CN105049481B - 一种支持多异构系统智能交互的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持多异构系统智能交互的方法，主要涉及服务器端和客户端。其中，服务器端一方面用于提供客户端与应用系统之间的代理信息；另一方面主要负责对客户端数据的接收、转发及处理结果的反馈。客户端则负责应用系统数据的采集和应用请求的转发。在服务器端和各客户端的协同工作下实现多个应用系统点到点之间快速、可靠的信息交互，以此实现分散系统的基于信息交互的有效集成，实现信息流在企业生产经营各个环节的有效流转。

Description

一种支持多异构系统智能交互的方法

技术领域

本发明涉及一种支持多异构系统智能交互的方法，属于通信和智能制造技术领域。

背景技术

随着工业4.0的到来，以软件和网络化为核心的“智能制造”要求制造企业全面提高现有的信息化建设水平，通过信息网络技术的广泛深入应用，实时感知、采集、监控企业生产运营各个环节产生的大量数据，通过构建“数字化企业平台”，实现从车间到企业管理层的双向信息流延伸和数据的协同优化，提高制造企业的生产力和生产灵活性。

为了在未来长期保持竞争优势，大部分制造企业已部分实现了信息化建设，在其产品设计及制造过程的诸多环节上卓有成效地采用了各种信息化系统，但环节效率的提升与企业整体效率的提升是非线性关系，企业生产和运营的每一个环节中可能存在的“信息断层”、“信息孤岛”等问题都会成为企业发展的巨大障碍。此外，受技术发展、企业规划等因素的影响，制造企业在不同时期部署的由不同软件供应商提供的应用系统更导致了应用系统间信息交互鸿沟的存在。伴随应用系统数量级的不断增长，系统间信息交互通道的缺失或业务流程的不连贯势必将进一步加剧“信息孤岛”问题。

目前，在基于数据通信来实现分散系统的集成技术方面一般都会采用远程过程调用方式、分布式共享方式、以及发布/订阅方式等交互方式。但随着应用需求的推动，上述方式都存在着各自的应用局限性：1，远程过程调用RPC方式采用C/S模式实现两两系统之间的通讯，客户系统通过网络将远程调用所需要的参数发往远程服务器，远程服务器接收到消息后调用相应过程并通过网络将结果发回给客户系统。在异构环境中，不同的机器使用不同的数据表示，因此RPC还需要对每一种数据类型都建立相应的可转换映射，在大数据量情况下其数据传输效率低。2，分布式共享方式通过不同的共享载体实现系统之间的数据交互，典型的有文件共享服务器方式和数据库共享数据方式。文件共享服务器方式适用于批量处理数据，但不太适合应用于制造过程管理之类的实时业务，且文件服务器的使用存在文件被篡改、删除或泄密的风险；数据库共享数据方式相较前者而言其数据交互相对简单，但数据库连接池是有限的，随着交互系统的增加将可能导致无可用的数据库连接。3，Message方式下，系统A将消息发送到消息中间件，若系统B订阅系统A发送的消息，则将该消息推送给系统B。这种交互方式比较灵活，可以实现同步/异步通讯，但Message方式的通讯效率完全依赖于消息中间件的性能。随着接入中间件系统数量的增加，消息中间件需要不断增加硬件或软件资源以确保通讯效率，否则在大数据量的情况下，消息可能会产生积压，导致消息延迟、丢失甚至消息中间件的崩溃。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中存在的问题与不足，提出了一种支持多异构系统智能交互的方法，在保证各个系统安全性的前提下，打通原本孤立的系统，实现不同层级、不同系统之间的双向信息流交互问题，提供面向制造企业工业4.0发展的必要基础设施。

技术方案：制造企业在其产品的设计和制造管理过程中使用了诸如计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、企业资源计划ERP、制造执行系统MES等多种信息化系统，这些用于不同环节实现不同功能的信息化系统统称为应用系统。这些应用系统由于采用不同的技术架构、或者由不同的软件开发商提供等原因，系统间的信息交互存在障碍或存在安全隐患。

为快速、灵活地实现信息流在各个系统之间的有效交互，本发明提出了一种支持多异构系统智能交互的方法，包括客户端和服务器端两部分。客户端负责数据的采集和应用请求的转发；服务器端实现对客户端数据的接收、客户端提交请求的转发以及处理结果的反馈。在服务器端与各客户端协同工作下，确保系统间数据交互的实时性和可靠性。该方法具体包括如下步骤：

步骤1，服务器端完成对于客户端的配置工作。服务器端在完成企业各个应用系统有关信息规范的设置后，配置客户端与上述应用系统之间的代理关系，封装为基础信息包供客户端启动后下载。

上述应用系统有关的信息规范指的是应用系统应用流程环节信息、应用系统能够提供哪类信息、应用系统需要哪类信息等信息的设置。由于制造企业产品的设计及制造过程均遵循一定的流程，对于各个环节使用应用系统有关信息规范的配置能够明确各个系统之间的信息流转问题。此外，在市场需求和产品生产流程发生变化时，企业通过调整客户端与应用系统之间的代理关系能够实现系统间信息交互的快速调整，灵活适应不同的制造过程管理需求。

步骤2，客户端启动后从服务器端处下载配置文件，即基础信息包，并完成对基础信息包的解析，获取其代理的应用系统及关联客户端的相关信息，包括：①代理的应用系统的IP、监听端口等连接信息；②代理的应用系统所需和提供的有关信息规范；③其他关联客户端的IP、监听端口及启用状态等信息；该基础信息包可用于后续步骤中连接身份合法性的验证。此外，客户端在启动后需要定期向服务器端发送心跳请求，作为客户端是否正常活动的判定标识。

步骤3，应用系统启动后即发起到客户端的长连接请求，客户端根据其连接身份合法性的验证结果响应该连接请求，并可以为合法的连接请求创建一个消息队列。该长连接仅用于接收推送给系统自身的消息，并仅在客户端主动向服务器端提交连接结束请求并得到响应后才断开。

步骤4，应用系统启动后需要主动向服务器端或者其他应用系统发送消息时，需要重新发起到客户端的连接请求，客户端根据其连接身份合法性的验证结果响应该连接请求，通知应用系统可以开始执行通信任务。该连接仅用于消息的发送，并可以在任务完成之后即断开连接。

步骤5，客户端在接收到消息后，解析消息并根据消息的目标地址选择相应的处理方式，执行步骤5.1，或者步骤5.2，或者步骤5.3。

步骤5.1，消息的目标地址为客户端自身，则在完成消息接收后向对应的应用系统发送一个对应的应答消息；

步骤5.2，消息的目标地址为服务器端，客户端则在接收完全部消息后，将接收到的多个消息包根据目标地址拼装成命令向服务器端转发；服务器端获取并解析该消息，并向客户端发送相应的应答消息，客户端将该应答消息通过步骤3所建立的长连接推送至应用系统。

步骤5.3，消息的目标地址为其他应用系统，则依据基础信息包中的信息建立到目标应用系统的通信路径，具体包括如下步骤：

步骤5.3.1，源应用系统的代理客户端在基础信息包中查找目标应用系统所属客户端的地址，发起到目标客户端的连接；

步骤5.3.2，目标客户端响应该连接请求，源客户端将消息进行拼装后通过该连接发送到目标客户端；

步骤5.3.3，目标客户端获取该消息，并将解析后的消息添加到目标应用系统所属消息队列中，并通过步骤3所建立的长连接将该消息推送至目标应用系统。

通过上述步骤，即能实现各个应用系统之间的自主互联的点到点通信，即使当服务器端服务不可用时，也不影响应用系统A与应用系统B的信息交互，而且通过客户端与应用系统之间的多级代理关系，能够实现业务之间的隔离，确保应用系统的安全性。

但随着应用系统数量级的不断增长，配置的复杂度也随之增大。为了提高对复杂网络环境的适应性，降低人工配置客户端与应用系统之间的代理关系可能存在失误造成的影响，根据各个应用系统有关的信息规范，如应用系统在制造过程中的连接关系、应用系统提供/所需信息点等，也可以采用自决策策略建立点到点的通讯路径完成通信任务。根据所属局域网、跳数、通信带宽、客户端代理连接数等参数，应用系统可寻找其最优的客户端形成基于代理客户端的点到点通讯路径。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的一种支持多异构系统智能交互的方法更能够适应制造企业大数量交互情况下应用系统之间基于数据通信的有效集成，为企业提供了一种快速应对不同制造过程管理需求的信息交互实现方式。代理客户端从服务器端获取代理配置文件后即可实现应用系统之间的自主互联，能够有效规避单点故障问题，并在不额外增加中间交换设备成本的基础上实现了点到点的通信，事件响应速度及交互实时性得到可靠保障。此外，通过建立客户端与应用系统之间的多级代理关系既能保证一定的业务隔离性，又能够很好的适应复杂的网络环境，实现不同区域、不同企业以及企业生产运营各个环节的衔接与数据协同优化。

附图说明

图1为本发明实施例所形成的整体拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例中应用系统与服务器端的信息交互处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

工业4.0发展下现实与虚拟交互性的不断加强，产品制造各个阶段的无缝衔接以及数据的自由流通是制造企业实现工业4.0的必要条件。为此，针对Message方式、共享服务器等交互方式存在的应用局限性，本发明提出了一种支持多异构系统智能交互的方法，实现应用系统之间的自主互联以及可靠的点到点通信。

支持多异构系统智能交互的方法主要涉及服务器端和客户端。其中，服务器端一方面用于提供客户端与应用系统之间的代理信息；另一方面主要负责对客户端数据的接收、转发及处理结果的反馈。客户端则负责应用系统数据的采集和应用请求的转发。在服务器端和客户端的协同工作下实现多个应用系统之间快速、可靠的信息交互，以此实现分散系统的有效集成，实现信息流在企业生产经营各个环节的有效流通。

支持多异构系统智能交互的方法具体包括如下步骤：

步骤1，服务器端完成对于客户端的配置任务。服务器端首先需要完成对于企业各应用系统有关信息规范的配置任务，以明确各个系统之间的信息流转问题；其次，服务器端需要完成客户端与上述各应用系统之间代理关系的配置，并将其封装为基础信息包供客户端启动后下载。

如附图1中配置形成的客户端Client1代理App1和App2、Client2代理App3、Client3代理App4的代理关系。通过服务端完成的客户端配置，能够快速实现各客户端与应用系统之间代理关系的快速调整，以适应不同的制造过程管理需求。

如附图1所示，当应用App2的代理客户端由原先的Client1变更为Client2时，App1与App2之间的通讯路径即相应由“App1-Client1-App2”自动变更为“App1-Client1-Client2-App2”。

步骤2，客户端启动后从服务器端处获取配置文件，即基础信息包，并完成对基础信息包的解析，获取其代理的应用系统及关联客户端的相关信息，包括：①代理的应用系统的IP、监听端口等连接信息；②代理的应用系统所需和提供的有关信息规范；③其他关联客户端的IP、监听端口及启用状态等信息；该基础信息包可用于后续步骤中连接身份合法性的验证。此外，客户端在启动后需要定期向服务器端发送心跳请求，作为客户端是否正常活动的判定标识。

步骤3，应用系统启动后均需建立并保持与其代理客户端的长连接关系，用于接收其他应用系统或服务器端推送的消息，并仅在应用系统主动向服务器端发送连接结束请求后断开；

以附图1中所示应用系统App1与其代理客户端的长连接关系建立为例，上述步骤3具体操作包括：

步骤3.1，应用系统App1启动后发起到Client1的长连接请求；

步骤3.2，Client1获取到App1的连接请求后，根据最新的基础信息包验证其连接合法性；连接身份合法则执行步骤3.3和步骤3.4；连接身份不合法则执行步骤3.5；

步骤3.3，Cleint1为App1的长连接请求创建一个消息队列；一个连接对应一个线程，在消息队列为空的状态下，该长连接线程可以保持阻塞状态，直至有消息被添加到消息队列中时被唤醒；

步骤3.4，Client1向App1发送长连接建立成功的应答消息；

步骤3.5，Client 1向App1发送携带连接失败原因的应答消息，App1解析该消息并重新发起到相应客户端的长连接请求。

步骤4，应用系统启动后，需要主动向服务器端或者其他应用系统发送消息时，需要重新创建与其代理客户端之间的连接关系；该连接仅用于应用系统消息的发送，并可以在执行完消息发送任务后结束其生命周期；

步骤5，客户端在接收到消息后，解析消息并根据消息的目标地址选择相应的处理方式；如果消息的目标地址为客户端自身则反馈相应的应答消息；反之若为服务器端或者其他应用系统，则对消息进行拼装并根据目标地址进行转发。

以附图1中所示代理关系为例，客户端在启动后执行上述步骤2获取最新的代理关系，各个应用App在启动后执行上述步骤3建立与相应客户端之间的长连接关系。

当App1需要向App3发送消息时，即消息方向“App1→App3”，其具体包括如下步骤：

步骤①App1向Client1发起连接请求；

步骤②Client1根据基础信息包验证App1连接请求合法，响应App1的连接请求，向App1发送连接成功的应答消息；

步骤③App1在接收到Client1发送的应答消息后开始执行消息发送任务；

步骤④ Client 1在获取到App1发送的部分消息后，解析消息中所携带的目标地址信息，并在基础信息包中查找App3所属客户端地址，即Clent2的地址；

步骤⑤Client1发起到目标客户端Client2的连接请求；Client2响应该请求并与之建立连接关系；

步骤⑥ Client 1将App1发送的消息拼装成命令并转发至Client 2；

步骤⑦ Client 2获取该命令后，解析并将其添加到App3所属消息队列中；

步骤⑧App3与Client 2之间在步骤3建立的长连接线程被唤醒，从其所属消息队列中获取消息并推送至目标App3。

当App1需要向服务器端请求同步信息，如订单同步信息时，其在执行完上述步骤①至步骤④后，其处理流程如图2所示。Client 1在获取该消息后，将其拼装成命令转发给服务器端；服务器端在获取到该命令后向Client 1发送相应的应答消息，该应答消息中携带有App1请求获取的订单同步信息；Client 1获取并解析该应答消息，查找其为App1长连接所创建的消息队列，将解析到的消息添加到消息队列中，通过该长连接将该消息推送至App1。

通过上述步骤，应用系统之间既能够在代理客户端基础上实现自主互联的点到点通信，并通过各客户端与应用系统之间代理关系的调整简单、有效的实现市场需求和生产流程变化对应用系统之间信息交互的调整。

同时，为了提高对复杂网络环境的适应性，降低由于应用系统数量级不断增长情况下人工执行客户端配置可能存在失误造成的影响，在本发明方法中，根据应用系统有关的信息规范，如应用系统管辖环节在产品的整个制造流程中所处的位置及前后关联环节信息、应用系统所能提供的信息、应用系统所需其他系统提供的信息等，步骤1也可以采用自决策策略建立点到点之间的通讯路径。

如附图1中，当App1需要向App4发送消息时，首先需要解析消息源App1与消息目标地址App4是否处于同一局域网范围；根据解析结果进行转发节点的选择。

①如果App1与App4处于同一局域网范围，则优先选择跳数少、带宽高的客户端为代理建立通讯路径执行方法中的后续步骤完成两者之间的通信任务，如可建立“App1-Client 1—Client 3—App4”的通讯路径；

②如果App1与App4处于不同的局域网范围，则首先寻找消息源App1以及消息目标App4各自所属网段内能够与外网通信的特殊客户端，再根据跳数、通信带宽、客户端代理连接数等参数择优选择客户端形成基于特殊客户端的通讯路径，执行后续步骤完成两者之间的通讯任务。

Claims (3)

1.一种支持多异构系统智能交互的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

步骤1，服务器端完成对于客户端的配置任务；服务器端完成企业各个应用系统有关信息规范的设置后，配置客户端与上述应用系统之间的代理关系，将客户端与各应用系统之间的代理关系封装为基础信息包存储在服务器端供客户端启动后下载；

步骤2，客户端启动后从服务器端处下载配置文件，即基础信息包，并完成对基础信息包的解析，获取其代理的应用系统及关联客户端的相关信息，包括：①代理的应用系统的IP、监听端口信息；②代理的应用系统所需和提供的有关信息规范；③其他关联客户端的IP、监听端口及启用状态信息；

步骤3，应用系统启动后即发起到客户端的长连接请求，客户端根据其连接身份合法性的验证结果响应该连接请求，并为合法的连接请求创建一个消息队列；该长连接仅用于接收推送给应用系统自身的消息，并仅在客户端主动向服务器端提交连接结束请求并得到响应后才断开；

步骤4，应用系统启动后需要主动向服务器端或者其他应用系统发送消息时，需要重新发起到客户端的连接请求，客户端根据其连接身份合法性的验证结果响应该连接请求，通知应用系统可以开始执行通信任务；该连接仅用于消息的发送，并在任务完成之后即断开连接；

步骤5，客户端在接收到消息后，解析消息并根据消息的目标地址选择相应的处理方式：如果消息的目标地址为客户端自身则反馈相应的应答消息；若为服务器端或者其他应用系统，则对消息进行拼装并根据目标地址进行转发；

客户端在接收到消息后，解析消息并根据消息的目标地址选择相应的处理方式：

消息的目标地址为客户端自身，则在完成消息接收后向对应的应用系统发送一个对应的应答消息；

消息的目标地址为服务器端，客户端则在接收完全部消息后对消息进行拼装并向服务器端转发；服务器端获取并解析该消息，并向客户端发送相应的应答消息，客户端将该应答消息通过建立的长连接推送至应用系统；

消息的目标地址为其他应用系统，则依据基础信息包中的信息建立到目标应用系统的通信路径，具体包括如下步骤：

步骤5.3.1，源应用系统的代理客户端在基础信息包中查找目标应用系统所属客户端的地址，发起到目标客户端的连接；

步骤5.3.2，目标客户端响应该连接请求，源客户端将消息进行拼装后通过该连接发送到目标客户端；

步骤5.3.3，目标客户端获取该消息，并将解析后的消息添加到目标应用系统所属消息队列中，并通过建立的长连接将该消息推送至目标应用系统。

2.如权利要求1所述的支持多异构系统智能交互的方法，其特征在于：基础信息包用于后续步骤中连接身份合法性的验证；客户端在启动后需要定期向服务器端发送心跳请求，作为客户端是否正常活动的判定标识。

3.如权利要求1所述的支持多异构系统智能交互的方法，其特征在于：根据各个应用系统有关的信息规范，也能采用自决策策略建立点到点的通讯路径完成通信任务。