CN105577468B - 一种机载网络服务的tcp连接处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种机载网络服务的TCP连接处理方法，包括以下步骤：1)建立TCP连接和消息收发模块；包括TCP监听连接、TCP连接建立和TCP消息收发的功能；2)建立TCP连接管理模块；提供对TCP连接管理表的管理功能；3)建立TCP连接监控模块；提供对TCP连接管理模块中创建的TCP连接管理表的监控，对于TCP连接空闲超时的连接和异常的连接进行处理。本发明提出了一种机载网络服务的TCP连接处理方法，用于在机载网络TCP服务系统，对来自外部的TCP连接进行消息处理和监控管理，确保TCP连接在机载嵌入式系统的可承载范围。
Description
技术领域
本发明属于计算机软件-系统领域，尤其涉及一种机载网络服务的TCP连接处理方法。
背景技术
随着信息技术在民用航空电子系统中的大量应用，为了向飞机使用者(如飞机运营商、飞行员、维护人员等)提供更多、更便利的服务，引入了由不同平台组成的、由以太网网络构建的机载网络服务系统，形成一个空地一体的开放的环境。ARINC821(AircraftNetwork Server System(NSS)Functional Definition)中定义了机载网络服务系统的具体功能，并且采用TCP协议作为数据传输的协议。机载网络应用程序采用TCP协议传输数据时，由于TCP是长连接，而且TCP连接数是有限的，如果不采取措施保护正常的TCP连接和处理长时间空闲的TCP连接，会造成TCP连接资源的浪费；如果恶意用户发起许多TCP连接，建立连接之后，长时间的不关闭连接，超出了TCP连接的最大数目，形成大量的僵尸TCP连接，将可能导致后续的正常应用的TCP连接不能建立，保证不了机载网络应用的正常工作。
解决机载网络服务的TCP长耗时空闲连接和僵尸连接是机载应用服务的重要问题之一。一种高性能的嵌入式系统的TCP消息处理方法，通过对机载网络服务的每一条TCP连接进行监控和管理，能够有效的解决长耗时空闲TCP连接和僵尸TCP连接，保证机载网络应用程序的正常工作。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种机载网络服务的TCP连接处理方法，用于在机载网络TCP服务系统，对来自外部的TCP连接进行消息处理和监控管理，确保TCP连接在机载嵌入式系统的可承载范围。
本发明的技术解决方案是：一种机载网络服务的TCP连接处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)建立TCP连接和消息收发模块；包括TCP监听连接、TCP连接建立和TCP消息收发的功能；
2)建立TCP连接管理模块；提供对TCP连接管理表的管理功能；
3)建立TCP连接监控模块；提供对TCP连接管理模块中创建的TCP连接管理表的监控，对于TCP连接空闲超时的连接和异常的连接进行处理。
上述步骤1)TCP连接建立和消息收发模块的流程是：
1.1)创建监听套接字ListenSock；创建成功，将监听套接字ListenSock赋值给TCPManNode的元素SockID，TCPManNode的元素SockType赋值为1，获取系统时间并且赋值给TCPManNode的元素ConnTime；
1.2)绑定监听套接字关联的IP地址和公开端口号，绑定成功；
1.3)开始监听监听套接字，监听成功，将步骤1.1)中TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount的值加1；
上述步骤1.3)之后还包括以下步骤：
1.4)循环执行步骤1.5)到1.11)；
1.5)清零类型是FD_SET的readSet，将TCPManTable中的TCPManNode的元素SockID加入到readSet集合；
1.6)调用select函数，以100ms时间来监听处理readSet中的SockID；
1.7)检查select返回值iSelRetValue，若返回值iSelRetValue大于0，说明有TCP事件发生，需处理TCP事件，跳转到步骤1.8)，否则跳转到步骤1.11)；
1.8)当iSelRetValue大于0时，循环执行步骤1.9)和1.10)；
1.9)若是监听套接字有事件发生，说明是由连接请求事件，需接收TCP连接，并且生成新的TCP连接套接字newTCPSock，将TCPManNode的SockID赋为newTCPSock；SockType赋为0；ConnTime赋为获取的当前系统的时间，将TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount值加1；iSelRetValue自减1；
1.10)循环处理TCPManTable的TableStorageNodeCount个数目的TCPManNode，只处理SockType类型是0的SockID；若SockID在readSet中，说明有消息接收，通过SockID接收消息，接收成功后，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastRecvTime和RecvDataSum，并且iSelRetValue自减1；
1.11)获取数据发送队列中的数据，根据数据头中的SockID来发送数据，发送成功时，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastSendTime和SendDataSum。
上述步骤3)TCP连接监控模块的处理流程是：
3.1)获取TCP连接管理表表头锁，成功执行步骤3.2)；
3.2)获取当前系统时间CurSysTime；
3.3)循环处理TCP连接管理表中已存储的TCPManNode，循环计数变量iIndex循环的次数是TCPManTable中的TableStorageNodeCount次，执行步骤3.4)—3.7)。
步骤3.3)之后包括以下步骤：
3.4)获取以iIndex为下标的TCPManTable中的TCPManNode，若获取的TCPManNode的SockType等于0，说明是普通连接，则执行步骤3.5)；
3.5)获取TCPManNode的Max<ConnTime,LeastRecvTime,LeastSendTime>中的最大值CptMaxTime；
3.6)计算CurSysTime与CptMaxTime的差值，赋值给TCPManNode的元素IdleTime；
3.7)如果TCPManTable中元素MaxIdleTime的值小于f中TCPManNode的元素IdleTime，说明此TCP连接已超出最大空闲时间，则关闭此TCPManNode的元素SockId对应的TCP连接，并且将此TCPManNode从TCPManTable中删除。
本发明具有的优点效果：
提高机载网络应用的可靠性：通过对机载网络应用的每一条TCP连接进行管理和监控，确保了TCP连接在可控制范围内，从而提高了机载网络应用的可靠性；
提高机载网络应用的可用性：通过对机载网络应用的长耗时空闲连接和僵尸连接的处理，保证了机载网络应用的正常工作。
方法的通用性：本方法可以运用于采用TCP协议的其他的应用软件对TCP连接监控管理方式。
本方法的设计针对机载网络服务系统的TCP长耗时空闲连接和僵尸连接的问题，通过设计对机载网络服务系统中每一条TCP连接进行监控和管理及记录每一条TCP连接的时间信息和数据信息，并且设计了TCP连接监控和管理的数据方式，从而确保机载网络服务在运行时能够对每一条TCP连接进行合理的监控和时间性能保证，也能为正常的网络应用提供可用的TCP连接，本方法同样可以适用于机载网络的其他采用TCP连接的网络应用，能够提高机载网络应用的可靠性和可用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的数据模型图；
图3TCP连接建立和消息接收模块(101)的处理流程图；
图4TCP连接监控模块处理流程图；
具体实施方式
1.架构组成
架构组成如图1所示，架构的内部组成包括：
(1)TCP连接建立和消息收发模块(简称TCP服务模块，101)：建立TCP监听连接、TCP连接建立和TCP消息收发的功能；
(2)TCP连接管理模块(简称TCP管理模块，102)：提供对TCP连接管理表的管理功能。
(3)TCP连接监控模块(简称TCP监控模块：103)：提供对102中创建的TCP连接表的监控，对于TCP连接空闲超时的连接和异常的连接进行处理。
2.数据模型
数据模型如表1、表2和图2所示，是102模块的TCP连接管理表的数据模型。
TCP连接管理表的特点是：根据SockID套接字号由小到大排序，便于TCP连接管理。
表1 TCP连接管理表表头
表2 TCP连接管理表表体节点(TCPManNode)
3.运行过程
本方法的具体运行过程为：
(1)TCP连接建立和消息收发模块(101)的运行过程：
a.创建监听套接字ListenSock；创建成功，将监听套接字ListenSock赋值给TCPManNode的元素SockID，TCPManNode的元素SockType赋值为1(监听)，获取系统时间并且赋值给TCPManNode的元素ConnTime；跳转到b。
b.绑定监听套接字关联的IP地址和公开端口号，绑定成功；跳转到c；
c.开始监听监听套接字，监听成功，将步骤a中TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount的值加1；跳转到d；
d.循环执行e到k；
e.清零类型是FD_SET的readSet，将TCPManTable中的TCPManNode的元素SockID加入到readSet集合；
f.调用select函数，以100ms时间来监听处理readSet中的SockID；
g.检查select返回值iSelRetValue，若返回值iSelRetValue大于0，说明有TCP事件发生，需处理TCP事件，跳转到h，否则跳转到k；
h.当iSelRetValue大于0时，循环执行步骤i和j；
i.若是监听套接字有事件发生，说明是由连接请求事件，需接收TCP连接，并且生成新的TCP连接套接字newTCPSock，将TCPManNode的SockID赋为newTCPSock；SockType赋为0；ConnTime赋为获取的当前系统的时间，将TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount值加1；iSelRetValue自减1；
j.循环处理TCPManTable的TableStorageNodeCount个数目的TCPManNode，只处理SockType类型是0的SockID；若SockID在readSet中，说明有消息接收，通过SockID接收消息，接收成功后，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastRecvTime和RecvDataSum，并且iSelRetValue自减1；
k.获取数据发送队列中的数据，根据数据头中的SockID来发送数据，发送成功时，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastSendTime和SendDataSum
(2)TCP连接监控模块(103)的运行过程：
a.获取TCP连接管理表表头锁，成功执行b；
b.获取当前系统时间CurSysTime；
c.循环处理TCP连接管理表中已存储的TCPManNode，循环计数变量iIndex循环的次数是TCPManTable中的TableStorageNodeCount次，执行d--g；
d.获取以iIndex为下标的TCPManTable中的TCPManNode，若获取的TCPManNode的SockType等于0，说明是普通连接，则执行e：
e.获取TCPManNode的Max<ConnTime,LeastRecvTime,LeastSendTime>中的最大值CptMaxTime；
f.计算CurSysTime与CptMaxTime的差值，赋值给TCPManNode的元素IdleTime；
g.如果TCPManTable中元素MaxIdleTime的值小于f中TCPManNode的元素IdleTime，说明此TCP连接已超出最大空闲时间，则关闭此TCPManNode的元素SockId对应的TCP连接，并且将此TCPManNode从TCPManTable中删除；
(3)模块处理流程
a.TCP连接建立和消息接收模块(101)的处理流程，见图1。
b.TCP连接监控模块处理流程，见图2：
在C919机载信息系统机载网络应用功能中，采用本方法来处理采用TCP协议的机载网络应用对TCP连接的监控和管理。
Claims (2)
1.一种机载网络服务的TCP连接处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)建立TCP连接和消息收发模块；包括TCP监听连接、TCP连接建立和TCP消息收发的功能；
2)建立TCP连接管理模块；提供对TCP连接管理表的管理功能；
3)建立TCP连接监控模块；提供对TCP连接管理模块中创建的TCP连接管理表的监控，对于TCP连接空闲超时的连接和异常的连接进行处理；
所述步骤1)TCP连接建立和消息收发模块的流程是：
1.1)创建监听套接字ListenSock；创建成功，将监听套接字ListenSock赋值给TCPManNode的元素SockID，TCPManNode的元素SockType赋值为1，获取系统时间并且赋值给TCPManNode的元素ConnTime；
1.2)绑定监听套接字关联的IP地址和公开端口号，绑定成功；
1.3)开始监听监听套接字，监听成功，将步骤1.1)中TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount的值加1；
1.4)循环执行步骤1.5)到1.11)；
1.5)清零类型是FD_SET的readSet，将TCPManTable中的TCPManNode的元素SockID加入到readSet集合；
1.6)调用select函数，以100ms时间来监听处理readSet中的SockID；
1.7)检查select返回值iSelRetValue，若返回值iSelRetValue大于0，说明有TCP事件发生，需处理TCP事件，跳转到步骤1.8)，否则跳转到步骤1.11)；
1.8)当iSelRetValue大于0时，循环执行步骤1.9)和1.10)；
1.9)若是监听套接字有事件发生，说明是有连接请求事件，需接收TCP连接，并且生成新的TCP连接套接字newTCPSock，将TCPManNode的SockID赋为newTCPSock；SockType赋为0；ConnTime赋为获取的当前系统的时间，将TCPManNode加入到TCPManTable，TCPManTable的元素TableStorageNodeCount值加1；iSelRetValue自减1；
1.10)循环处理TCPManTable的TableStorageNodeCount个数目的TCPManNode，只处理SockType类型是0的SockID；若SockID在readSet中，说明有消息接收，通过SockID接收消息，接收成功后，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastRecvTime和RecvDataSum，并且iSelRetValue自减1；
1.11)获取数据发送队列中的数据，根据数据头中的SockID来发送数据，发送成功时，更新此SockID在TCPManTable中对应的TCPManNode的LeastSendTime和SendDataSum。
2.根据权利要求1所述的机载网络服务的TCP连接处理方法，其特征在于：所述步骤3)TCP连接监控模块的处理流程是：
3.1)获取TCP连接管理表表头锁，成功执行步骤3.2)；
3.2)获取当前系统时间CurSysTime；
3.3)循环处理TCP连接管理表中已存储的TCPManNode，循环计数变量iIndex循环的次数是TCPManTable中的TableStorageNodeCount次，执行步骤3.4)—3.7)；
3.4)获取以iIndex为下标的TCPManTable中的TCPManNode，若获取的TCPManNode的SockType等于0，说明是普通连接，则执行步骤3.5)；
3.5)获取TCPManNode的Max<ConnTime,LeastRecvTime,LeastSendTime>中的最大值CptMaxTime；
3.6)计算CurSysTime与CptMaxTime的差值，赋值给TCPManNode的元素IdleTime；
3.7)如果TCPManTable中元素MaxIdleTime的值小于3.6)中TCPManNode的元素IdleTime，说明此TCP连接已超出最大空闲时间，则关闭此TCPManNode的元素SockID对应的TCP连接，并且将此TCPManNode从TCPManTable中删除。
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