他階層的操作習慣。對網站管理人員而言，可將資訊分門別類的儲存於資料庫中，並透過程式來產生網頁，而不需以人工的方式編輯網頁內容與產生新的超連結，使得管理更為方便，內容更新更為快速。透過Web的管理維護介面，更可從遠端以IE等瀏覽器進行網站內容的更新維護作業，使得網站內容的管理不受時間與空間的限制。
六、參考書目
(1)Active Server Pages 2.0 網頁設計手冊，碁峰資訊，1998。
(2)Autodesk Mapguide Author User’s Guide，Autodesk Inc.，1999。
(3) Microsoft ASP網站熱門應用技術，微軟出版式，2000。
(4)精通SQL Server 7.0 資料庫系統，博碩文化，1999。
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