（信息与通信工程专业论文）基于ace架构的多终端远程接入服务系统研究.pdf

中文摘要 摘要 随着i n t e r n e t 网络环境的迅速发展和各类软硬件服务设备的推陈出新，多终端 远程接入作为网络服务应用中极其关键的一环，直接影响了网络服务应用系统的 高效性和实用性。影响多终端远程接入服务的重要因素包括：多平台处理、网络 并发能力、抽象层面的标准解决方案等。国内外众多服务器软件开发组织在此方 面作出了巨大的努力，以a c e 、v c n e t 、j a v a 等为代表的众多面向网络化应用开 发环境也在网络服务应用和多终端接入方面得到了普遍应用。本文提出了一种基 于a c e 网络开发环境研究多终端远程接入系统的软件框架模式，利用v i s u a ls t u d i o 集成编译环境，完成了基于该方案的c s 网络服务应用系统的设计和实现。 本文着重介绍了该a c e 框架在的性能指标，并比对其他设计框架分析其优势、 特点。文章首先概述了系统的整体架构设计，然后详细讲述了多终端远程接入条 件下服务系统的需求分析、概要设计以及详细设计，最后，给出了一个多终端远 程接入服务系统的应用实例，并对需要改善的问题给出了展望。具体为： ( 1 ) 引入了跨平台的a c e 技术架构，提高了系统效率，并降低了开发成本。 利用其实现了通信软件的许多基本设计模式。并使a c e 开发者能够在多种平台上 开发出高性能通信服务应用。 ( 2 ) 对不同强度下的数据传输采用了不同的通信配置方式，研究不同通信环 境下提高系统执行效率的方法。为了使系统具备可靠的应答机制和传输机制，本 文使用了t c p 协议；服务器端可以对接入的活跃用户人数、用户优先级进行设置； 应用层面采用系统配置文件进行实时设置，提供开放的命令接口。 ( 3 ) 使用了m f c 架构下的应用程序框架技术，使a c e 框架与微软的u i 接 口结合更加紧密，对以a c e 为基础的结合多种框架编程方法进行了一定程度的研 究。 本课题来自大连海事大学导航研究所承担的吉林省交通厅的科技项目“船舶 动态监控信息系统”，研究成果得到了应用。 关键词：a c e ；多终端；远程接入；多框架编程 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fi n t e r a c tt e c h n o l o g ya n dv a r i o u ss o f t w a r e a n d h a r d w 卸陀i n v e n t e d ，r e m o t ea c c e s ss e r v i c es y s t e mw i t hm u l t i t e r m i n a lp l a y sav e r y i m p o r t a n tr o l ei nt h en e t w o r ks e r v i c ea p p l i c a t i o nf i e l d ，a n dd o e s m u c he f f e c to ns y s t e m p e r f o r r n a n c ea n dp r a c t i c a b i l i t y t h em o s ti m p o r t a n te l e m e n t so ft h es y s t e mi n c l u d e m u l t i p l a t f o r mp r o c e s s i n g ，n e t w o r kc o n c u r r e n c y , s t a n d a r dr e s o l v es c h e m eo fa b s t r a c t l a y e ra n ds oo n a f t e rm a n yy e a r s r e s e a r c h i n g ，s o m es o f t w a r ed e v e l o p i n go r g a n i z a t i o n s a l lo v e rt h ew o r l dh a v ep u to u tt os o l v et h i sc h a l l e n g e t of i n i s ht h a te n d ，r e p r e s e n t e db y a c e v c n e t , j a v a , e t c ，an u m b e ro fn e t w o r k - o r i e n t e ds e r v i c ea p p l i c a t i o n sa n d m u l t i - t e r m i n a la c c e s s a p d l i c a t i o n sw e r ei n v e n t e da n du s e dw i d e l yi nm a n yd i f f e r e n tf i e l d s b yu s i n gt h ev i s u a l s t u d i oi n t e g r a t e ds o f t w a r ep r o g r a m m i n ge n v i r o n m e n t ，an e ws o f t w a r ef r a m e w o r ko f r e m o t ea c c e s ss e r v i c es y s t e mw i t hm u l t i - t e r m i n a lh a sb e e np r o p o s e db yt h i sp a p e r a c sn e t w o r ks e r v i c ea p p l i c a t i o ns y s t e mb a s e do nt h i sd e s i g nw a sc o m p l e t e dw e l l t h es y s t e mp e r f o r m a n c ei n d e xo ft h i sf r a m e w o r kw a sh i g h l i g h t e db yt h i sp a p e r , a 1 1 dt h ef e a t u r e sa n da d v a n t a g e sc o m p a r e dw i t ho t h e rr e s o l v es c h e m e sw e r ea n a l y z e d ， t o o f i r s t l y , t h ew h o l es t r u c t u r e o ft h i sf r a m e w o r kw a ss u m m a r i z e d s e c o n d l y , d e m a n d i n ga n a l y z i n g g e n e r a ld e s i g n a n dp a r t i c u l a rd e s i g no ft h i sf r a m e w o r kw e r e g i v e nb yt h i sp a p e r f i n a l l y , ap r a c t i c a la p p l i c a t i o ns a m p l ew a ss h o w n i nt h ef o u r t h c h a p t e r , a n dap r o s p e c tv i e wb a s e do n t h ew e a k n e s so f t h i sd e s i g nw a sg i v e n ，t h e n a i m i n ga tt h et a r g e to fd e s i g n i n gaf r a m e w o r ko fr e m o t ea c c e s s s e r v i c es y s t e m w i t l lm u l t i t e 朋i 砌b a s e do na c e ，s u c hk i n do ft e c h n o l o g i e sw e r eu s e db e l o w ： 1 i m p o r tt h ec r o s s - p l a t f o r ma c ed e s i g nm e t h o d w h i c hi m p r o v e st h es y s t e m e 伍c i e n c ya n dr e d u c et h ed e s i g nc o s t t h i sd e s i g nh a sa c h i e v e dm a n yb a s i cd e s i g n m o d e su s e di nt h ec o m m u n i c a t i o ns o f t w a r ef i e l da n dd o s o m eh i 曲p e r f o r m a n c e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c ed e s i g n so nm a n yd i f f e r e n tp l a t f o r i l l s 2 a d o p td i f f e r e n tc o m m u n i c a t i o nc o n f i g u r i n gm e t h o d sw h e nr e s o l v i n gd i f f e r e n t k i n d so fd a _ t at r a n s f e rt a s k s d os o m er e s e a r c ho nh o w t ob o o s tt h ee x e c u t i n ge f f i c i e n c y i nd i f f e r e n tt r a n s p o r ts i t u a t i o n s i nt h ei n t e r e s to fh a v i n gar e l i a b l et r a n s m i tm e c h a n i s m ， t h i sp a p e ru s e st h et c pp r o t o c o l ；t h es e r v e rc a l ll i m i tt h en u m b e ro fa c t i v eu s e r s a n ds e t t h el a s e r s p r i o r i t y ；t h ea p p l i c a t i o nl a y e ru s e sas e t t i n gf i l et o s e t u pt h es y s t e mi n r e a l t i m e ，a n ds u p p o r tao p e nc o m m a n di n t e r f a c e 3 u s em f cf r a m e w o r k i t1 e a d sat i g h tc o m b i n a t i o nb e t w e e nt h ea c et o o l k i ta n d t h em i c r o s o f tu s e ri n t e r f a c e m u c hr e s e a r c ho nt h em u l t i f r a m e w o r kp r o g r a m m i n g b a s e do na c eh a sb e e nd o n ei nt h i sp a p e r t h er e s e a r c ho ft h i st h e m eh a sb e e na p p l i e dt ot h ej i l i nc o m m u n i c a t i o n s m i n i s t r y sp r o j e c tw h i c hi su n d e r t a k e nb yg n s si n s t i t u t ei nd a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y t h ep r o j e c t sn a m ei s w a t e r c r a f td y n a m i cm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o n s y s t e m ”t h e r e s e a r c hr e s u l th a sh a da p p l i c a t i o ni nt h ep r o j e c t k e yw o r d s ：a c e ；m u l t i - t e r m i n a l ；r e m o t ea c c e s s ；m u l t i - f r a m e w o r kp r o g r a m m i n g 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士硕士学位论文“基壬曼苤掏的垒终塑适猩撞腿爱丕统婴窒 。 除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体 已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：蚴 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密眇( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名：婶滢；钌导9 币签名： 日期：年月 日 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 1 1 课题背景 第1 章绪论 1 1 1 多终端远程接入服务系统概述 面对瞬息万变的时代，网络服务的分工也变得越来越复杂。人们需要各种健 壮的、高性能的计算机网络应用系统来满足其各方各面的需求。这些系统包括全 球的个人通讯系统、互联网及其管理平台、监视控制与数据采集系统、医疗图像 系统等等。这种系统在不需要改变现有网络结构和无需修改任何底层程序代码的 情况下，能够通过只更改少量应用层实现的方法发布基于w i n d o w s 、u n i x 或l i n u x 操作系统的服务系统，可以安全、快捷的实时应用。最终实现对数据、业务和应 用集中统一管理，节约原有投资成本，提高企业的综合竞争力，符合企业i t 架构 长期发展的需要。 ，在这种需求的推动下，远程接入服务系统诞生了。 多终端远程接入服务系统指的是在具有远程接入服务系统相应功能的基础 上，系统还能够保证大量用户通过多种设备( p c 、笔记本、掌上电脑等) 登录服 务器完成各自的应用，且服务器应具有较好的实时性【l 】。该系统的本质首先是通过 采用一种传输协议( 比如已受到普遍应用的s o c k e t 协议) ，把多种网络设备整合起 来，使得应用程序的应用处理逻辑与网络连接逻辑进行分离；其次，使用一种能 够提供较高网络性能的底层通信模型保证其连接的稳定性和实时性。 在多终端远程接入系统模型的基础上添加各种各样的应用和人机交互接口， 并有选择地与其他应用软件框架相结合，就能够快捷地开发出各种网络应用服务 系统来。这样，既能够简化产品二次开发的复杂度又能够保证其性能方面的需求。 随着网络环境的不断改进，硬、软件条件的不断完善，网络服务领域正在不断地 开拓，并已经深入人们的日常生活中。相信在不久的将来，作为网络服务体系中 关键一环的多终端远程接入服务系统必将遍及国民经济的各行各业，绽放炫丽的 光彩。 第1 章绪论 1 1 2a c e 框架下的网络与系统实用设计模式 a c e ( a d a p t i v ec o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n t ) 是一个强大的c + + 工具包，其 特有的网络化和多线程化应用特性，能够帮助开发者更轻松、更迅速地开发可移 植性、高性能的网络应用【2 】。 通信软件常常要对各种类型的事件进行多路分离、并进通行相应的处理【3 】。为 了把各种事件的活动统一起来、并能够自动地进行处理，a c e 对传统的事件处理 模式进行了封装，提供了一种叫做a c er e a c t o r 的事件多路分离和事件处理器分 派框架。为了保证应用的可移植性，无论是在何种操作系统上，也无论底层使用 了何种事件多路离机制，a c er e a c t o r 所提供的接口都是一样的，并且，在有些平 台上，还可以根据实际需要，实时改变底层运行的a c er e a c t o r 模型。 叵互 图1 1a c er e a c t o r 运行原理框图 f i g 1 1a c e r e a c t o rr u n - t i m ep r i n c i p l eb l o c kd i a g r a m 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 本文仅对基于网络s o c k e t 协议的a c e 应用进行研究。一个典型的 a c er e a c t o r 网络应用基本组成框图如图1 1 所示，a c er e a c t o r 是反应器负责进 行网络事件的轮询；a c ea c c e p t o r 是接收器负责网络服务单体的创建和管理； s v ch a n d l e r 是服务单体的事件类，相当于一个服务处理器的功能。在外部请求到 来时，这三个类互相协作共同完成了网络的底层功能。 其具体处理顺序是：当s o c k e t 请求到达时，该连接将被建立在可移植适配层 上的a c er e a c t o r 反应器检测到。此时，a c er e a c t o r 调用a c ea c c e p t o r 的 h a n d l e _ i n p u t 0 方法中的虚函数m a k e _ s v c _ h a n d l e 0 构造出一个a c e s v c h a n d l e r 类 ( 可以新建，则每客户一个h a n d l e r ；也可使用单例，则多个客户共用一个服务处 理器) 。随后，a c e r e a c t o r 接着调用a c c e p t _ s v ch a n d l e o ，将具体的参数传给 a c e s v c h a n d l e r 。最后调用a c t i v e _ s v c _ h a n d l e 0 方法中的o p e n ( ) 函数，将事件注 册到反应器中。此时，s v ch a n d l e r ( ) 便可以根据需要调用上层应用处理线程，或简 单返回s o c k e t 请求。 本课题就是基于a c e r e a c t o r 框架来实现多终端的远程接入管理，并利用应 用线程完成系统的服务工作。 1 2a c e 架构研究 1 2 1 网络应用程序发展现状 2 1 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核 心的信息时代1 6 】。计算机网络，作为三网中的关键一环，其发展起到了极其重要 的作用。计算机网络涉及到通信和计算机两个领域。计算机和通信日益紧密的结 合，已对人类社会的进步做出了极大的贡献。 计算机网络的发展的主要经历了以下三个阶段：第一阶段是从单个网络 a p p a n e t 向互联网发展的过程；第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网；三 级分为主干网、地区网和校园网；第三阶段的特点是由三级结构逐步演变成多级 结构的因特网。 正如上文所述，计算机网络经历了从简单到复杂，从局部到全体的发展过程， 第1 章绪论 作为依附于计算机网络产生的网络服务系统也经历了类似的发展过程。期间，网 络服务系统涉及的范围已从单纯的计算机间的数据传输发展到多种网络电子设备 间的信息共享；服务的内容从简单的二进制数据传送发展到复杂的音视频流传送； 连接的客户端数从原先的几台增加至现在的成千上万台。 随着功能的多样化和高效化，现实世界对网络服务系统的要求也随之提高， 但由于各种网络软硬件本身设计并非完美，且它们之间的兼容效率也难以达到一 个百分百的契合，所以各种网络瓶颈也相应产生了。其中，网络服务系统的并发 性和并行性问题直接导致了系统性能的下降，随着网络带宽的增加和网络时延的 下降，硬件的瓶颈正慢慢减少而软件系统上的设计缺陷却渐渐浮上台面，成为我 们改善网络服务系统性能的重要一环。 在网络软件通信中，我们一般搭配采用同步、异步与阻塞、非阻塞几种方法解 决网络i o 中的瓶颈问题。以下以某个连接上的r e a d 操作为例分别介绍几种处理方 式的运行机理。 第一、同步阻塞i o 机制：在同步阻塞模型中，网络服务程序( a p p l i c a t i o n ) 为 了执行某个连接操作，会调用相应的一个s y s t e mc a l l ，将系统控制权交给k e m e l ， 然后就进行等待。当k e m e l 执行完毕后会向应用程序返回响应，应用程序得到响 应后，就不再阻塞，并进行后面的工作。 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 图1 2 同步阻塞机制 f i g 1 2s y n c h r o n i z a t i o n - - b l o c km o d e 第二、同步非阻塞i o 机制：在同步非阻塞模型中，网络服务程序( a p p l i c a t i o n ) 为了执行某个连接操作，会调用相应的一个s y s t e m c a l l ，将系统控制权交给k e r n e l ， 然后就进行等待。当k e r n e l 收到网络服务程序发来的s y s t e mc a l l 后会马上返回响 音，控制网络服务程序马上进行后面的工作。 p 翻嘲o n ) ( t g e r r m l a 喇髓b o nj l 口卤 s y t e , e me a 。 一| 一 内核i 随 一扇 口l蚕一 研确m 酬 一 一 内核响应 一搦 固翌一南一 臼亥 咖喇 一工 内一 一窝 图1 3 同步非阻塞机制 f i g ，1 3s y n c h r o n i z a t i o n n o n b l o c km o d e 厂ll，_|l pl羔。口警co墨8季 第l 章绪论 第三、异步阻塞i o 机制：在异步阻塞模型中，网络服务程序( a p p l i c a t i o n ) 为 了执行某个连接操作，会调用相应的一个s y s t e mc a l l ，然后并不等待内核响应直 接进行后面的工作，但接下来将阻塞在系统s e l e c t 函数上并进行等待。当k e r n e l 执行玩读取操作后返回内核响应，此时服务程序才进行后面的工作。 图1 4 异步阻塞机制 f i g 1 4a s y n c h r o n i z a t i o n - - b l o c km o d e 第四、异步非阻塞i o 机制：在异步非阻塞模型中，网络服务程序( a p p l i c a t i o n ) 为了执行某个连接操作，会调用相应的一个s y s t e mc a l l ，然后并不等待内核响应 直接进行后面的工作。当k e r n e l 执行玩读取操作后返回内核响应，简单地通知网 络服务程序r e a d 操作已经完成。 l_ll、l pl受8五5眷曩堂44 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 图1 5 异步非阻塞机制 f i g 1 5a s y n c h r o n i z a t i o n - - n o n b l o c km o d e 总的来说，现在发展来的种种用于解决网络通信系统瓶颈的软件技术都是从上 面介绍的几种处理机制中发展而来的，但万变不离其宗，再好的通信软件框架也 就是较好的完成了以上的几种处理机制而已，并没有作本质上的改变。a c e 可适应 通信环境框架作为其中的佼佼者，在不同的环境中较好地分装了上述几种运行机 制，达到了比较理想的性能要求。 1 2 2a c e 架构简述 a c e 自适应通信环境起源于d o u g l a sc s c h m i d t 博士在加利福尼亚州立大学 i r v i n e 分校进行的研究和开发活动【6 1 。他们的工作重心是各种设计模式实现以及面 向对象技术的实验性分析，目的是推动高性能、实时分布式对象开发框架的发展 和应用。 a c e 是可自由使用、开放源码的面向对象框架( o b j e c t o r i e n t e df r a m e w o r k ) ， 它实现了许多用于各种通信条件的主要开发模式。a c e 提供了一组丰富的可重用 c + + 包装外观( w r a p p e rf a c a d e ) 和框架组件，可跨多种平台完成通用的通信软件 任务。 第1 章绪论 a c e 的目标用户是高性能和实时通信服务和应用的开发者。它简化了使用进 程间通信、事件多路分离、显式动态链接和并发的o o 网络应用和服务的开发， 具体体现在：采用统一的多路分离和分派接口以增加复用、自动进行事件处理器 分派、支持透明的扩展、改善其移植性和安全性等方面【刀。 使用a c e 的优势如下： 第一、增强可移植性：利用该框架，很容易在一种操作系统平台上编写并开 发网络应用，然后快速地将它们移植到其他各种操作系统平台上。而且，因为a c e 是开放源码的自由软件，我们甚至可以自行开发适用于特殊硬件的底层a c e 框架， 以兼容统一的框架层。 第二、更好的软件质量：a c e 的设计者使用了许多可提高软件质量的开发模 式，这使得其在包括通信软件灵活性、可扩展性、可复用性和模块性等方面都有 不俗的表现。 第三、更高的效率和可预测性：经设计，a c e 系统框架支持广泛的应用服务 质量( q o s ) 需求，包括延迟敏感应用的低响应等待时间、高带宽应用的高性能， 以及实时应用的可预测性。 第四、更容易转换到标准的高级中间件：t a o 使用了a c e 提供的可重用组件 和模式，它是c o r b a 的开放源码、遵循标准的实现，并且为高性能和实时系统 作了优化。为此，a c e 和t a o 被设计为性能良好地协同工作，以提供全面的中间 件解决方案。 a c e 是一个强大的、面向对象的应用工具框架，设计时采用了分层架构思想。 其具体分层关系如图1 2 所示： 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 网络化服 务层 c o s i m l适配层 一线程运 于 s o c k e t s 管邀管理 动态镑接共享内存文件a p i霪 _”一。t蛾 。 线程管理子系统通信予系统虚拟内存 露 图1 6a c e 分层架构示意图 f i g 1 6d i a g r a mo ft h el a y e ra r c h i t e c t u r eo f a c e 第一层、操作系统适配层：操作系统适配层被a c e 封装进了一个叫作a c eo s 的类中，它为上层的c + + w r a p p e r f a c a d e 层提供了大量的c + + 方法，使得上层 类库能够方便快捷地调用底层函数。它就像黑盒子一样屏蔽了大量与操作平台有 关的细节，完成代码从原始的、基于c 的操作系统a p i 到精简的、基于c + + 的 a c e 框架类的转变，使较为底层的系统函数为更高级的a c e 层使用。a c e 操作 系统适配层是a c e 系统框架可移植性和可维护性得以实现的基础，它使得a c e 可运行于许多操作系统上【8 1 。 第二层、w r a p p e rf a c a d e 层：w r a p p e rf a c a d e 层也称为a c e 的c + + 包装外观 层，它位于操作系统适配层之上，提供了与适配层大致相同的功能，如图1 6 所示。 为降低或消除由于“可用性 和“安全性的提高所导致的性能开销，a c e 包装 外观的设计必须十分谨慎。程序员可以直接在a c e 操作系统适配层之上编写高度 可移植的c + + 应用，确实，大多数a c e 开发者使用的也是c 抖包装外观层上的 各种c + + 接1 2 1 进行系统开发的【9 】。 第三层、框架层：框架是一组集成的组件，他们相互协作，为相关的应用族 提供可复用的架构【1o 】1 1 1 】。这样，框架赋予了开发者大规模复用软件的能力，而不 层 + 伴疵 架 一呷瑚僦最 第1 章绪论 只是复用单个的类或独立的函数。a c e 的框架集成了多个类库的功能，使其能够 相互协作，从而实现了“半完成”的应用。通过把应用特有的行为提供给框架以 构建应用，这使得程序的开发变得非常容易。 第四层、网络化服务层：网络化服务层提供一些完整的、可复用的服务。在 a c e 框架的每一个层面都复用了更低层面中的类，抽象出了更通用的功能。这种 设计使我们的软件可以通过不止一种方式完成，这样比在需要时利用较低层面的 类接口要容易很多。 在通信环境研究领域，同样出现了一些与a c e 框架功能相仿的工具。其中， 由于w i n d o w s 系统平台的广泛应用，微软公司负责开发的v s n e t 框架就是其中比 较有代表性的一种。和a c e 一样，n e t 也为用户和开发人员提供了一个框架，即n e t f 础e w o r k 【1 2 1 。它通过创建一个公共的跨语言编程的a p i 集合，实现了微软数种应 用框架的整合。 虽然在开发语言的继承性和模型种类的多样性上，n e t 架构有着一定的优势， 但是在技术的前沿性、代码的开放性和框架的移植性上a c e 都有着明显的优势。 和n e t 框架不同，a c e 只致力于可适应性通信环境框架的开发，虽然不及n e t 框 架的面面俱到，但却是网络通信领域中的专才，所开发的软件也具有比同类产品 更高的效率和性能。 值得一提的是a c e 的可移植性，它能够非常简便地移植到多种操作系统平台 上去，而这恰恰是其他商用开发框架所不可能拥有的。 反应器( r e a c t o r ) 是一种用于事件多路分离和分派的体系结构模式【l3 1 。 通常情况下，操作一个文件描述符指定的文件或设备，有两种工作方式：阻 塞与非阻塞。所谓阻塞方式的意思是指，当试图对该文件描述符进行读写时，如果 当时没有东西可读，或者暂时不可写，程序就进入等待状态，直到有东西可读或者 可写为止。而对于非阻塞状态，如果没有东西可读，或者不可写，读写函数马上返 回，而不会等待【1 4 】。采用阻塞的传输方式虽然直观、简单，但是同样也存在一个效 率问题，如果你是开发一个面对着数千个连接的服务器程序，对每个客户端都 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 采用阻塞的方式通信，如果存在某个非常耗时的读写操作时，其它的客户端通信 将无法响应，效率非常低下。 为了克服传统阻塞方式的弊端，我们采用一种比较高效的传输模型：服务器 端保存一个s o c k e t 连接列表，然后对这个列表进行轮询，如果发现某个s o c k e t 端 口上有数据可读时( 读就绪) ，则调用该s o c k e t 连接的相应读操作；如果发现某 个s o c k e t 端口上有数据可写时( 写就绪) ，则调用该s o c k e t 连接的相应写操作； 如果某个端口的s o c k e t 连接已经中断，则调用相应的析构方法关闭该端口。这样 能充分利用服务器资源，效率得到了很大提高。 a c e 采用以上模型并利用多种易于控制和移植的技术手段j 实现了以上传输 模型的开发，这便是r e a c t o r 模式。使用a c e 的反应器( r e a c t o r ) 时，只需如下 几步：首先，创建事件处理器，以处理他所感兴趣的某事件；其次，在反应器上 登记并传递相关参数，最后，反应器框架将自动地在内部维护一些表，并将不同 事件类型的事件与事件处理器对象关联起来。当用户已登记的某个事件发生时， 反应器发出处理器中对应方法的回调。 利用a c e 的反应器模型我们可以简单地进行多终端连接的服务软件开发，其 具体的开发过程将在下面章节中详细阐述。 1 2 3 开发平台与实验环境的搭建 v i s u a lc + + 是微软公司的重要产品之一i s m ls t u d i o 工具集的重要组成 部分【1 5 】。由于w i n d o w s 操作系统在个人应用中极其普遍，且v i s u a lc + + 的m f c 框架在u i 编程当中便捷性极高，本设计客户端部分将采用a c e + m f c 的双框架 模式开发。以下是a c e 应用在v i s u a lc + + 环境下开发的设置与建立过程： ( 1 ) 解压a c e 源码包到指定目录下，在这里我们假设为$ a c e _ r o o t 。 ( 2 ) 在$ a c er o o t a c e 目录下建立名为c o n f i g h 的配置文件，该文件是 整个a c e 通信环境配置和移植的基础，当我们需要将自己的应用移植到其他类型 的操作系统中去时，只需要简单地改变其中的宏定义即可。在这里由于我们需要 使用到能与m f c 框架相结合的动态链接库，所以我们添加如下语句： # d e f i n ea c e h a sm f c1 第1 章绪论 # i n c l u d e ”a c e c o n _ f i g - w i n 3 2 h ” 其中第一行表示该框架可以与m f c 结合使用，第二行表示开发平台为w i n 3 2 平台，关于其他平台的相关配置信息，可查看表1 1 。 表1 1 平台配置文件列表 f i g 1 1f i l el i s to fp l a t f o r mc o n f i g u r a t i o n l o s c o m p i l e rc o n f i g hf i l ep l a t f o r m _ m a c r o s g n uf i l e | a i x4 v i s u a la g ec + + c o n f i g - a i x - 4 x hp l a t f o r ma i xi b m g n u l i p u x11 a c 4 - + c o n f i g h p u x 一11 0 0 hp l a t f o r m _ h p u x a c c g n u l i n u x c o n f i g - l i n u x hp l a t f o r m _ l i n u x g n u s o l a r i s8 f o r t ec + + c o n f i g s u n o s 5 8 hp l a t f o r m _ s u n o s 5 _ s u n c + + g n u w i n d o w s c o n f i g w i n 3 2 h ( 3 ) 打开m i c r o s o f tv i s u a lc + + 环境并编译$ a c e _ r o o t a c e a c e d s w 文件。 其中，可供编译的函数库共有6 种，分别满足不同的开发需要。这里为了满足m f c 调试以及考虑程序的实际大小等具体情况，我们选择d l ld e b u g 和m f cd l l d e b u g 两种函数库以供开发。关于其他函数库的相关信息请参看表1 2 。 ( 4 ) 利用a e e d 库和a c e m f c d 库分别建立服务端工程和客户端工程。 表1 2v i s u a lc + + 中a c e 库文件名 f i g 1 2a c el i b r a r yf i l en a m e s f o rv i s u a lc + + c o n f i g u r a t i o n f i l en a m e d l ld e b u g a c e d d l lr e l e a s ea c e s t a t i cl i b r a r yd e b u g a c e s d s t a t i cl i b r a r yr e l e a s e a c e s m f cd l ld e b u g a c e m f c d m f cd l lr e l e a s e a c e m f c 本课题中测试环境利用多台局域网p c 和v m w a r e 虚拟机软件实现，与此同时， 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 利用线程池技术在同一台p c 机上同时运行多个客户端线程也在一定程度上模仿 了现实生活中复杂多变的多接入网络环境。详细测试过程及结果将在下文中进行 介绍。 1 3 课题意义 随着计算机技术、通信网络技术、接入技术的迅速发展，多终端远程接入技 术已朝着中小型应用的方向发展，并具有巨大的市场潜力【4 】。目前，市场上现有的 多终端远程接入方案在开发及应用时通常具有以下弊端：价格昂贵、只有大中规 模以上的公司才有能力购买；对网络环境要求过高，不能很好地适应当前i n t e m e t 网络环境；二次开发过程繁琐，维护成本高。针对以上问题，该文致力于设计出 一套适用于中小型企业应用、具有大型网络服务性能、完全基于i n t e m e t 具有良好 移植性及维护性、方便易用的多终端远程接入服务系统框架，即基于a c e 的远程 接入服务框架。该框架产品集连接接入、连接管理、在线配置、数据处理、数据 传输等功能于一体，充分考虑到系统的高效性、移植性和扩展性，按照统一的程 序接口进行设计，面向复杂多变的多操作系统网络环境。 本课题主要研究了基于a c e 的远程接入服务系统的关键技术，在进行网络技 术比较和需求分析的基础上，分析了项目的可行性和必要性。在此基础上，设计 了基于a c e 的远程接入服务系统的网络拓扑结构和逻辑功能结构，重点设计并实 现了系统的连接管理、服务器配置与对外接口部分，并同时完成了服务器端与客 户端的设计和开发。 1 4 论文安排 本文研究了在多客户登录情况下基于a c e 的远程服务系统框架，并给出了相 关原理与核心部分的实现，理论分析和实验结果证实在一定的网络压力条件下采 用不同的底层配置方案能够保证其连接的并发性和实时性，较大地提高系统服务 的响应能力5 1 。 第1 章绪论 本论文共分为五章： 第一章：引言。概述本课题的研究背景和意义、课题来源和课题任务、作者 所做的工作以及论文组织结构；介绍a c e 相关技术，简要介绍了网络应用程序发 展现状，概述a c e 的框架结构、与传统网络框架进行比对提出基于r e a c t o r 的 反应器开发方式并对a c e 结构下的多终端远程接入服务模型作了简单分析。 第二章：基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统的需求和总体设计。首先 对多终端远程接入服务系统的需求进行了分析，然后对系统做了功能分析，最后 给出了系统的总体设计。 第三章：系统各模块的详细设计与实现。分服务器端和客户端两个方面，详 细阐述了该系统各模块的详细设计和实现。 第四章：以一个利用该a c e 多终端远程接入框架实现的实例，对该系统进行 讲解并提供系统测试运行及演示，并对演示效果做了说明。 最后，对论文内容进行总结，同时对本课题的研究前景作出展望。 基于a c e 架构的多终端远程接入服务系统研究 第2 章多终端远程接入服务系统的需求与总体设计 2 1 多终端远程接入服务系统概述 本系统采用c s 结构。客户端可以安装在p c 机上( 经过进一步开发后应可以 安装在便携式网络设备当中) ，主要完成远端对服务器发布信息的分析、处理以及 上传功能；服务器负责接收、处理和转发客户端上传的数据，管理连接的客户端 列表以及服务端的配置和管理等功能。为了尽可能的提升整个系统的运行性能， 客户端应该尽可能的瘦小；为了加强服务器端的安全性和高效性，需要尽可能地 降低服务器端的手工操作部分，让配置和操作尽量在服务器端完成，并能在线更 新服务器配置。此外，客户端还需要为使用人员提供u i 界面，以方便其查询操作。 图2 1 系统关系结构图 f i g 2 1s y s t e mc o n n e c t i o ns t r u c t u r ed i a g r a m 第2 章多终端远程接入服务系统的需求与总体设计 2 2 多终端远程接入服务系统的需求分析 2 2 1 系统服务器端需求分析 根据上节的描述将系统的服务器端划分为若干功能单元：网络通信功能、连接 管理功能、服务器配置功能、数据处理功能和数据显示功能。 各单元的基本功能描述如下： ( 1 ) 网络通信功能：该子模块中的开发重点主要包括可靠连接下网络传输模 式的设计与开发；数据传输协议的选择和使用；a c e 通信及i o 框架的选择和使 用等。其功能主要是负责接收客户端传送过来的待处理数据，并将待发送数据发 送至客户端；提供群发接口，可以提供点对多的基于安全连接的数据群发功能。 ( 2 ) 连接管理功能：该子模块的开发重点是为系统的中间层和上层提供全面、 可扩展的配置接口，方便系统和用户配置和管理系统。其功能主要是负责各个连 接的接入、注册等，并能根据预设的在线用户数和优先级排列对在线用户进行管 理。当在线用户数未达到预设的用户上限时，只要用户名和密码匹配，任意优先 级的用户可以登录本服务器；当在线用户数达到预设的用户上限时，低优先级的 用户无法登录本服务器，高优先级的用户可以