CN109327440B - 基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，本数据传输方法涉及的数据传输系统包括一个数据客户端和N个通过以太网环境与数据客户端连接的数据服务端，N个数据服务端，在统一时钟信号下，接收数据客户端配置的时间片后，在时间片的起始时间依次向数据客户端发送数据，N个数据服务端配置的时间片的时间长度T相同，且任意相邻两个数据服务端时间片的起始时间之间的差值为T。该方法的特点包括(1)每个轮次中，各数据客户端在所属时间片上进行数据传输；(2)每次轮次中，数据客户端通过数据连接与各数据服务端只传输一次数据；(3)每个轮次中，数据服务端没有完整传输的数据会在下个轮次中继续传输。

Description

基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法

技术领域

本发明涉及以太网数据传输领域，具体涉及一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，尤其涉及一种在以太网环境下不同设备在数据传输时避开同时传输数据造成的数据冲突的数据传输方法。

背景技术

目前的以太网传输有以下特点，网络中如果只有一台计算机在传送数据，信号能够畅通无阻地抵达目的地；但如果有两台以上的计算机同时传送数据时，那么信号在传递过程中就会发生冲突，而且这种情况在多主机网络中肯定是会经常、大量地出现。以太网采用竞争机制实现网络通信权利的平等。在以太网中，计算机在发送信息前，首先侦听网络中是否有信号传输的存在，只有在确认网络空闲后才发送数据。如果碰巧两台计算机同时在空闲时发送数据，那么，数据在传输过程中就会发生碰撞。当所有的计算机侦测到碰撞发生后，将停止数据的发送，并等待一个随机的时间后再次发送。冲突在以太网中是经常会发生的，卷入冲突的站点将终止其传输过程。首先检测到冲突的站点将发出一个特殊的“拥挤”脉冲，告知其他站点冲突已经发生。在检测到冲突后，所有站点都设置一个随机的时间间隔计时器。只有当这一间隔时间结束后才重新进行传输。不过，冲突仍然可能再次发生，特别是当网络中的计算机较多时。当连续发生冲突时，平均的随机超时值将加倍。当连续发生10次冲突后，这种平均随机超时值的加倍就不再能够显著地提高网络性能。在最坏的情况下，站点可能无限期地等待进行传输的机会。

中国发明专利文献(CN 101212290A)于2008年7月2日公开的《同步时分以太网传输方法及相应的传输装置》中，利用将以太网端口的输出部分按定长以太网帧的单位传输时间划分输出时隙；待传输的上层数据进行格式转换产生相应的待传输定长以太网帧后，由所述以太网端口的输出部分在同步信息协调下于各所述输出时隙开始时刻才开始发送所述定长以太网帧。该方法存在以下不足：

(1)该方法需要将以太网端口的输出部分按其规定的定长以太网帧划分，再向以太网发送，其定长以太网帧小于以太网可以传输的最大帧长度，没有高效的使用以太网的传输性能。

(2)对于传输过程中可能的数据发送或保存失败情况没有相应的处理方式。

中国发明专利文献(CN 101534230A)于2009年9月16日公开的《基于以太网的发送数据的方法、以太网节点及控制系统》中，将各个传输节点指定一个通讯宏周期的不同时间片进行数据传输。该方法存在以下不足：

(1)节点的传输时间段由本地设置，协调分配不够方便。

(2)该专利指出缓存数据比较大的时候需要节点在可发送数据的时间段发送缓存数据的一部分数据，但是并没有提出具体可行的实施方案。

(3)对于传输过程中可能的数据发送或保存失败情况没有相应的处理方式。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中存在的问题，提供一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法。

本发明的目的是这样实现的。

本发明提供了一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，本数据传输方法涉及的数据传输系统包括一个数据客户端和N个通过以太网环境与数据客户端连接的数据服务端，数据客户端是数据传输系统的主站，N个数据服务端是数据传输系统的从站，在统一的时钟信号下，N个数据服务端接收数据客户端配置的时间片后，在数据客户端配置的时间片的起始时间依次向数据客户端发送数据，N个数据服务端配置的时间片的时间长度T相同，且任意相邻两个数据服务端时间片的起始时间之间的差值为T；将N个数据服务端依次进行一次数据传输过程称为数据传输系统的一个传输轮次，并记为T1，则T1的时间长度S＝N×T；将N个数据服务端中的任一个数据服务端记为数据服务端j(j＝1,2,3....N)，数据服务端j在数据传输过程中的具体步骤如下：

步骤1，数据服务端j侦听网络端口，接收到数据客户端发送的连接申请，并判断数据客户端的IP合法后与数据客户端建立连接，然后数据客户端向数据服务端j下发配置文件和启动命令，数据服务端j从接收的配置文件中读取配置信息，数据传输开始；

所述的配置信息包括数据客户端配置给数据服务端j的以下信息：

单个传输轮次传输最大长度L，所述单个传输轮次传输最大长度L为数据服务端j在一个传输轮次中发送数据的最大长度；

传输轮次T1的时间长度S；

数据服务端j的时间片，将数据服务端j的时间片记为时间片T1_j，其中时间片T1_j的当前起始时间记为T1_j1；

步骤2，数据服务端j读取当前待传数据标识，包括当前待传数据名称、当前待传数据待发送长度L1，并对当前待传数据的传输起始位置进行识别；

若当前待传数据为首次传送的新文件，则当前待传数据待发送长度L1为该新文件的本身长度，当前待传数据的传输起始位置为该新文件的起始位置；若当前待传数据为上一传输轮次中未能完整发送的大数据，则当前待传数据待发送长度L1为该未能完整发送的大数据通过上一传输轮次后剩余部分的长度，当前待传数据的传输起始位置为该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置；

所述大数据为因当前待传数据待发送长度L1于单个传输轮次传输最大长度L，需要两次或者两次以上传输轮次发送的待传数据；

步骤3，数据服务端j比较当前待传数据待发送长度L1与单个传输轮次传输最大长度L，判断本传输轮次是普通数据传输还是大数据传输；

若L1≤L，即为普通数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j将当前待传数据整体发送至数据客户端；

若L1＞L，即为大数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j从当前待传数据的传输起始位置开始读取长度为L的部分数据发送至数据客户端；

步骤4，数据客户端接收到数据服务端j传输的数据后，首先保存接收到的全部数据，然后根据保存情况将反馈信息发送给数据服务端j；

接收且保存成功，数据客户端发送成功信号到数据服务端j；

接收失败或保存失败，数据客户端发送失败信号到数据服务端j；

步骤5，数据服务端j接收数据客户端的反馈信号，并根据反馈信号进行以下处理：

1)若数据客户端反馈成功信号：

对于L1≤L的普通数据传输，数据服务端j读取下一个待传数据的数据标识，并进入步骤6；

对于L1＞L的大数据传输，数据服务端j更新当前待传数据标识，即将当前待传数据标识中的当前待传数据的传输起始位置变更到最新的该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置，并进入步骤6；

2)若数据客户端反馈失败信号，则数据服务端j保留当前待传数据标识；并进入步骤6；

步骤6，数据服务端j在时间片T1_j的当前起始时间T1_j1上增加一个传输轮次T1的时间长度S，然后返回步骤2进入下一个传输轮次。

优选地，所述统一时钟信号的设定选用GPS同步系统获取。

优选地，所述的时间片T1上，包含文件传输系统完成对单个传输轮次传输最大长度L的数据传输时间和步骤4中数据客户端将保存情况将反馈信息发送给数据服务端的时间。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明可通过时间片控制数据服务端的数据传输时间，使在同一时间只有一个数据服务端与数据客户端传输数据，避开了以太网传输过程中会出现的数据冲突，保证了数据传输的实时性。

2、本发明可通过数据客户端对长数据的传输位置记录，通过多个轮次实现完整传输。

3、本发明通过数据客户端将接收数据保存情况发送到数据服务端的方式让数据服务端对数据接收成功和失败两种不同情况进行调整下一个传输轮次的数据传输，保证了数据传输的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例数据客户端与数据服务端j数据连接示意图。

图2是本发明实施例数据客户端与数据服务端j命令连接示意图。

图3是本发明实施例数据客户端通过命令连接向数据服务端j下发启动命令示意图。

图4是本发明实施例数据客户端与数据服务端j数据传输和保存情况反馈示意图。

图5是本发明实施例中数据客户端为3个时，数据服务端配置的时间片的分布示意图。

图6是本发明数据传输过程流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，本数据传输方法涉及的数据传输系统包括一个数据客户端和N个通过以太网环境与数据客户端连接的数据服务端，数据客户端是数据传输系统的主站，N个数据服务端是数据传输系统的从站。在统一的时钟信号下，N个数据服务端接收数据客户端配置的时间片后，在数据客户端配置的时间片的起始时间依次向数据客户端发送数据，N个数据服务端配置的时间片的时间长度T相同，且任意相邻两个数据服务端时间片的起始时间之间的差值为T。所述统一时钟信号的设定选用GPS同步系统获取方式。

将N个数据服务端依次进行一次数据传输过程称为数据传输系统的一个传输轮次，并记为T1，则T1的时间长度S＝N×T。图5给出了当数据服务端为3个时，数据客户端配置的时间片的分布示意图，其中保存情况将反馈信息发送给数据服务端的时间在各时间片末尾表示：

数据传输系统进入轮次T1，轮次T1的时间长度S分成3个时间片：时间片T1₁，时间片T1₂，时间片T1₃。数据服务端1时间片T1₁上与数据客户端进行数据传输，在时间片末尾数据客户端向数据客户端1发送保存情况反馈信号；数据服务端2在时间片T1₂上与数据客户端进行数据传输，在时间片末尾数据客户端向数据客户端1发送保存情况反馈信号；数据服务端3在时间片T1₃上与数据客户端进行数据传输，在时间片末尾数据客户端向数据客户端1发送保存情况反馈信号，此时，一个传输轮次T1结束。数据传输系统进入轮次T2，轮次T2的时间长度S分成3个时间片：时间片T2₁，时间片T2₂，时间片T2₃。数据服务端1在时间片T2₁上与数据客户端进行数据传输，在时间片末尾数据客户端向数据客户端1发送保存情况反馈信号；数据服务端2在时间片T2₂上与数据客户端进行数据传输，在时间片末尾数据客户端向数据客户端1发送保存情况反馈信号；数据服务端3在时间片T2₃上与数据客户端进行数据传输，此时，一个传输轮次T2结束。如此继续，实现数据传输系统的数据传输。

将N个数据服务端中的任一个数据服务端记为数据服务端j(j＝1,2,3....N)，参见图6，数据服务端j在数据传输过程中的具体步骤如下：

步骤1，数据服务端j侦听网络端口，接收到数据客户端发送的连接申请，并判断数据客户端的IP合法后与数据客户端建立连接，然后数据客户端向数据服务端j下发配置文件和启动命令，数据服务端j从接收的配置文件中读取配置信息，数据传输开始。

参见图1、图2、图3和图4，具体的，数据客户端和数据服务端j包括以下动作：

数据服务端j侦听命令连接端口，接收数据客户端发送的命令连接申请，判断数据客户端的IP合法后会与其建立命令连接，数据客户端通过命令连接向数据服务端j下发配置文件，数据服务端j接收成功后向数据客户端发送肯定确认；

数据服务端j侦听数据连接端口，接收数据客户端发送的数据连接申请，判断数据客户端的IP合法后会与其建立命令连接；

N个数据服务端依次向数据客户端发送肯定确认且与数据客户端数据连接建立成功后，数据客户端通过命令连接向N个数据服务端依次发送启动命令，数据服务端开始准备数据传输。

所述的配置信息包括数据客户端配置给数据服务端j的以下信息：

单个传输轮次传输最大长度L，所述单个传输轮次传输最大长度L为数据服务端j在一个传输轮次中发送数据的最大长度。

传输轮次T1的时间长度S。

数据服务端j的时间片，将数据服务端j的时间片记为时间片T1_j，其中时间片T1_j的当前起始时间记为T1_j1。

步骤2，数据服务端j读取当前待传数据标识，包括当前待传数据名称、当前待传数据待发送长度L1，并对当前待传数据的传输起始位置进行识别；

若当前待传数据为首次传送的新文件，则当前待传数据待发送长度L1为该新文件的本身长度，当前待传数据的传输起始位置为该新文件的起始位置；若当前待传数据为上一传输轮次中未能完整发送的大数据，则当前待传数据待发送长度L1为该未能完整发送的大数据通过上一传输轮次后剩余部分的长度，当前待传数据的传输起始位置为该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置；

所述大数据为因当前待传数据待发送长度L1大于单个传输轮次传输最大长度L，需要两次或者两次以上传输轮次发送的待传数据。

步骤3，数据服务端j比较当前待传数据待发送长度L1与单个传输轮次传输最大长度L，判断本传输轮次是普通数据传输还是大数据传输；

若L1≤L，即为普通数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j将当前待传数据整体发送至数据客户端；

若L1＞L，即为大数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j从当前待传数据的传输起始位置开始读取长度为L的部分数据发送至数据客户端。

步骤4，数据客户端接收到数据服务端j传输的数据后，首先保存接收到的全部数据，然后根据保存情况将反馈信息发送给数据服务端j；

接收且保存成功，数据客户端发送成功信号到数据服务端j；

接收失败或保存失败，数据客户端发送失败信号到数据服务端j。

步骤5，数据服务端j接收数据客户端的反馈信号，并根据反馈信号进行以下处理：

1)若数据客户端反馈成功信号：

对于L1≤L的普通数据传输，数据服务端j读取下一个待传数据的数据标识，并进入步骤6；

对于L1＞L的大数据传输，数据服务端j更新当前待传数据标识，即将当前待传数据标识中的当前待传数据的传输起始位置变更到最新的该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置，并进入步骤6；

2)若数据客户端反馈失败信号，则数据服务端j保留当前待传数据标识，并进入步骤6。

步骤6，数据服务端j在时间片T1_j的当前起始时间T1_j1上增加一个传输轮次T1的时间长度S，然后返回步骤2进入下一个传输轮次。

Claims (3)

1.一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，本数据传输方法涉及的数据传输系统包括一个数据客户端和N个通过以太网环境与数据客户端连接的数据服务端，数据客户端是数据传输系统的主站，N个数据服务端是数据传输系统的从站，其特征在于，在统一的时钟信号下，N个数据服务端接收数据客户端配置的时间片后，在数据客户端配置的时间片的起始时间依次向数据客户端发送数据，N个数据服务端配置的时间片的时间长度T相同，且任意相邻两个数据服务端时间片的起始时间之间的差值为T；将N个数据服务端依次进行一次数据传输过程称为数据传输系统的一个传输轮次，并记为T1，则T1的时间长度S＝N×T；将N个数据服务端中的任一个数据服务端记为数据服务端j，j＝1,2,3....N，数据服务端j在数据传输过程中的具体步骤如下：

步骤1，数据服务端j侦听网络端口，接收到数据客户端发送的连接申请，并判断数据客户端的IP合法后与数据客户端建立连接，然后数据客户端向数据服务端j下发配置文件和启动命令，数据服务端j从接收的配置文件中读取配置信息，数据传输开始；

所述的配置信息包括数据客户端配置给数据服务端j的以下信息：

单个传输轮次传输最大长度L，所述单个传输轮次传输最大长度L为数据服务端j在一个传输轮次中发送数据的最大长度；

传输轮次T1的时间长度S；

数据服务端j的时间片，将数据服务端j的时间片记为时间片T1_j，其中时间片T1_j的当前起始时间记为T1_j1；

步骤2，数据服务端j读取当前待传数据标识，包括当前待传数据名称、当前待传数据待发送长度L1，并对当前待传数据的传输起始位置进行识别；

若当前待传数据为首次传送的新文件，则当前待传数据待发送长度L1为该新文件的本身长度，当前待传数据的传输起始位置为该新文件的起始位置；若当前待传数据为上一传输轮次中未能完整发送的大数据，则当前待传数据待发送长度L1为该未能完整发送的大数据通过上一传输轮次后剩余部分的长度，当前待传数据的传输起始位置为该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置；

所述大数据为因当前待传数据待发送长度L1大于单个传输轮次传输最大长度L，需要两次或者两次以上传输轮次发送的待传数据；

步骤3，数据服务端j比较当前待传数据待发送长度L1与单个传输轮次传输最大长度L，判断本传输轮次是普通数据传输还是大数据传输；

若L1≤L，即为普通数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j将当前待传数据整体发送至数据客户端；

若L1＞L，即为大数据传输，在T1_j的起始时间T1_j1，数据服务端j从当前待传数据的传输起始位置开始读取长度为L的部分数据发送至数据客户端；

步骤4，数据客户端接收到数据服务端j传输的数据后，首先保存接收到的全部数据，然后根据保存情况将反馈信息发送给数据服务端j；

接收且保存成功，数据客户端发送成功信号到数据服务端j；

接收失败或保存失败，数据客户端发送失败信号到数据服务端j；

步骤5，数据服务端j接收数据客户端的反馈信号，并根据反馈信号进行以下处理：

1)若数据客户端反馈成功信号：

对于L1≤L的普通数据传输，数据服务端j读取下一个待传数据的数据标识，并进入步骤6；

对于L1＞L的大数据传输，数据服务端j更新当前待传数据标识，即将当前待传数据标识中的当前待传数据的传输起始位置变更到最新的该未能完整发送的大数据经上一传输轮次后剩余部分的起始位置，并进入步骤6；

2)若数据客户端反馈失败信号，则数据服务端j保留当前待传数据标识，并进入步骤6；

步骤6，数据服务端j在时间片T1_j的当前起始时间T1_j1上增加一个传输轮次T1的时间长度S，然后返回步骤2进入下一个传输轮次。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，其特征在于，所述统一的时钟信号的设定选用GPS同步系统获取。

3.根据权利要求1所述的一种基于时间片的数据客户端与多数据服务端的数据传输方法，其特征在于传输轮次T1的时间长度S包含文件传输系统完成对单个传输轮次传输最大长度L的数据传输时间和步骤4中数据客户端将保存情况将反馈信息发送给数据服务端的时间。

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