6.7 KiB
计划实现的bonus：
- 缓存
- 并行（数据库保证并发安全，但由于锁和条件变量的过高开销，不打算使用；后端不支持操作并发，逻辑并发由服务端维护）
- GUI前端和完整部署方案
有时间打算实现的bonus（按优先级次序排序）：
- UTF-8中文支持
- Validator
不打算实现的bonus：
- 快照
- 文件系统修复
系统结构图：
功能设计（模块划分）、数据库设计
整个程序分为后端和前端两部分，后端即主体部分
后端
后端只有一个可执行文件，书店实例通过配置文件夹来决定（默认为当前目录下.bookstore文件夹，亦可通过命令行参数指定）。当书店系统在运行时，有且仅有一个后端进程，分为interactive模式(使用后端自带的交互，单会话模式)和server模式(通过WebUI交互)。
数据库模块
维护相关数据，支持并行（API阻塞但可同时运行）。
磁盘IO的并发
- 机械硬盘下不应该并发，反复寻址会负优化
- 从安全性角度，没有把握不要同时写
- 进程内部使用同一个文件描述符时，可以并发地调用读取函数，但是会自动相互阻塞
- 当使用不同的文件描述符时，并发调用读取函数时不会自动相互阻塞，如果并发读取的区域重叠，会有安全性问题
如果是图中的数据，一次IO的固定开销差不多相当于1e5条CPU指令或1e4次基本操作。但是在OJ上的实测结果为 IOPS 约等于 4e5，写入速率 1GB/s， 读取速率 5GB/s
因此我不太打算碰文件系统
数据库设计方案
需求
能够逻辑上并发地响应需求，并且实际上尽可能并行。每秒可响应1e4次请求。
数据结构
底层实现
通过一个哈希表实现一个键值数据库，相当于std::multimap，一个键值数据库实例拥有恰好一个文件
逻辑实现
数据库的一条记录有主键（应当是唯一的）、副键和数据构成，从主键到数据建立multimap，从副键到主键建立multimap，一个数据库实例拥有恰好两个文件，一个数据库可以有多个Sheet，用于逻辑上存储不同的表。
文件访问与缓存
memoryriver类维护一个缓存，简单地缓存高频访问和连续访问；键值数据库缓存散列表。
并发安全
实际的文件操作只由一个线程负责，万级的IOPS足够应付需求；内存中的资源，
引擎模块
具体执行业务，一次请求对应且只对应一次引擎模块API调用，支持并行（API阻塞但可同时运行）。当API入口函数被调用后，执行相关具体操作（不包括会话管理，但包括鉴权、登录栈维护），然后返回响应。
内置交互模块
当处于server模式下，参与会话管理和分发，然后调用引擎；处于interactive模式下时，简单封装后直接调用引擎。 标准输入输出始终由内置交互模块控制。
前端
不清楚有没有时间写。WebUI，采用Node.JS+Socket.IO，不打算弄得很好看，不打算支持响应式设计，支持图形化操作面板和“云命令行”。和interactive模式一样，单个会话的操作支持逻辑上并发（上一操作未结束可以发出下一操作）但后端实际上是串行的。对于通讯中断、偶发的服务器未响应，只保证不会彻底崩掉，不保证出问题的业务能恢复。会话管理方面，只负责信息准确投送。WebUI套一层Electron生成全平台客户端。
不考虑卡死的情况，数据库卡死了也拿它没办法，引擎部分不死循环就不会卡死，只支持重置session。
服务端
提供会话管理。虽然有log，但后端的响应只会发送一次，用于防止客户端掉线的缓存由服务端维护。
客户端
云命令行和图形化操作面板分两个页面，通过超链接关联。历史记录、会话信息存储于IndexDB中。负责用户侧会话管理。
云命令行
图形化操作面板
实际上是一个页面，不同模式下动态绘制。
用户交互设计
server模式下的前后端交互格式
前端向后端
#OpenSession [TempChannelID]：向调度模块申请一个新会话#CloseSession [SessionToken] [OuthenticationKey]：显示地告知调度模块停止某个会话#_Request [SessionToken] [OperationToken] [OuthenticationKey]：向服务端重新请求调取某次操作响应的缓存#Request [SessionToken] [OperationToken] [OuthenticationKey] [UserCommand]：向后端发送一个请求#ShutDownSystem：关闭整个系统
后端向前端
- 字符串，
[SessionToken] [OperationToken] [LineCounter]\n[ResponseContent]，其中，[ResponseContent]恰有[LineCounter]行，每行行末有且仅有一个\n。输出为空通过把[LineCounter]设置为0来实现。
向用户提供的命令
quit和exit：正常退出系统su [UserID] ([Password])?：登录logout：退出上一个登录register [UserID] [Password] [Username]：注册用户passwd [UserID] ([CurrentPassword])? [NewPassword]：修改密码useradd [UserID] [Password] [Privilege] [Username]：店员修改密码delete [UserID]：删除用户show (-ISBN=[ISBN] | -name="[BookName]" | -author="[Author]" | -keyword="[Keyword]")?：查找图书buy [ISBN] [Quantity]：购买图书select [ISBN]：选中图书modify (-ISBN=[ISBN] | -name="[BookName]" | -author="[Author]" | -keyword="[Keyword]" | -price=[Price])+：修改图书信息import [Quantity] [TotalCost]：进货show finance ([Count])?：查询交易总账report finance：查询财务报表report employee：查询员工工作报告log：查询系统操作日志
底层数据接口约定（类、结构体设计）
请求
- 引擎接受：内部数据，数据传进函数参数列表
- 内置交互模块接受：interactive模式下，接受一个字符串
[UserCommand]；server模式下，接受前后端交互格式。 - 云命令行接受：字符串，
[UserCommand] - WebUI：图形界面
响应
注意，对于申请Session时，响应用[TempChannelID]替代[SessionToken]，仅用于保证信息投递正确，返回信息内容是[SessionToken]和[AuthenticationKey]。
- 引擎返回：
std::string - 内置交互模块返回：interactive模式下返回（输出）一个字符串，
[ResponseContent] - 云命令行返回：字符串，
[ResponseContent]；server模式下，返回前后端交互格式。 - WebUI：图形界面