通信學(xué)論文-工作站與PC之間進(jìn)程的實(shí)時(shí)通訊摘要該文簡(jiǎn)要介紹了SUN工作站與PC之間進(jìn)行通訊的常用方法,著重論述了一種基于Socket編程,實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間直接實(shí)時(shí)通訊的方法,并舉例說明。隨著計(jì)算機(jī)的日益普及和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,人們對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求也越來越高,特別是在科學(xué)計(jì)算、圖形圖像處理、網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)以及軟件工程等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的要求對(duì)于一般的微型計(jì)算機(jī)來說是難以勝任的,而工作站的出現(xiàn)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(shù)等一系列先進(jìn)的技術(shù)和方法,使得其性能價(jià)格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的微、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),因而具有很高的市場(chǎng)占有率。另一方面,IBMPC及其兼容機(jī)在我國(guó)也相當(dāng)普遍,它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,擁有眾多的用戶和軟硬件產(chǎn)品。如何將SUN工作站與PC這兩者之間有機(jī)地結(jié)合起來,使它們各盡其長(zhǎng),就成了一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問題。比如在分布式應(yīng)用系統(tǒng)中,由于PC擁有眾多像開關(guān)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(xiàn)場(chǎng)中的下位機(jī),完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與相關(guān)的控制操作；而用SUN工作站作為上位機(jī),進(jìn)行總的數(shù)據(jù)處理和分析。在這樣的分布式應(yīng)用系統(tǒng)中,SUN工作站與PC之間的通訊便是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題。SUN工作站與PC之間的通訊可分為兩個(gè)方面:一是硬件連接,二是軟件編程。對(duì)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(jìn)行串行異步通訊。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低,缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度慢,數(shù)據(jù)的查錯(cuò)和糾錯(cuò)工作需由用戶自己完成,另外還需對(duì)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(wǎng)接口,這時(shí)要求也為PC配上一塊網(wǎng)絡(luò)接口卡,兩者通過同軸電纜相連,構(gòu)成以太網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)它們之間的通訊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度快,非常適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用項(xiàng)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(duì)來說也比較簡(jiǎn)單。該方法的缺點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,為了實(shí)現(xiàn)SUN工作站與PC之間的進(jìn)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(diǎn)是獨(dú)立于機(jī)型、操作系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了在異構(gòu)環(huán)境下的文件共享。在NFS系統(tǒng)的支持下,文件存取對(duì)用戶透明,即用戶使用網(wǎng)絡(luò)上文件的方法與使用本地文件的方法完全一致。為了實(shí)現(xiàn)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(gè)系統(tǒng)軟件的相互配合,已經(jīng)可以完成SUN工作站與PC進(jìn)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(shí)際應(yīng)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(shí)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(jìn)程不通過文件共享,而是直接進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊的方法。作者通過一段時(shí)間的摸索與實(shí)踐,找到了一種可行的方案,現(xiàn)提出來供大家參考。這種實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間直接通訊方法的實(shí)質(zhì)是在互連網(wǎng)域(InternetDomain)支持的TCP/IP協(xié)議下,進(jìn)行基于Socket(套接字)系統(tǒng)調(diào)用的程序設(shè)計(jì)。Socket是網(wǎng)絡(luò)在傳輸層上提供給應(yīng)用程序的接口,其目的主要是用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程之間的通訊。下面我們就通過一個(gè)具體的實(shí)例來詳細(xì)說明這一方法。由于Socket程序設(shè)計(jì)通常都使用ClientServer(客戶服務(wù)器)的模型,因此我們?cè)诰唧w實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)上分工不同。在本例中,我們要完成的任務(wù)是在工作站上的進(jìn)程與在PC上的進(jìn)程之間進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸,程序中分別各以一個(gè)字符串來代表實(shí)際要傳送的信息。由于Socket程序設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的問題,因此本文不作詳細(xì)論述,有關(guān)這方面的內(nèi)容請(qǐng)讀者參考相應(yīng)書籍(例如SUN公司的NetworkProgramming等)。我們?cè)谶@里只把程序中需要注意的幾個(gè)問題向大家作一簡(jiǎn)要說明。1.由于SUN工作站上的進(jìn)程屬于Server方,因此它必須首先運(yùn)行,等待來自PCClient方進(jìn)程的連接請(qǐng)求；2.工作站上的進(jìn)程運(yùn)行之后,首先會(huì)在屏幕上顯示一個(gè)端口(Port)號(hào)。端口號(hào)是TCP/IP協(xié)議標(biāo)識(shí)進(jìn)程地址的一個(gè)組成部分,因此工作站上進(jìn)程的端口號(hào)連同工作站的機(jī)器名稱(HostName)必須要送到PC上要與之進(jìn)行通訊的那個(gè)進(jìn)程,只有這樣,PC上的進(jìn)程才知道自己將要與哪一個(gè)進(jìn)程發(fā)生聯(lián)系。在本文給出的實(shí)例中采用了通過命令行參數(shù)傳遞信息的方法,當(dāng)然也可以使用其它方法；3.在上述實(shí)例程序中,進(jìn)程之間數(shù)據(jù)的傳輸使用了read()和write()函數(shù),但這兩個(gè)函數(shù)在用于Socket時(shí)與用于文件時(shí)的實(shí)際操作并不完全一樣。由于網(wǎng)絡(luò)本身傳輸特性的限制,它們很可能在一次調(diào)用中不能讀出或?qū)懭牒瘮?shù)參數(shù)中要求的那么多數(shù)據(jù)量。因此為了完成類似于文件操作read()和write()函數(shù)同樣的功能,我們專門編寫了兩個(gè)新的函數(shù)readpkt()和writepkt(),分幾次讀入或?qū)懗鲆?guī)定的字節(jié)數(shù)；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(yùn)行,而在PC上運(yùn)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(diào)用有關(guān)的所有函數(shù)。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(yīng)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(yùn)行。以上就是SUN工作站與PC進(jìn)程之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊的一種方法。當(dāng)然,這里所說的“實(shí)時(shí)”也只是相對(duì)而言的,因?yàn)镾unOS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(gè)分時(shí)的操作系統(tǒng),不可能有絕對(duì)的實(shí)時(shí)。但本文討論的這種方法在實(shí)際項(xiàng)目中經(jīng)過檢驗(yàn),已經(jīng)可以滿足實(shí)時(shí)性的要求,為SUN工作站與PC之間進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸開辟了一條新路。最后需要說明的是,本文介紹的進(jìn)程之間實(shí)時(shí)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(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器,其中包括SUN工作站與SUN工作站之間進(jìn)程的通訊,PC與PC之間進(jìn)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