通信學論文-工作站與PC之間進程的實時通訊 .doc

通信學論文-工作站與PC之間進程的實時通訊摘要該文簡要介紹了SUN工作站與PC之間進行通訊的常用方法,著重論述了一種基于Socket編程,實現進程間直接實時通訊的方法,并舉例說明。隨著計算機的日益普及和應用領域的不斷擴展,人們對計算機性能的要求也越來越高,特別是在科學計算、圖形圖像處理、網絡工程、計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)以及軟件工程等領域。這些領域的要求對于一般的微型計算機來說是難以勝任的,而工作站的出現又恰好滿足了這些方面的需要。SUN工作站是工作站中的典型代表,由于它采用了RISC技術等一系列先進的技術和方法,使得其性能價格比遠遠超出傳統(tǒng)的微、小型計算機系統(tǒng),因而具有很高的市場占有率。另一方面,IBMPC及其兼容機在我國也相當普遍,它們在各行各業(yè)得到了廣泛的應用,擁有眾多的用戶和軟硬件產品。如何將SUN工作站與PC這兩者之間有機地結合起來,使它們各盡其長,就成了一個非?，F實的問題。比如在分布式應用系統(tǒng)中,由于PC擁有眾多像開關量和模擬量這樣的I/O接口板,因此可以用它作為工業(yè)控制現場中的下位機,完成現場數據的實時采集與相關的控制操作；而用SUN工作站作為上位機,進行總的數據處理和分析。在這樣的分布式應用系統(tǒng)中,SUN工作站與PC之間的通訊便是一個十分關鍵的問題。SUN工作站與PC之間的通訊可分為兩個方面:一是硬件連接,二是軟件編程。對于硬件連接,一般說來可有以下兩種作法,第一種是利用SUN工作站本身的RS-232/RS-423串口與PC的RS-232串口,進行串行異步通訊。這種方法最大的優(yōu)點是成本低,缺點是數據傳輸速度慢,數據的查錯和糾錯工作需由用戶自己完成,另外還需對硬件直接編程。第二種方法是利用SUN工作站本身配備的以太網接口,這時要求也為PC配上一塊網絡接口卡,兩者通過同軸電纜相連,構成以太網,從而實現它們之間的通訊。這種方法的優(yōu)點是數據傳輸速度快,非常適合對實時性要求較高的應用項目,再加上有系統(tǒng)軟件與編程工具軟件包的支持,因此編程工作相對來說也比較簡單。該方法的缺點是成本比第一種方法稍高一些。本文將著重介紹一下在第二種硬件連接方式下,即在以太網絡環(huán)境中,為了實現SUN工作站與PC之間的進程通訊,在軟件上需要做的一些工作。我們知道,SUN工作站采用了一種稱為NFS(NetworkFileSystem)的分布式文件系統(tǒng),該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是獨立于機型、操作系統(tǒng)以及網絡體系結構,實現了在異構環(huán)境下的文件共享。在NFS系統(tǒng)的支持下,文件存取對用戶透明,即用戶使用網絡上文件的方法與使用本地文件的方法完全一致。為了實現PC與SUN工作站之間的文件共享,我們還必須在PC上安裝一套稱為PC-NFS的軟件,該軟件由SUN公司提供。在安裝完該軟件之后,PC的用戶就可以像使用本地上的軟、硬盤那樣使用SUN工作站上的文件了。到此為止,由于有了SUNNFS和PC-NFS這兩個系統(tǒng)軟件的相互配合,已經可以完成SUN工作站與PC進程之間的通訊,其通訊方式是通過文件共享。但這種方法在實際應用中往往顯得速度不夠理想,而且由于需要依靠文件作媒介,因此在時間上和操作上造成的額外開銷較大。于是,我們有必要探索一種SUN工作站與PC之間的進程不通過文件共享,而是直接進行實時通訊的方法。作者通過一段時間的摸索與實踐,找到了一種可行的方案,現提出來供大家參考。這種實現進程間直接通訊方法的實質是在互連網域(InternetDomain)支持的TCP/IP協議下,進行基于Socket(套接字)系統(tǒng)調用的程序設計。Socket是網絡在傳輸層上提供給應用程序的接口,其目的主要是用來實現網絡上進程之間的通訊。下面我們就通過一個具體的實例來詳細說明這一方法。由于Socket程序設計通常都使用ClientServer(客戶服務器)的模型,因此我們在具體實現上也遵循這一原則,把SUN工作站作為Server,PC作為Client,兩者在程序設計上分工不同。在本例中,我們要完成的任務是在工作站上的進程與在PC上的進程之間進行雙向的數據傳輸,程序中分別各以一個字符串來代表實際要傳送的信息。由于Socket程序設計是一個較為復雜的問題,因此本文不作詳細論述,有關這方面的內容請讀者參考相應書籍(例如SUN公司的NetworkProgramming等)。我們在這里只把程序中需要注意的幾個問題向大家作一簡要說明。1.由于SUN工作站上的進程屬于Server方,因此它必須首先運行,等待來自PCClient方進程的連接請求；2.工作站上的進程運行之后,首先會在屏幕上顯示一個端口(Port)號。端口號是TCP/IP協議標識進程地址的一個組成部分,因此工作站上進程的端口號連同工作站的機器名稱(HostName)必須要送到PC上要與之進行通訊的那個進程,只有這樣,PC上的進程才知道自己將要與哪一個進程發(fā)生聯系。在本文給出的實例中采用了通過命令行參數傳遞信息的方法,當然也可以使用其它方法；3.在上述實例程序中,進程之間數據的傳輸使用了read()和write()函數,但這兩個函數在用于Socket時與用于文件時的實際操作并不完全一樣。由于網絡本身傳輸特性的限制,它們很可能在一次調用中不能讀出或寫入函數參數中要求的那么多數據量。因此為了完成類似于文件操作read()和write()函數同樣的功能,我們專門編寫了兩個新的函數readpkt()和writepkt(),分幾次讀入或寫出規(guī)定的字節(jié)數；4.工作站上執(zhí)行的程序只要在工作站上編譯和連接后即可投入運行,而在PC上運行的程序必須要有SUN公司提供的PC-NFSProgramersToolkit軟件包的支持,該軟件包提供了與Socket調用有關的所有函數。本文PC上的程序是用BorlandC+3.0編譯程序編譯的,此外,該軟件包也支持MicrosoftC語言和MicrosoftWindows下應用程序的編程。在生成可執(zhí)行代碼之后,即.EXE文件,就不再依賴該軟件包了,但仍要在PC-NFS系統(tǒng)支持下運行。以上就是SUN工作站與PC進程之間進行實時通訊的一種方法。當然,這里所說的“實時”也只是相對而言的,因為SunOS操作系統(tǒng)屬于UNIX操作系統(tǒng)這一大類,而UNIX操作系統(tǒng)本身是一個分時的操作系統(tǒng),不可能有絕對的實時。但本文討論的這種方法在實際項目中經過檢驗,已經可以滿足實時性的要求,為SUN工作站與PC之間進行高速的數據傳輸開辟了一條新路。最后需要說明的是,本文介紹的進程之間實時通訊的方法不僅適用于SUN工作站與PC之間,而且也適用于連接到該以太網絡上的所有機器,其中包括SUN工作站與SUN工作站之間進程的通訊,PC與PC之間進程的通訊以及它們之間的任意組合。SUN工作站(即Server方)程序:程序文件名:SUN.C執(zhí)行方法:SUN#include#include#include#include#include#defineDATA1234567890main()intsock,length；structsockaddr-inserver；intmsgsock；charbuf；intreadpkt(),writepkt()；sock=socket(AF-INET,SOCK-STREAM,0)；IF(SOCK0)perror(openingstreamsocket)；exit(1)；server.sin-family=AF-INET；server.sin-addr.s-addr=INADDR-ANY；server.sin-port=0；if(bind(sock,(structsockaddr*)&server,sizeofserver)0)perror(bindingstreamsocket)；exit(1)；length=sizeofserver；if(getsockname(sock,(structsockaddr*)&server,&length)0)perror(gettingsocketname)；exit(1)；printf(Socketport#%d,ntohs(server.sin-port)；listen(sock,5)；msgsock=accept(sock,(structsockaddr*)0,(int*)0)；if(msgsock=-1)perror(accept)；exit(1)；elsedobzero(buf,sizeofbuf)；if(readpkt(msgsock,buf,1024)0)perror(readingstreammessage)；break；prinft(%s,buf)；strcpy(buf,DATA)；if(writepkt(msgsock,buf,1024)0)perror(writingstreammessage)；break；while(1)；close(msgsock)；close(sock)；return0；intreadpkt(sock,buf,size)intsock；char*buf；intsize；intrest,readnum,count；count=0；rest=size-count；while(rest)readnum=read(sock,buf,rest)；if(readnum0)returnreadnum；rest-=readnum；buf+=readnum；return(size-rest)；intwritepkt(sock,buf,size)intsock；char*buf；intsize；intrest,writenum,count；count=0；rest=size-count；while(rest)writenumwrite(sock,buf,rest)；if(writenum0)returnwritenum；rest-=writenum；buf+=writenum；return(size-rest)；PC(即Client方)程序:程序文件名:PC.C執(zhí)行方法:PC#include#include#include#include#include#include#defineDA