CN106899657B - 一种面向gps移动目标定位追踪系统的高并发接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法，包括终端接收模块，负载分配模块，数据并发处理模块，数据库连接模块，数据库模块；终端接收模块负责监听定位终端发送的连接请求；负载分配模块负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量；数据并发处理模块负责解析定位终端发送的原始报文信息；数据库连接模块负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率；数据库模块负责模块化储存定位终端对应的用户信息和终端位置信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障。本发明可并发接入市场上的定位终端，只要将定位装置连接系统，便可以每台大于600Kbps的速率，实现总量为200万台的规模接入。

Description

一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法

技术领域

本发明涉及GPS定位技术以及计算机网络通信领域，尤其是一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法。

背景技术

GPS定位系统，最初只是运用于军事领域，如今在人们生活的许多领域都有所应用，与GPS定位技术相关的位置服务已经广泛应用于人们的生活。目前电动车已经成为人们日常出行的重要交通工具，由于电动车方便快捷、环保节能等优点，中国的电动车数量越来越多，但是随着电动车的普及，电动车的失窃问题在许多地区比较严重，电动车被盗这一项安全问题一直困扰着消费者和生产商；利用GPS定位技术来解决电动车防盗问题是一个有效的解决办法。同时随着儿童走失问题日益严重，基于GPS定位技术的儿童手表逐渐走进了市场，它可以让家长了解孩子的日常行动轨迹，对孩子起到监护的作用；同样，对一些智障人士、宠物等的监管，基于GPS定位技术也是一个相当有效的解决方案。由此可见，GPS定位技术已经融入到人们生活的方方面面。

专利申请201510686080.5一种兼容多终端接入的电动车定位追盗系统及其方法，包括前置接收模块、前置发送模块、数据中心模块、路由中心模块、业务中心模块、数据库模块，提供一种电动车自动追盗导航系统，主要用于兼容市场上各种型号定位终端，能够使得车主及时了解被追踪车辆的地理位置信息，以及获取被追踪车辆的导航路径；当车辆被盗时，直观的屏幕显示能够实时指导车主快速地跟踪并找到被盗车辆。但是该发明对GPS终端没有实现高并发处理，不适合大规模应用。

专利申请201510213748.4定位系统，包括用于发送定位信息的GPS定位器、用于发送地图坐标的管理中心、及用于接收地图像素坐标的分机；GPS定位器包括GPS接收模块、GSM发送模块，GPS接收模块用于获取定位数据，GSM发送模块用于通过GSM网络发送定位信息；管理中心用于在接收所述定位信息后，解析所述定位信息，得到标识码和定位数据；分机用于接收并显示所述地图像素坐标。但是该发明涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该系统只能实现定位终端与监控用户点对点通信，没有对接入定位终端实现高并发处理，不适合大规模应用；第二，只能实现GPS定位终端与监控用户点对点通信，用户不能同时管理多个定位终端。

专利申请201410746612.5一种汽车定位系统，该汽车定位系统采用无线网络通讯模块与手机进行无线通讯，通过移动基站来定位SIM卡的位置，利用移动基站信号采用三点定位方法而获得经纬度；无线网络通讯模块通过短信方式与手机通讯，授权用户手机获取自身的当前位置信息；当用户用授权手机发送定位短信到SIM卡时，GSM模块会自动将当前的位置信息发送至手机中，手机中的定位软件根据获得的经纬度算出车辆的具体位置，便于用户实时了解车辆的位置。但是该发明存在以下缺陷：第一，该系统采用短信方式通讯，不适合大规模应用；第二，采用短信方式通讯，产生费用高于GPRS流量；第三，无线网络通讯模块通过短信与手机通讯，实时性差，不能获取动态实时获取汽车位置信息。

专利申请201610509264.9GPS定位系统和GPS控制方法，包括GPS模块，GPS导航信息计算模块，设置模块；GPS模块用于接收GPS卫星数据，从GPS卫星数据中获得导航报文，上报给GPS导航信息计算模块；GPS导航信息计算模块用于根据GPS数据计算用户导航信息，设置模块，用于根据用户的速度控制接收单元的GPS卫星数据的接收频率。但是该发明所涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该系统没有对定位终端实现高并发处理，不适合大规模应用；第二，该系统没有提供数据储存服务，定位终端发送的定位信息和轨迹信息不能储存于数据库系统中，数据难以维护。

专利申请201510884352.2一种儿童定位手表，包括表壳、嵌在表壳中的显示屏和内置于表壳中的控制芯片，控制芯片包括主控单元和与之连接的时间管理单元、存储单元、语音单元和通讯单元，时间管理单元与显示屏相连接，输出显示时间，通讯单元包括通讯模块和GPS模块，通过通讯单元与其他通讯工具相联系，通过GPS模块对手表进行定位，主控单元通过通讯单元将定位信息发送至指定通讯工具接收。但是该发明所涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该系统只能实现定位手表与监控用户点对点通信，没有对定位终端实现高并发处理，不适合大规模应用；第二，智能手表发送的定位信息通过语音信道传输给监控用户，产生费用高于GPRS流量；第三，只能实现智能手表与监控用户点对点通信，用户不能同时管理多个定位终端。

专利申请201510258122.5一种GPS汽车防盗器，包括处理器、GPS定位器、防盗监控器、防盗报警器、GPS跟踪路线轨迹成像器、用于向移动终端发送预测轨迹的信息发送器、GPS轨迹加密存储器。但是该发明所涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该系统只能实现防盗器与监控用户点对点通信，不适合大规模应用；第二，定位器发送的定位信息和轨迹信息不能储存于数据库系统中，数据难以维护；第三，只能实现GPS汽车防盗器与监控用户点对点通信，用户不能同时管理多个定位终端。

专利申请200920277587.5一种电动汽车实时监控终端，包括控制模块、与控制模块连接的GPS模块、电源模块、存储模块、时钟模块、监控模块、CAN总线模块、人机交互模块、无线通信模块、以太网通信模块、USB模块及音频处理模块，该终端可以实时获取电动汽车的运行参数，为研究电动汽车工作性能提供了原始数据，该终端还能够对电动汽车进行实时定位跟踪，获取电动汽车的运行位置、运行速度和运行方向等参数。但是该发明所涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该终端发送的定位信息和轨迹信息不能储存于数据库系统中，数据难以维护；第二，接收该终端发送数据的后台系统没有实现高并发处理，不适合大规模应用。

专利申请200810149573.5一种移动通信设备的定位方法及系统，系统的工作原理为：当定位触发条件满足时，GPS模块启动，GPS系统获得移动通信设备的定位信息，生成含有定位信息的SMS定位信息短消息，SMS处理模块向预先设定的接收用户发送SMS定位信息，将GPS模块置为休眠状态。但是该发明所涉及的定位系统有以下缺陷：第一，该终端发送的定位信息和轨迹信息不能储存于数据库系统中，数据难以维护；第二，该系统采用短信方式通讯，不适合大规模应用；第三，采用短信方式通讯，产生费用高于GPRS流量；第四，定位设备通过短信与后台通信，实时性差，不能获取动态实时获取终端位置信息。

期刊论文《价值工程》2016.18期基于Android的定位追踪APP的设计与实现，该系统要完成GPS信号接收和通过GPRS进行数据传输两项基本功能，GPS模块用于接收卫星报文，通常情况下该模块与CPU之间采用异步串口通信，GPRS模块用于与指挥中心进行数据通信，GPRS模块通过运营商的网络，拨号成功便可以通过相应网关接入互联网。但是该论文所涉及的系统有以下缺陷：第一，服务器没有对定位终端实现高并发处理，不适合大规模应用；第二，GPRS模块需要通过拨号方式接入网关，占用带宽高，费用昂贵。

期刊论文《科学与财富》2015.08期基于GPS和GSM的电动车防盗追踪报警系统，该防盗系统采用STC15F为中央处理单元，作为控制系统的核心；通过GPS模块检测电动车的位置移动信息传递给单片机；当单片机检测到电动车超出设定范围的情况(即被盗)时，利用SIM900A无线通信模块向预设的车主手机发送报警短信；同时，用户可以通过手机发送短信指令的方式，对车辆进行远程操作,实现断电功能。但是该论文所涉及的系统有以下缺陷：第一，只能实现单一的定位终端与车主手机的通信，用户不能同时管理多个定位终端；第二，SIM900A无线通信模块通过短信与手机通讯，实时性差，不能获取动态实时获取汽车位置信息；第三，该系统采用短信方式通讯，不适合大规模应用。

期刊论文《微计算机应用》2007.6期基于无线网络的GPS定位信息的传输研究，该论文介绍了了一种在无线网络环境下实现将GPS的定位信息从GPS接收终端传到控制中心的高效传输方法，控制中心服务器主要负责接收来自GPS接收终端的GPS定位数据，控制中心在某个端口上进行SOCKET套接字的侦听，如果发现某个时刻有客户端连接服务器操作,服务器将提示客户端发送验证信息，在接收到由客户端发送过来的数据后,服务器根据通信协议的要求，提取所需的日期、时间、经纬度信息等等,然后写入后台数据库，服务器应用程序采用VC6.0开发工具进行编在Windows操作系统下通过编译测试。但是该论文所涉及的系统有以下缺陷：第一，程序采用VC6.0，编译系统为Windows，不能跨平台，可移植性差；第二，控制中心服务器没有对接入的GPS定位终端进行高并发处理，系统不适合大规模应用。

期刊论文《科技视界》2016.23期基于单片机的老人小孩防丢控制器，该论文介绍了一种老人小孩定位防丢控制器，它以单片机为基础，添加GPS模块和GSM模块来实现定位寻找功能。能够远距离定位通讯，在获得目标的位置信息后，能判断并选择最佳线路寻找目标，该系统主要采用型号为STCl2C5A60S2芯片，结合GPS、GSM实现双串口同时工作。但是该论文所涉及的系统有以下缺陷：第一，该系统采用GSM短信方式通讯，不适合大规模应用；第二，GSM模块通过短信与手机通讯，实时性差，不能获取动态实时获取汽车位置信息。

发明内容

技术问题：针对以上定位系统不能大规模高并发接入GPS定位终端，不能动态实时获取终端位置信息等技术问题，本发明的主要目的在于提出了一种可以高并发接入GPS移动目标定位终端的系统和方法。采用本发明可以让GPS定位终端以大于600Kbps的速率完成接入，使用户可以动态实时获取移动目标地理位置信息，并获取被追踪目标的导航路径；总接入规模可达200万台。

技术方案：本发明提供的一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法，包括终端接收模块，负载分配模块，数据并发处理模块，数据库连接模块，数据库模块；其中，所述的终端接收模块作为系统与定位终端的接口，负责监听定位终端发送的连接请求；所述的负载分配模块负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量，防止出现由于单一服务器流量过高导致系统崩溃的情况；所述的数据并发处理模块并行解析定位终端发送的原始报文信息，利用ASCII码转制规则，将报文信息转码为可见ASCII码，并按照终端对应的协议准则，将以ASCII码呈现的报文信息解析为以JSON格式封装的业务逻辑信息；所述的数据库连接模块负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率，减小频繁创建与删除数据库连接导致的系统不稳定；所述的数据库模块负责模块化储存定位终端对应的用户信息和终端位置信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障。

所述的终端接收模块包括接入线程模块，业务线程模块这两个子模块；负责监听定位终端发送的连接请求，并且以每台大于600Kbps的速率，总量为200万台的规模接收终端发送的报文信息；

所述的终端接收模块由4个非阻塞IO线程组成，采用TCP/IP传输协议，通过socket接口，与定位终端交互，接收定位终端发送的报文数据，终端接收模块选择一个空闲的非阻塞IO线程与定位终端建立TCP连接，创建一个socket连接，将此socket连接注册到一个空闲的业务线程模块，之后非阻塞IO线程断开与定位终端的连接，保持空闲状态等待接收新的定位终端连接；所述的业务线程模块由八个业务线程组成，负责接收终端接收模块注册的socket连接，读取定位终端发送的报文信息，并将报文信息传递给负载分配策略模块；

所述的负载分配模块包括策略选择模块，前台数据发送模块这两个子模块；负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量，防止出现由于单一服务器流量过高导致系统崩溃的情况，负载分配模块接收终端接收模块发送的报文信息，利用均衡分配负载策略，将报文信息均衡的分派给数据并发处理模块；

所述的策略选择模块可以手动配置负载策略，使多个数据并发处理模块能够协同完成报文处理任务，消除网络负载分配不均，解决数据流量拥挤导致响应时间过长的问题；系统提供的负载策略包括轮询均衡策略，权重轮询均衡策略，随机均衡策略，响应速度均衡策略，最少连接数均衡策略，DNS响应均衡策略；轮询均衡策略：每一次终端接收模块发送的请求轮流选择数据并发处理模块，此均衡算法适合系统中所有服务器都有相同硬件配置的情况；权重轮询均衡策略：根据装载数据并发处理模块的服务器配置不同，给每个服务器分配不同的权值，按照相应权值接收终端接收模块发送的请求；随机均衡策略：通过随机数生成算法，把终端接收模块发送的请求随机分配给数据并发处理模块；响应速度均衡策略：终端接收模块向所有数据并发处理模块发出一个PING探测请求，根据探测请求响应时间，把报文信息发送到响应时间最快的数据并发处理模块；最少连接数均衡策略：每一个数据并发处理模块都有一个数据记录，记录当前正在处理的连接数量，当有新的连接请求时，把连接请求分配给连接数最少的数据并发处理模块；DNS响应均衡策略：分处在不同地理位置的数据并发处理模块所对应的DNS服务器收到来自同一终端接收模块的域名解析请求，在同一时间内把此域名解析成IP地址并返回，终端接收模块将以最先收到的域名解析IP地址来发送请求服务，忽略其它的IP地址响应；

所述的前台数据发送模块采用socket接口，通过TCP/IP传输协议，负责将报文信息传输到策略选择模块所选中的数据并发处理模块；

所述的数据并发处理模块包括前台数据接收模块，报文转码模块，报文数据解析模块，控制转发模块这四个子模块；并行解析定位终端发送的原始报文信息，利用ASCII码转制规则，将报文信息转码为可见ASCII码，并按照终端对应的协议准则，将以ASCII码呈现的报文解析为以JSON格式封装的业务逻辑，数据并发处理模块接收负载分配模块发送的原始报文信息，并将报文信息解码、解析为业务逻辑信息，并行发送给数据库连接模块；

所述的前台数据接收模块采用socket接口，利用socket Listen监听机制，并行监听前台数据发送模块发送的报文信息；所述的报文转码模块根据解码协议，将报文信息解码为可见ASCII码，以供报文数据解析模块解析，其中，报文转码模块提供的解码协议有二进制与ASCII码制转换，八进制与ASCII码制转换，十六进制与ASCII码制转换，十进制与ASCII码制转换，反十六进制与ASCII码制转换；所述的报文数据解析模块将报文转码模块转换后以ASCII码呈现的报文信息按照定位终端所对应的协议准则，将协议内容转换为JSON格式数据，其中，协议内容包括定位终端的位置信息与用户基本信息；所述的控制转发模块利用Socket Connection接口，将系统可识别的JSON格式数据并行发送到数据库连接模块；

所述的数据库连接模块包括后台数据接收模块，数据库连接池模块，数据库连接选择模块，数据入库模块这四个子模块；负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率，减小频繁创建与删除数据库连接导致的系统不稳定，数据库连接模块接收数据并发处理模块发送的业务逻辑信息，并与数据库模块建立连接池，将业务逻辑信息分类存入数据库模块；

所述的后台数据接收模块利用本地Socket Connection接口，并行接收数据并发处理模块发送的以JSON格式封装的业务信息，以供数据库连接选择模块选择入库；所述的数据库连接池模块由一组数据库连接对象组成的队列缓冲池所组成，数据库连接是一个费时的活动，每次都要花费0.05s～1s的时间，数据入库模块对数据库模块不断读写，频繁建立和维护新的数据库连接，系统的性能会受到影响，甚至会造成服务器的崩溃，所以，数据库连接池模块预先放入一定数量的数据库连接形成缓冲池，当需要建立连接时，只需从缓冲池中取出一个连接，使用完毕之后放回，可以降低系统的开销；所述的数据库连接选择模块负责管理数据库连接池模块，选择最佳的数据库连接对数据库模块进行读写；所述的数据入库模块负责将数据库连接选择模块分配的数据库连接与数据库模块通信，完成数据的读写操作，数据库入库模块(4-4)与底层数据库建立TCP/IP连接，向数据库模块提供Connection接口；数据库连接选择模块选取数据库连接的流程如下：

首先，数据库连接池模块中已经创建但尚未分配出去的数据库连接按照创建时间存到一个空闲池中，每当有一个连接请求时，数据库连接选择模块首先检查空闲池内是否有空闲的数据库连接；接着，如果有空闲的数据库连接则把建立时间最长的那个连接分配给数据入库模块，如果没有则检查当前所开的缓冲池是否达到最大连接数；然后，如果缓冲池没有到达最大连接数，则新建一个连接加入缓冲池中，如果缓冲池已经达到最大连接数，则等待预设的时间timeout；最后，如果在等待的时间有数据库连接被释放出来，则将此连接分配给请求，如果等待时间超过timeout，则此请求失效；

所述的数据库模块包括数据库接入代理模块，主数据库模块，辅助数据库模块三个子模块；负责模块化储存定位终端对应的用户信息和终端位置信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障；

所述的数据库接入代理模块位于数据库连接模块与主数据库模块、辅助数据库模块之间，负责解析数据入库模块发送的SQL语句，并进行分类，将“写”的语句传递给主数据库模块，“读”的语句传递给辅助数据库模块；所述的主数据库模块处理数据入库模块的“写”操作，并且按模块化方式分类储存定位终端对应的用户和位置信息，并且提供GPS定位纠偏库与运营商基站经纬度坐标库；所述的辅助数据库模块功能为：第一，负责处理入库模块发送的“读”操作请求，减少主数据库模块的负载，加快数据读写速度；第二，为系统的数据提供备份服务，备份方式为异步复制，主数据库模块完成自身“写”操作的同时，将SQL语句操作日志发送到辅助数据库模块，辅助数据库模块根据日志内容完成备份；辅助数据库模块备份主数据库模块流程如下：

首先，主数据库模块开启一个日志“写”入线程，辅助数据库模块开启一个日志读取线程和一个SQL复制线程；接着，主数据库模块在执行“写”操作时，会利用日志写入线程将SQL语句写入到主数据库模块的本地日志文件Master Log中；然后，日志读取线程读取主数据库模块中的Master Log文件，并且将读取的日志内容写入辅助数据库模块的本地日志文件Sub Log中；最后，SQL复制线程根据Sub Log的SQL记录，将辅助数据库模块更新，保证数据与主数据库模块同步；

一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法的整体工作流程如下：

1.系统与定位终端建立连接；系统启动，终端接收模块在后台运行，监听是否有定位终端连接请求；终端接收模块由用户线程和内核线程组成，当定位终端调用connect()函数与终端接收模块连接时，用户线程调用select()函数，整个终端接收模块被阻塞，同时，内核线程监听select()函数挂载的socket连接，当socket中的数据准备就绪，select()函数返回；用户线程调用read()函数，将报文信息从内核线程拷贝到用户线程，业务线程模块从用户线程将报文信息读取；

2.系统流量负载均衡；业务线程模块将读取到的报文信息发送到策略选择模块，前台数据发送模块根据策略选择模块手动配置的负载策略，将报文信息发送到前台数据接收模块；

3.将终端信息解码并按照协议解析；首先由报文转码模块将定位终端信息解码，使其统一变为可见ASCII码，然后由报文数据解析模块将定位终端发送的数据按照协议转化为系统约定的JSON格式，最后将统一的JSON格式数据由控制转发模块发送到后台数据接收模块；

4.将终端信息存入数据库；首先后台数据接收模块接收控制转发模块发送的JSON数据，然后数据库连接选择模块选择数据库连接池模块中空闲的数据库连接，并把此连接分配给数据入库模块，最后数据入库模块与数据库接入代理模块建立连接，将终端信息写入数据库模块。

有益效果：本发明的一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法，只要将定位装置连接系统，便可以每台大于600Kbps的速率，实现总量为200万台的规模接入。定位终端采用网关接入方式，因此具有更好的系统稳定性。数据库采用模块化管理，避免了当终端接入或者撤除时造成系统结构破坏。本发明的结构简单、使用便捷，其整体防盗性能好，可操作性能强，使用稳定性好且功能齐全，实用性强。

附图说明：

图1是本发明的整体框图；

图2是本发明的整体原理结构图；

图3是本发明的系统工作流程图；

图4是本发明的终端接入模块结构图；

图5是本发明的负载分配模块结构图；

图6是本发明的数据并发处理模块结构图；

图7是本发明的数据库连接模块结构图；

图8是本发明的数据库模块结构图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明中的关键技术和具体实现方法进行详细说明。

如图1所示为本发明的整体框图，本发明所提出的一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法有：终端接收模块1，负载分配模块2，数据并发处理模块3，数据库连接模块4，数据库模块5。终端接收模块1使用TCP/IP协议，通过接入线程模块1-1与定位终端相连。负载分配模块2与数据并发处理模块3，数据并发处理模块3与数据库连接模块4，数据库连接模块4与数据库模块5均通过socket接口完成数据交互。

如图2所示为整体原理结构图，本发明主要包括五大部分：终端接收模块1，负载分配模块2，数据并发处理模块3，数据库连接模块4，数据库模块5。所述的终端接收模块1包括接入线程模块1-1，业务线程模块1-2。所述的负载分配模块2包括策略选择模块2-1，前台数据发送模块2-2。所述的数据并发处理模块3包括前台数据接收模块3-1，报文转码模块3-2，报文数据解析模块3-3，控制转发模块3-4。所述的数据库连接4模块包括后台数据接收模块4-1，数据库连接池模块4-2，数据库连接选择模块4-3，数据入库模块4-4。所述的数据库模块5包括数据库接入代理模块5-1，主数据库模块5-2，辅助数据库模块5-3。

系统整体工作流程如图3所示：

第一步，系统与定位终端建立连接；系统启动，终端接收模块1-1在后台运行，监听是否有定位终端连接请求；终端接收模块1-1由用户线程和内核线程组成，当定位终端调用connect()函数与终端接收模块1-1连接时，用户线程调用select()函数，整个终端接收模块1-1被阻塞，同时，内核线程监听select()函数挂载的socket连接，当socket中的数据准备就绪，select()函数返回；用户线程调用read()函数，将报文信息从内核线程拷贝到用户线程，业务线程模块1-2从用户线程将报文信息读取。

第二步，系统流量负载均衡；业务线程模块1-2将读取到的报文信息发送到策略选择模块2-1，前台数据发送模块2-2根据策略选择模块2-1手动配置的负载策略，将报文信息发送到前台数据接收模块3-1。

第三步，将终端信息解码并按照协议解析；首先由报文转码模块3-2将定位终端信息解码，使其统一变为可见ASCII码，然后由报文数据解析模块3-3将定位终端发送的数据按照协议转化为系统约定的JSON格式，最后将统一的JSON格式数据由控制转发模块3-4发送到后台数据接收模块4-1。

第四步，将终端信息存入数据库；首先后台数据接收模块4-1接收控制转发模块3-4发送的JSON数据，然后数据库连接选择模块4-3选择数据库连接池模块4-2中空闲的数据库连接，并把此连接分配给数据入库模块4-4，最后数据入库模块4-4与数据库接入代理模块5-1建立连接，将终端信息写入数据库模块5。

如图4所示为终端接入模块结构图，包括接入线程模块1-1，业务线程模块1-2这两个子模块。负责监听定位终端发送的连接请求，并且以每台大于600Kbps的速率，总量为200万台的规模接收终端发送的报文信息。

所述的终端接收模块1-1由4个非阻塞IO线程组成，采用TCP/IP传输协议，通过socket接口，与定位终端交互，接收定位终端发送的报文数据，终端接收模块1-1选择一个空闲的非阻塞IO线程与定位终端建立TCP连接，创建一个socket连接，将此socket连接注册到一个空闲的业务线程模块1-2，之后非阻塞IO线程断开与定位终端的连接，保持空闲状态等待接收新的定位终端连接。所述的业务线程模块1-2由八个业务线程组成，负责接收终端接收模块1-1注册的socket连接，读取定位终端发送的报文信息，并将报文信息传递给负载分配策略模块2。

如图5所示为负载分配模块结构图，包括策略选择模块2-1，前台数据发送模块2-2这两个子模块。负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量，防止出现由于单一服务器流量过高导致系统崩溃的情况，负载分配模块2接收终端接收模块1发送的报文信息，利用均衡分配负载策略，将报文信息均衡的分派给数据并发处理模块3。

所述的策略选择模块2-1可以手动配置负载策略，使多个数据并发处理模块3能够协同完成报文处理任务，消除网络负载分配不均，解决数据流量拥挤导致响应时间过长的问题；系统提供的负载策略包括轮询均衡策略，权重轮询均衡策略，随机均衡策略，响应速度均衡策略，最少连接数均衡策略，DNS响应均衡策略；轮询均衡策略：每一次终端接收模块1发送的请求轮流选择数据并发处理模块3，此均衡算法适合系统中所有服务器都有相同硬件配置的情况；权重轮询均衡策略：根据装载数据并发处理模块3的服务器配置不同，给每个服务器分配不同的权值，按照相应权值接收终端接收模块1发送的请求；随机均衡策略：通过随机数生成算法，把终端接收模块1发送的请求随机分配给数据并发处理模块3；响应速度均衡策略：终端接收模块1向所有数据并发处理模块3发出一个PING探测请求，根据探测请求响应时间，把报文信息发送到响应时间最快的数据并发处理模块3；最少连接数均衡策略：每一个数据并发处理模块3都有一个数据记录，记录当前正在处理的连接数量，当有新的连接请求时，把连接请求分配给连接数最少的数据并发处理模块3；DNS响应均衡策略：分处在不同地理位置的数据并发处理模块3所对应的DNS服务器收到来自同一终端接收模块1的域名解析请求，在同一时间内把此域名解析成IP地址并返回，终端接收模块1将以最先收到的域名解析IP地址来发送请求服务，忽略其它的IP地址响应。

所述的前台数据发送模块2-2采用socket接口，通过TCP/IP传输协议，负责将报文信息传输到策略选择模块2-1所选中的数据并发处理模块3。

如图6所示为并发处理模块结构图，包括前台数据接收模块3-1，报文转码模块3-2，报文数据解析模块3-3，控制转发模块3-4这四个子模块。并行解析定位终端发送的原始报文信息，利用ASCII码转制规则，将报文信息转码为可见ASCII码，并按照终端对应的协议准则，将以ASCII码呈现的报文解析为以JSON格式封装的业务逻辑，数据并发处理模块3接收负载分配模块2发送的原始报文信息，并将报文信息解码、解析为业务逻辑信息，并行发送给数据库连接模块4。

所述的前台数据接收模块3-1采用socket接口，利用socket Listen监听机制，并行监听前台数据发送模块2-2发送的报文信息。所述的报文转码模块3-2根据解码协议，将报文信息解码为可见ASCII码，以供报文数据解析模块3-3解析，其中，报文转码模块3-2提供的解码协议有二进制与ASCII码制转换，八进制与ASCII码制转换，十六进制与ASCII码制转换，十进制与ASCII码制转换，反十六进制与ASCII码制转换。所述的报文数据解析模块3-3将报文转码模块3-2转换后以ASCII码呈现的报文信息按照定位终端所对应的协议准则，将协议内容转换为JSON格式数据，其中，协议内容包括定位终端的位置信息与用户基本信息。所述的控制转发模块3-4利用Socket Connection接口，将系统可识别的JSON格式数据并行发送到数据库连接模块4。

如图7所示为数据库连接模块结构图，后台数据接收模块4-1，数据库连接池模块4-2，数据库连接选择模块4-3，数据入库模块4-4。负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率，减小频繁创建与删除数据库连接导致的系统不稳定，数据库连接模块4接收数据并发处理模块3发送的业务逻辑信息，并与数据库模块5建立连接池，将业务逻辑信息分类存入数据库模块5。

所述的后台数据接收模块4-1利用本地Socket Connection接口，并行接收数据并发处理模块3发送的以JSON格式封装的业务信息，以供数据库连接选择模块4-3选择入库。所述的数据库连接池模块4-2由一组数据库连接对象组成的队列缓冲池所组成，数据库连接是一个费时的活动，每次都要花费0.05s～1s的时间，数据入库模块4-4对数据库模块5不断读写，频繁建立和维护新的数据库连接，系统的性能会受到影响，甚至会造成服务器的崩溃，所以，数据库连接池模块4-2预先放入一定数量的数据库连接形成缓冲池，当需要建立连接时，只需从缓冲池中取出一个连接，使用完毕之后放回，可以降低系统的开销。所述的数据库连接选择模块4-3负责管理数据库连接池模块4-2，选择最佳的数据库连接对数据库模块5进行读写。所述的数据入库模块4-4负责将数据库连接选择模块4-3分配的数据库连接与数据库模块5通信，完成数据的读写操作，数据库入库模块4-4与底层数据库建立TCP/IP连接，向数据库模块提供Connection接口。数据库连接选择模块4-3选取数据库连接的流程如下：

首先，数据库连接池模块4-2中已经创建但尚未分配出去的数据库连接按照创建时间存到一个空闲池中，每当有一个连接请求时，数据库连接选择模块4-3首先检查空闲池内是否有空闲的数据库连接；接着，如果有空闲的数据库连接则把建立时间最长的那个连接分配给数据入库模块4-4，如果没有则检查当前所开的缓冲池是否达到最大连接数；然后，如果缓冲池没有到达最大连接数，则新建一个连接加入缓冲池中，如果缓冲池已经达到最大连接数，则等待预设的时间timeout；最后，如果在等待的时间有数据库连接被释放出来，则将此连接分配给请求，如果等待时间超过timeout，则此请求失效。

如图8所示为数据库模块结构图，包括数据库接入代理模块5-1，主数据库模块5-2，辅助数据库模块5-3这三个子模块。负责模块化储存定位终端对应的车主信息和车辆信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障。

所述的数据库接入代理模块5-1位于数据库连接模块4与主数据库模块5-2、辅助数据库模块5-3之间，负责解析数据入库模块4-4发送的SQL语句，并进行分类，将“写”的语句传递给主数据库模块5-2，“读”的语句传递给辅助数据库模块5-3。所述的主数据库模块5-2处理数据入库模块4-4的“写”操作，并且按模块化方式分类储存定位终端对应的用户和位置信息，并且提供GPS定位纠偏库与运营商基站经纬度坐标库。所述的辅助数据库模块5-3功能为：第一，负责处理入库模块4-4发送的“读”操作请求，减少主数据库模块5-2的负载，加快数据读写速度；第二，为系统的数据提供备份服务，备份方式为异步复制，主数据库模块5-2完成自身“写”操作的同时，将SQL语句操作日志发送到辅助数据库模块5-3，辅助数据库模块5-3根据日志内容完成备份。辅助数据库模块5-3备份主数据库模块5-2流程如下：

首先，主数据库模块5-2开启一个日志“写”入线程，辅助数据库模块5-3开启一个日志读取线程和一个SQL复制线程；接着，主数据库模块5-2在执行“写”操作时，会利用日志写入线程将SQL语句写入到主数据库模块5-2本地的日志文件Master Log中；然后，日志读取线程读取主数据库模块5-2中的Master Log文件，并且将读取的日志内容写入辅助数据库模块5-3本地的日志文件Sub Log中；最后，SQL复制线程根据Sub Log的SQL记录，将辅助数据库模块5-3更新，保证数据与主数据库模块5-2同步。

Claims (1)

1.一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法，其特征在于：包括终端接收模块(1)，负载分配模块(2)，数据并发处理模块(3)，数据库连接模块(4)，数据库模块(5)；其中，所述的终端接收模块(1)，作为系统与定位终端的接口，负责监听定位终端发送的连接请求，并且以每台大于600Kbps的速率，总量为200万台的规模接收终端发送的报文信息；所述的负载分配模块(2)负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量，防止出现由于单一服务器流量过高导致系统崩溃的情况，负载分配模块(2)接收终端接收模块(1)发送的报文信息，利用均衡分配负载策略，将报文信息均衡的分派给数据并发处理模块(3)；所述的数据并发处理模块(3)并行解析定位终端发送的原始报文信息，利用ASCII码转制规则，将报文信息转码为可见ASCII码，并按照终端对应的协议准则，将以ASCII码呈现的报文信息解析为以JSON格式封装的业务逻辑信息，数据并发处理模块(3)接收负载分配模块(2)发送的原始报文信息，并将报文信息解码、解析为业务逻辑信息，发送给数据库连接模块(4)；所述的数据库连接模块(4)负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率，减小频繁创建与删除数据库连接导致的系统不稳定，数据库连接模块(4)接收数据并发处理模块(3)发送的业务逻辑信息，并与数据库模块(5)建立连接池，将业务逻辑信息分类存入数据库模块(5)；所述的数据库模块(5)负责模块化储存定位终端对应的用户信息和终端位置信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障；

所述的终端接收模块(1)包括接入线程模块(1-1)，业务线程模块(1-2)这两个子模块；负责监听定位终端发送的连接请求，并且以每台大于600Kbps的速率，总量为200万台的规模接收终端发送的报文信息；

所述的终端接收模块(1-1)由4个非阻塞IO线程组成，采用TCP/IP传输协议，通过socket接口，与定位终端交互，接收定位终端发送的报文数据，终端接收模块(1-1)选择一个空闲的非阻塞IO线程与定位终端建立TCP连接，创建socket连接，将此socket连接注册到一个空闲的业务线程模块(1-2)，之后非阻塞IO线程断开与定位终端的连接，保持空闲状态等待接收新的定位终端连接；所述的业务线程模块(1-2)由八个业务线程组成，负责接收终端接收模块(1-1)注册的socket连接，读取定位终端发送的报文信息，并将报文信息传递给负载分配策略模块(2)；

所述的负载分配模块(2)包括策略选择模块(2-1)，前台数据发送模块(2-2)这两个子模块；负责系统的负载均衡，均匀分配报文数据流量，防止出现由于单一服务器流量过高导致系统崩溃的情况，负载分配模块(2)接收终端接收模块(1)发送的报文信息，利用均衡分配负载策略，将报文信息均衡的分派给数据并发处理模块(3)；

所述的策略选择模块(2-1)可以手动配置负载策略，使多个数据并发处理模块(3)能够协同完成报文处理任务，消除网络负载分配不均，解决数据流量拥挤导致响应时间过长的问题；系统提供的负载策略包括轮询均衡策略，权重轮询均衡策略，随机均衡策略，响应速度均衡策略，最少连接数均衡策略，DNS响应均衡策略；轮询均衡策略：每一次终端接收模块(1)发送的请求轮流选择数据并发处理模块(3)，此均衡算法适合系统中所有服务器都有相同硬件配置的情况；权重轮询均衡策略：根据装载数据并发处理模块(3)的服务器配置不同，给每个服务器分配不同的权值，按照相应权值接收终端接收模块(1)发送的请求；随机均衡策略：通过随机数生成算法，把终端接收模块(1)发送的请求随机分配给数据并发处理模块(3)；响应速度均衡策略：终端接收模块(1)向所有数据并发处理模块(3)发出一个PING探测请求，根据探测请求响应时间，把报文信息发送到响应时间最快的数据并发处理模块(3)；最少连接数均衡策略：每一个数据并发处理模块(3)都有一个数据记录，记录当前正在处理的连接数量，当有新的连接请求时，把连接请求分配给连接数最少的数据并发处理模块(3)；DNS响应均衡策略：分处在不同地理位置的数据并发处理模块(3)所对应DNS服务器收到来自同一终端接收模块(1)的域名解析请求，在同一时间内把此域名解析成IP地址并返回，终端接收模块(1)将以最先收到的域名解析IP地址来发送请求服务，忽略其它的IP地址响应；

所述的前台数据发送模块(2-2)采用socket接口，通过TCP/IP传输协议，负责将报文信息传输到策略选择模块(2-1)所选中的数据并发处理模块(3)；

所述的数据并发处理模块(3)包括前台数据接收模块(3-1)，报文转码模块(3-2)，报文数据解析模块(3-3)，控制转发模块(3-4)这四个子模块；并行解析定位终端发送的原始报文信息，利用ASCII码转制规则，将报文信息转码为可见ASCII码，并按照终端对应的协议准则，将以ASCII码呈现的报文解析为以JSON格式封装的业务逻辑，数据并发处理模块(3)接收负载分配模块(2)发送的原始报文信息，并将报文信息解码、解析为业务逻辑信息，并行发送给数据库连接模块(4)；

所述的前台数据接收模块(3-1)采用socket接口，利用socket Listen监听机制，并行监听负载分配模块(2)发送的报文信息；所述的报文转码模块(3-2)根据解码协议，将报文信息解码为可见ASCII码，以供报文数据解析模块(3-3)解析，其中，报文转码模块(3-2)提供的解码协议有二进制与ASCII码制转换，八进制与ASCII码制转换，十六进制与ASCII码制转换，十进制与ASCII码制转换，反十六进制与ASCII码制转换；所述的报文数据解析模块(3-3)将报文转码模块(3-2)转换后以ASCII码呈现的报文信息按照定位终端所对应的协议准则，将协议内容转换为JSON格式数据，其中，协议内容包括定位终端的位置信息与用户基本信息；所述的控制转发模块(3-4)利用Socket Connection接口，将系统可识别的JSON格式数据并行发送到数据库连接模块(4)；

所述的数据库连接模块(4)包括后台数据接收模块(4-1)，数据库连接池模块(4-2)，数据库连接选择模块(4-3)，数据入库模块(4-4)这四个子模块；负责建立数据库连接池，提高系统对数据库读写的速率，减小频繁创建与删除数据库连接导致的系统不稳定，数据库连接模块(4)接收数据并发处理模块(3)发送的业务逻辑信息，并与数据库模块(5)建立连接池，将业务逻辑信息分类存入数据库模块(5)；

所述的后台数据接收模块(4-1)利用本地Socket Connection接口，并行接收数据并发处理模块(3)发送的以JSON格式封装的业务信息，以供数据库连接选择模块(4-3)选择入库；所述的数据库连接池模块(4-2)是由一组数据库连接对象组成的队列缓冲池所组成，数据库连接是一个费时的活动，每次都要花费0.05s～1s的时间，数据入库模块(4-4)对数据库模块(5)不断读写，频繁建立和维护新的数据库连接，系统的性能会受到影响，甚至会造成服务器的崩溃，所以，数据库连接池模块(4-2)预先放入一定数量的数据库连接形成缓冲池，当需要建立连接时，只需从缓冲池中取出一个连接，使用完毕之后放回，可以降低系统的开销；所述的数据库连接选择模块(4-3)负责管理数据库连接池模块(4-2)，选择最佳的数据库连接对数据库模块(5)进行读写；所述的数据入库模块(4-4)负责将数据库连接选择模块(4-3)分配的数据库连接与数据库模块(5)通信，完成数据的读写操作，数据库入库模块(4-4)与底层数据库建立TCP/IP连接，向数据库模块提供Connection接口；数据库连接选择模块(4-3)选取数据库连接的流程如下：

首先，数据库连接池模块(4-2)中已经创建但尚未分配出去的数据库连接按照创建时间存到一个空闲池中，每当有一个连接请求时，数据库连接选择模块(4-3)首先检查空闲池内是否有空闲的数据库连接；接着，如果有空闲的数据库连接则把建立时间最长的那个连接分配给数据入库模块(4-4)，如果没有则检查当前所开的缓冲池是否达到最大连接数；然后，如果缓冲池没有到达最大连接数，则新建一个连接加入缓冲池中，如果缓冲池已经达到最大连接数，则等待预设的时间timeout；最后，如果在等待的时间有数据库连接被释放出来，则将此连接分配给请求，如果等待时间超过timeout，则此请求失效；

所述的数据库模块(5)包括数据库接入代理模块(5-1)，主数据库模块(5-2)，辅助数据库模块(5-3)三个子模块；负责模块化储存定位终端对应的车主信息和车辆信息，并且为整个系统数据信息的安全性和高可靠性提供保障；

所述的数据库接入代理模块(5-1)位于数据库连接模块(4)与主数据库模块(5-2)、辅助数据库模块(5-3)之间，负责解析数据入库模块(4-4)发送的SQL语句，并进行分类，将“写”的语句传递给主数据库模块(5-2)，“读”的语句传递给辅助数据库模块(5-3)；所述的主数据库模块(5-2)处理数据入库模块(4-4)的“写”操作，并且按模块化方式分类储存定位终端对应的用户和终端位置信息，并且提供GPS定位纠偏库与运营商基站经纬度坐标库；所述的辅助数据库模块(5-3)功能为：第一，负责处理入库模块(4-4)发送的“读”操作请求，减少主数据库模块(5-2)的负载，加快数据读写速度；第二，为系统的数据提供备份服务，备份方式为异步复制，主数据库模块(5-2)完成自身“写”操作的同时，将SQL语句操作日志发送到辅助数据库模块(5-3)，辅助数据库模块(5-3)根据日志内容完成备份；辅助数据库模块(5-3)备份主数据库模块(5-2)流程如下：

首先，主数据库模块(5-2)开启一个日志“写”入线程，辅助数据库模块(5-3)开启一个日志读取线程和一个SQL复制线程；接着，主数据库模块(5-2)在执行“写”操作时，会利用日志写入线程将SQL语句写入到主数据库模块(5-2)本地的日志文件Master Log中；然后，日志读取线程读取主数据库模块(5-2)中的Master Log文件，并且将读取的日志内容写入辅助数据库模块(5-3)本地的日志文件Sub Log中；最后，SQL复制线程根据Sub Log的SQL记录，将辅助数据库模块(5-3)更新，保证数据与主数据库模块(5-2)同步；

一种面向GPS移动目标定位追踪系统的高并发接入方法的整体工作流程如下：

1.系统与定位终端建立连接；系统启动，终端接收模块(1-1)在后台运行，监听是否有定位终端连接请求；终端接收模块(1-1)由用户线程和内核线程组成，当定位终端调用connect()函数与终端接收模块(1-1)连接时，用户线程调用select()函数，整个终端接收模块(1-1)被阻塞，同时，内核线程监听select()函数挂载的socket连接，当socket中的数据准备就绪，select()函数返回；用户线程调用read()函数，将报文信息从内核线程拷贝到用户线程，业务线程模块(1-2)从用户线程将报文信息读取；

2.系统流量负载均衡；业务线程模块(1-2)将读取到的报文信息发送到策略选择模块(2-1)，前台数据发送模块(2-2)根据策略选择模块(2-1)手动配置的负载策略，将报文信息发送到前台数据接收模块(3-1)；

3.将终端信息解码并按照协议解析；首先由报文转码模块(3-2)将定位终端信息解码，使其统一变为可见ASCII码，然后由报文数据解析模块(3-3)将定位终端发送的数据按照协议转化为系统约定的JSON格式，最后将统一的JSON格式数据由控制转发模块(3-4)发送到后台数据接收模块(4-1)；

4.将终端信息存入数据库；首先后台数据接收模块(4-1)接收控制转发模块(3-4)发送的JSON数据，然后数据库连接选择模块(4-3)选择数据库连接池模块(4-2)中空闲的数据库连接，并把此连接分配给数据入库模块(4-4)，最后数据入库模块(4-4)与数据库接入代理模块(5-1)建立连接，将终端信息写入数据库模块(5)。

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