VxWorks下基于緩沖隊列的網(wǎng)絡(luò )通信

實(shí)驗時(shí)，以一臺普通 PC機作為上位機服務(wù)器，采樣節點(diǎn)和服務(wù)器之間通過(guò)一個(gè)百兆的交換機相連。采樣節點(diǎn)的所有采集通道全開(kāi)，均設為最大采樣率，服務(wù)器每隔 5秒鐘查詢(xún)一次節點(diǎn)狀態(tài)，此時(shí)數據傳輸率約為 65Mbit/s，系統連續運行 8小時(shí)。實(shí)驗結果顯示服務(wù)器收到的數據包數目和采樣節點(diǎn)發(fā)送的數據包數目相同，數據傳輸丟失率為 0.0%。

4網(wǎng)絡(luò )監測原理

當網(wǎng)絡(luò )發(fā)生中斷時(shí)，系統軟件應該能夠盡快發(fā)現網(wǎng)絡(luò )故障，并在網(wǎng)絡(luò )恢復后仍可正常運行，因此軟件應該具備網(wǎng)絡(luò )監控功能，實(shí)時(shí)監測網(wǎng)絡(luò )的連通性。監測網(wǎng)絡(luò )連通性的一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方法就是通過(guò)服務(wù)器向采樣節點(diǎn)不間斷發(fā)送 ICMP(Internet控制消息協(xié)議 )包，如果能收到回應則證明網(wǎng)絡(luò )連通，反之則表示網(wǎng)絡(luò )中斷。此法雖然簡(jiǎn)單，但是當節點(diǎn)比較多時(shí)，大量的 ICMP數據包會(huì )占用 CPU資源，降低服務(wù)器的效率，故此法不可行。圖 4是我們設計的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )監控原理圖。

為避免影響到數據的實(shí)時(shí)傳輸，通信雙方各建立兩個(gè) socket端口，一個(gè)作為數據通道專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳遞數據信息，另一個(gè)用作監控通道，傳遞應答信號，監測網(wǎng)絡(luò )的連通性；監控通道負責管理和維護數據通道。節點(diǎn)和服務(wù)器端運行的監控任務(wù)都是無(wú)限循環(huán)任務(wù)，每若干秒運行一次。在每一個(gè)循環(huán)周期內，采樣節點(diǎn)都會(huì )向服務(wù)器發(fā)起一次連接，服務(wù)器端收到采樣節點(diǎn)的連接請求后，和其建立連接，然后向其發(fā)送信號指令。采樣節點(diǎn)收到信號指令后，向服務(wù)器發(fā)送應答信號，服務(wù)器若能在 T_wait時(shí)間內收到應答信號，則判定網(wǎng)絡(luò )通暢，否則認為網(wǎng)絡(luò )中斷。如果某時(shí)刻網(wǎng)絡(luò )出現斷線(xiàn)，那么重新建立連接后，服務(wù)器會(huì )向采樣節點(diǎn)發(fā)送重新連接指令，采樣節點(diǎn)收到重新連接指令后，會(huì )關(guān)閉原有的數據傳輸 socket，重新和服務(wù)器建立數據傳輸通道。

實(shí)驗時(shí)，通過(guò)插拔網(wǎng)線(xiàn)模擬網(wǎng)絡(luò )的連通和斷線(xiàn)。結果表明，在系統進(jìn)行數據傳輸時(shí)拔掉網(wǎng)線(xiàn)，若在 20秒內再接上，由于采樣節點(diǎn)具有一定的緩存能力，數據不會(huì )丟失，網(wǎng)絡(luò )仍可正常工作；若拔掉網(wǎng)線(xiàn)，超過(guò) 20秒之后再接上網(wǎng)線(xiàn)，采樣節點(diǎn)和服務(wù)器之間會(huì )重新建立連接，網(wǎng)絡(luò )仍可正常工作，但由于緩存隊列溢出，數據會(huì )發(fā)生丟失；若拔掉網(wǎng)線(xiàn)超過(guò) 30分鐘，采樣節點(diǎn)會(huì )判定網(wǎng)絡(luò )中斷、記錄故障并自動(dòng)關(guān)閉系統，插上網(wǎng)線(xiàn)后，服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )遠程啟動(dòng)采樣節點(diǎn)，系統繼續正常工作。

5總結

利用 VxWorks對多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò )的良好支持，本文提出了一種基于緩沖隊列的帶網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監測功能的網(wǎng)絡(luò )通信模式，目前已經(jīng)在我們開(kāi)發(fā)的分布式監控系統中得到應用。該網(wǎng)絡(luò )通信模式使系統能夠應付一定的網(wǎng)絡(luò )故障，提高了系統的可靠性。該模式還可以方便地應用到其它嵌入式網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)中，具有廣泛的應用前景。本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：本文提出的這種基于緩沖隊列的帶網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監測功能的網(wǎng)絡(luò )通信模式，充分地利用了 VxWorks對多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò )的良好支持，消息隊列不僅同步任務(wù)，還可作為緩存隊列用來(lái)緩存數據，使系統能夠應付一定的網(wǎng)絡(luò )波動(dòng)；監控任務(wù)的工作模式使系統能夠快速發(fā)現網(wǎng)絡(luò )故障并做出響應，待網(wǎng)絡(luò )故障排除后仍可正常運行。