组态软件实现组件间通讯的一种典型技术.docx

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1、组态软件实现组件间通讯的一种典型技术 zhangting 导语：组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，目前已经在各个行业和领域得到了广泛应用。 1 引言 组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，目前已经在各个行业和领域得到了广泛应用。组态软件伴随着dcs及计算机控制技术的开展而逐渐成熟进来，组件化、分布式已经成为组态软件的根本特征。优秀的组态软件大多将它的实时数据库、hmi、i/o效劳器、数据效劳器等几个主要局部设计成分别可独立运行的组件。这些组件可以同时运行在一台计算机内，也可以分布式地运行在不同的计算机内，通过网络等方式实现组件间的通讯。这种体系构造可以让用户灵敏地配置自己的系统，公

2、道地分配各个效劳器的运算负荷。 但实现组件化同时也带来了软件设计上的复杂性。十分是怎样实现组件间的高效、实时、可靠地通讯成为一个关键问题。 2 组件间通讯技术 组件间在实现通讯经过时，包括两种方式:本地方式和远程方式。在设计时，可以考虑将本地方式作为远程方式的根底。或讲，实现了本地通讯，也就实现了远程通讯。由于可以将组件间交换的数据通过远程方式，传送到目的机后，再通过本地方式与远程组件通讯。下面我们分别讨论怎样实现组件间的本地通讯和远程通讯。 3 本地通讯 组件间实现本地通讯时，在底层上要解决的本质问题上是进程间通讯问题。进程间通讯是一种与os亲密相关的技术。本文所介绍的方法是以微软的wind

3、ows操纵系统为根底的。windows各个版本的操纵系统都提供了丰富的进程间通讯手段。从早期版本提供的管道、邮件槽、dde技术，到后来推出的com技术，以及目前最新的“.net中提供的全新方法等。本文介绍的技术属于“传统技术，它的根底是windows的消息传递功能，同时辅助内存文件映射和信号量技术。笔者以为这种方法有以下几个优点: 1 实现简便 由于涉及的技术都不很复杂，因此实现起来比拟轻易。 2 实时性高 这种方法使用的都是os的底层技术，中间环节少，运行效率高，可以实现快速数据通讯。 3 移植性好 由于采用的是os底层技术，这种方法受os版本晋级的影响很小，也很轻易移植到非windows操

4、纵系统上。而某些进程间通讯技术，如dde，在新版的windows操纵系统上已经不再被支持。其它一些技术也因os晋级在接口形式和实现方法上发生了很大变化，使应用程序受到影响。 4 功能可控性好 这里的可控性是指开发人员在使用一种技术时，能否有效地控制这种技术的运用。例如，开发人员在选用一种技术时，假如这种技术作了太多的封装，固然应用简单，但要实现自己的灵敏控制时就会处处受缚。 5 可靠性易控 这一点与上面提到的可控性是相关的。操纵系统越是底层的技术，可靠性就越强。封装得越多的技术，其可靠性就越无法控制。 6 对系统环境的适应才能强 这个问题可以用一个简单的例子讲明:用过基于com/dcom技术开

5、发的软件产品如:opc类软件的用户，很多人都经历过因不同系统环境而必须面对com/dcom复杂配置的困惑。 本地通讯在计算形式上仍然属于c/s构造。主要问题是怎样实现多个client与server之间快速、并发式的数据交换实例。下面结合实例进展讲明。 3.1 多个client与server通讯实例 假设client和server是采用这种技术的客户端和效劳器端程序，它们都是基于窗口的独立进程。每次进展数据交换时client向server发送一个恳求报文，server收到恳求报文后，再向client回复一个应答报文，如此不断往复。 由于可能有多个client与同一server同时进展快速数据交换

6、，因此上述交互经过必须采用异步方式方能保证可靠性和并发性。为了实现方便，需要抽象一个专用于进程通讯的中间件icom以供各个client同时调用。 1 提供3个最根本的接口a open 在这个接口里icom实现的功能包括:初始化用于数据交换的内存映射文件、创立上行client到server和下行server到client事件通知的信号量对象、创立用于防止分享冲突的信号量对象，启动效劳线程，同时client向server发送消息进展身份认证和注册。b close client在关闭进程或者断开与server的通讯时调用该接口。这个接口icom要释放在执行open方法时创立的对象资源，同时clien

7、t向server发送消息执行注销操纵。c sendmessage client向server发送报文时调用该接口。2 报文的传递经过 当client调用icom的sendmessage方法向server发送报文时，需要使用信号量控制时序。当用sdk函数sendmessagetimeout将报文发送给server后，通过信号量等待server的回复，一旦等到回复信号，便知道server已经将回复报文放到内存映射文件中，就可以获得该报文并以参数的形式传递给client。 为了接收对方发送的消息，server程序的主窗口类上要增加消息“wm_copydata的映射函数。当client调用icom的s

8、endmessage方法向server发送报文时，server会立即接收到wm_copydata消息，并通过消息参数获取报文信息。但是server在接收到恳求报文后并不立即处理、回复，要首先用replymessage方法对wm_copydata消息进展应答，以免对方进程发生无谓等待，然后将报文放到内部缓冲队列中，再向自身的主窗口用postmessage发送一个通知消息，在另外一个消息映射函数中处理缓冲队列中的恳求报文。server的这种处理机制是保证交互经过为异步方式的关键。这种异步机制非常重要，它可以在多个client程序与server之间进展频繁的大数据量交换时公道地分配cpu资源，防止发

9、生“死锁现象。 server解析恳求报文的内容，将回复报文放至icom中分配的内存映射文件中，并通过信号量通知icom接收回复报文。一次完好信息交互经过完成。报文的格式由报头和数据尾两局部组成。报头为固定构造，其中要包含消息号、数据长度、client的id等信息。数据尾局部为不定长的任何内容。 4 远程通讯 远程通讯完全建立在本地通讯的根底之上。但要增加两个专用于网络通讯效劳的组件:netclient和netserver。netclient和netserver也是两个完全独立的进程。以采用tcp/ip网络为例，netclient和netserver分别相当于socket client和sock

10、et server端。netclient和netserver并不关心传送的报文的内容，它们只负责网络连接的建立、报文的传输、网络通讯故障时的数据缓存与恢复等。 仍结合上一节中的实例。当client程序与server进展远程数据交换时，client将与netclient运行在同一计算机内，而server与netserver运行在同一计算机内。此时icom将client的恳求报文首先通过本地通讯方式发送给netclient，再由netclient通过网络发送给远程的netserver，然后由netserver通过本地通讯方式传送给server。而server的回复报文的传送经过正好相反。 在实际开

11、发产品时，netclient和netserver可以设计成为更具广泛意义上的网络效劳组件。除了支持tcp/ip网络，还可以支持udp/ip、串行通讯、gprs等任何一种通讯形式。而无论使用哪一种通讯方式对于client和server来讲都是完全透明的，这也正是产品实现组件化的上风所在。 5 完毕语 组件间通讯技术是设计组态软件、数据通讯类软件的关键技术之一。怎样可以在实现快速、高效、多用户并发处理的前提下，保证可靠性、灵敏性和广泛适应性，值得设计人员考虑。本文介绍的技术在笔者设计的组态软件产品中多处得到运用，经过逾千应用案例的证实是成熟可靠的。 1 马国华. 监控组态软件及其应用. 北京:清华大学出版社，2001.2 brian myers，eric hamer. mastering windows nt programming，1994.0