CN113472810B - 一种基于tcp/ip协议socket通信的方法及系统 - Google Patents

一种基于tcp/ip协议socket通信的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法及系统，启动Socket通信中间件，Socket通信中间件与目标主机建立多个用于通信的Socket回线，自动检测数据库及校验配置信息，数据库正常及配置信息正确后启动通信日志管理模块，Socket回线启用Client端通信回线和Server端通信回线，Client端通信回线向远程主机或Server端通信回线发送电文信息，Server端通信回线接收远程主机或Client端通信回线的电文信息；当Socket回线处于连接状态时，Client端通信回线启动心跳检测线程和接口表监测线程，Server端通信回线启动电文接收线程和Socket状态监测线程。本发明采用同步通信机制，通过配置可以实现不同主机间的相互通信，衔接网络上各个业务系统的各个模块或不同的应用程序，以达到系统间的互联互通和数据实时交互等目的。

Description

一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法及系统
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，更具体地说，它涉及一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法及系统。
背景技术
随着我国制造业的数字化转型升级，正加速拥抱工业互联网，在生产制造环节把各个业务系统、生产系统各个生产线连接融合，实现跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，避免了“信息孤岛”，推动制造服务体系智能化，催生大规模个性化定制、共享制造等工业经济新业态。
生产制造是一个庞大的体系，有众多不同的系统管理和支撑着生产制造过程中的各个环节，制造工艺、生产管理、生产经营等各项业务是连贯的、环环相扣的，要走出“信息孤岛”，把生产制造各关联的系统整合起来，要把生产制造各个环节的信息打通，数据实时交互，资源共享，系统间的深度融合，关联生产业务的无缝对接，生产制造过程中高效协同，才能使企业的生产经营高效管控。其中最为关键的要素就是生产制造环节各种信息要实时、稳定、可靠高效的传递，系统间互联互通，实现企业的生产经营管控系统一体化集成。但是现有的通信方式缺乏实时监测的功能，一旦出现断线，在短时间内难以自动重连，对生产有极大的负面影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，采用同步通信机制，通过配置可以实现不同主机间的相互通信，衔接网络上各个业务系统的各个模块或不同的应用程序，以达到系统间的互联互通和数据实时交互等目的。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，具体步骤如下：
启动Socket通信中间件，所述Socket通信中间件与目标主机建多个立用于通信的Socket回线，自动检测数据库及校验配置信息，数据库正常及配置信息正确后启动通信日志管理模块，Socket回线分别启用Client端通信回线和Server端通信回线，Client端通信回线向远程主机或Server端通信回线发送电文信息，Server端通信回线接收远程主机或Client端通信回线的电文信息；
当Socket回线处于连接状态时，Client端通信回线启动心跳检测线程和接口表监测线程，Server端通信回线启动电文接收线程和Socket状态监测线程；
如果心跳检测线程成功发送心跳电文至Server端通信回线，则说明Socket回线连接状态正常，刷新Client端通信回线的心跳状态，如果心跳检测线程未能发送心跳电文至Server端通信回线，则说明心跳检测线程的回线通信存在异常，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线重连；
如果接口表监测线程向远程主机发送数据电文后收到底层响应，则说明Socket回线连接状态正常，如果接口表监测线程向远程主机发送数据电文后不能收到底层响应，则说明接口表监测线程存在异常，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线重连；
如果电文接收线程接收到心跳电文后，则刷新Server端通信回线的心跳状态，并等待下一次接收心跳电文；
如果Socket状态监测线程监测到Socket回线处于未连接状态或处于异常状态时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线重连。
在其中一个实施例中，启动Client端通信回线后，检测Socket回线是否处于连接状态，当Socket回线处于未连接状态时，先启动Socket回线与远程主机的连接，完成连接后，再启动心跳监测线程和接口表监测线程，确保Socket回线在异常断线时可实现断线自动重连。
在其中一个实施例中，启动Server端通信回线后，检测Socket回线是否处于连接状态，如果Socket回线处于未连接状态，等待Socket回线与远程主机的连接后，根据配置信息对远程主机进行合法性校验，如果校验不通过，则关闭所述Socket回线，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接，待合法性校验通过后，所述Socket回线不再接收新的连接，启动电文接收线程和Socket状态监测线程。
在其中一个实施例中，启动心跳监测线程后，先判断Socket回线的连接状态，当Socket回线处于正常连接状态时才发送心跳电文，当Socket回线处于异常状态时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
在其中一个实施例中，心跳监测线程发送心跳电文后，判断心跳电文是否发送成功，如果心跳电文发送成功，则刷新Client端通信回线的心跳状态，并返回再次判断Socket回线的连接状态，当Socket回线处于正常连接状态时才再次发送心跳电文；如果心跳电文发送失败，则关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
在其中一个实施例中，接口表监测线程先获取数据电文的配置，然后轮询获取待发送的数据电文，在发送数据电文前，先判断Socket回线是否处于正常连接的状态；
当Socket回线处于正常连接的状态时，接口表监测线程向远程主机发送数据电文，当Socket回线处于异常状态时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
在其中一个实施例中，电文接收线程启动后，从远程主机处接收电文信息，当电文接收线程接收到电文信息后，对电文信息类型进行判断；
当电文信息是心跳电文时，刷新Server端通信回线的心跳状态，并向远程主机发送心跳底层响应，然后等待接收新的电文信息；
当电文信息是数据电文时，对数据电文进行电文校验，如果电文校验通过，则保存所述数据电文，并向远程主机发送电文底层响应，然后等待接收新的电文信息，如果电文校验不通过，则丢弃所述数据电文，然后等待接收新的电文信息。
在其中一个实施例中，远程主机接收到电文接收线程反馈的电文底层响应后，向接口表监测线程发送电文底层响应；
当接口表监测线程接收到电文底层响应时，接口表监测线程更新电文状态，并再次轮询获取待发送的数据电文；
当接口表监测线程没有接收到电文底层响应时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
在其中一个实施例中，启动Socket状态监测线程后，对Socket回线是否连接及Socket回线是否正常进行检测，当Socket回线处于未连接状态或状态不正常时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
在其中一个实施例中，启动Socket状态监测线程后，先对Socket回线是否连接进行检测，当Socket回线处于未连接状态时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，当Socket回线处于连接状态时，再对Socket回线的状态进行检测；
当Socket回线处于异常状态时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，当Socket回线处于正常状态时，返回再次检测Socket回线是否连接。
一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的系统，包括Socket通信中间件和多个远程主机，所述远程主机基于TCP/IP协议SOCKET方式，所述Socket通信中间件与多个远程主机建立通信联系；
其中，所述Socket通信中间件的架构采用多线程方式，包括多条通信回线，每条通信回线都由自身的回线独立运行，每条通信回线绑定一个远程主机的一个通信端口，通过配置远程主机信息，同时和多个远程主机通信。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的通信中间件采用电文的方式来通信，是一对一通信，电文的接收发送完毕都有底层响应，形成电文通信的闭环反馈，确保了通信主机的接入，电文通信的过程是安全、稳定、可靠的，可让各信息系统快速高效的对接和集成，实现不同的主机、不同的应用程序间的数据通信，方便快捷、简单高效的开发各类分布式应用，本发明采用同步通信机制，实现通信心跳监测、底层响应、通信绑定、异常报警、断线重连、履历管理、电文配置和重收重发的功能，通过配置可以实现不同主机间的相互通信，衔接网络上各个业务系统的各个模块或不同的应用程序，以达到系统间的互联互通和数据实时交互等目的。
附图说明
图1是本发明的逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
如图1所示，本发明提供了一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，具体步骤如下，
启动Socket通信中间件，自动检测数据库是否正常，收集并校验配置信息是否正确，如果数据库不正常或配置信息不正确，则重启Socket通信中间件，重新检测数据库，收集并校验配置信息，如果数据库正常及配置信息正确，则启动通信日志管理模块。Socket通信中间件初始化成功后，根据通信回线的数量、类型和配置信息分别启用Client端通信回线和Server端通信回线，并创建Socket，所述Socket通信中间件分别与每个目标主机单独建立Socket通信回线。
其中，Client端通信回线对应Server端通信回线发送数据，Server端通信回线接收数据。
启动Client端通信回线后，根据Socket通信中间件的配置信息，初始化Client运行类，并为该Client运行类创建一个Socket回线，为该Socket回线指定一个IPEndPoint，绑定要连接的目标远程主机，监听该Socket回线的连接状态，如果Socket回线不是“已连接”或“正在连接”的状态，则启动Socket回线与目标的远程主机连接，确保该Socket在异常断开时可实现断线自动重连，启动连接后，开启一个对远程主机连接的异步请求后，将Socket回线的连接状态更新为“正在连接”，待Socket回线连接到远程主机后，Socket回线连接状态更新为“已连接”，然后Client端通信回线开启心跳监测线程和接口表监测线程，
心跳监测线程定期发送心跳电文给Server端通信回线，以实时监测该Socket回线的连接状态，在每次发送心跳电文之前先判断Socket回线是否处于已连接状态，如果Socket回线处于已连接状态，则发送心跳电文至Server端通信回线，成功发送后刷新Client端通信回线的心跳状态为正常，继续下一次发送心跳电文；
如果Socket回线处于未连接状态或发送心跳电文失败，则说明该Socket回线可能存在异常，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线重连。
接口表监测线程启动后，获取电文配置信息，电文配置信息至少包括电文头、电文字段类型、字段长度和回线号，当获取完毕后开始轮询接口表获取待发送的数据电文，监测到有待发送的数据电文后，先判断Socket回线是否处于连接的状态，如果Socket回线处于已连接的状态，则同步发送数据电文至远程主机，远程主机接收到数据电文后，将数据电文发送至Server端通信回线，接口表监测线程收到Server端通信回线返回的电文底层响应后，更新电文状态为“已发送”并将更新的电文状态发送至通信日志管理模块，然后进入下一轮的循环轮询接口表获取待发送的数据电文；
如果Socket回线处于未连接的状态或未接收到底层响应电文，则说明此Socket回线通信可能存在异常，关闭所述Socket回线，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接，实现异常断线重连，确保数据电文发送的稳定可靠性。
从心跳监测线程和接口表监测线程的工作过程可知，Client端通信回线的作用是监测Socket回线的连接状况，并发送电文信息至Server端通信回线或远程主机。
Server端通信回线启动后，根据Server端通信回线配置信息，初始化Server运行类，指定监听端口，为Server运行类实例化一个Socket回线，通过一个异步操作接受一个传入的连接，当远程主机与该Socket回线连接后，根据Server端通信回线配置信息对远程主机进行合法性的校验，当校验不通过时强制关闭该Socket回线，并重新开启一个新的Socket回线等待远程主机的连接，当校验通过时，启动电文接收线程和Socket状态监测线程，此时Socket回线不再接收新的连接，保证了Socket回线的通信是一对一，是安全、稳定、可靠的。
电文接收线程启动后，从已连接的远程主机同步等待接收电文信息，在接收到电文信息后根据电文头判断电文信息的类型，如果是心跳电文则刷新Server端通信回线的心跳状态为正常，并将心跳电文的心跳底层响应发送至远程主机，并继续等待接收电文信息；如果接收的电文信息类型是数据电文，先对数据电文进行合法性校验，包括电文头、电文号和电文的字段结构等，如果校验不通过，则将此数据电文丢弃，不作处理，如果校验通过，则将该数据电文保持至电文接收接口表，打印日志，并发送电文底层响应给远程主机，以告知远程主机此数据电文接收成功；
电文接收线程接收心跳电文并将心跳电文的底层响应发送至远程主机，将Server端通信回线的电文接收线程与Client端通信回线的心跳监测线程联系起来，Server端通信回线的心跳状态刷新与心跳监测线程的心跳状态相关，只有心跳监测线程成功发送心跳电文，并且电文接收线程成功接收心跳电文，才能说明Server端通信回线的电文接收线程正常；
电文接收线程对数据电文进行的合法性校验，将Server端通信回线与Client端通信回线的接口表监测线程联系起来，只有电文接收线程对数据电文校验通过，才能说明Client端通信回线连接的Socket回线与Server端通信回线连接的Socket回线是相同的，数据电文校验不通过，则接口表监测线程不能收到电文底层响应，表示该电文发送失败，不更新电文状态，。
Socket状态监测线程实时监测该Socket回线的状态，判断该Socket回线是否处于已连接状态，监测该Socket回线的状态是否正常，如果Socket回线未连接或状态不正常，强制关闭该Socket回线，并重新实例化一个新的Socket，开启一个异步操作来接受一个传入的连接，实现Socket通信过程的异常监测和断线自动重连。
本发明也提供了一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的系统，适用于上述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，包括Socket通信中间件和多个远程主机，所述远程主机基于TCP/IP协议SOCKET方式，所述Socket通信中间件与多个远程主机建立通信联系；
其中，所述Socket通信中间件的架构采用多线程方式，包括多条通信回线，每条通信回线都由自身的回线独立运行，每条通信回线绑定一个远程主机的一个通信端口，通过配置远程主机信息，同时和多个远程主机通信。
以下用具体实施例说明。
本发明使用iTeleCom电文通信软件，iTeleCom基于TCP/IP Socket协议，介于应用操作系统和应用软件之间的一类电文通信软件，它可在通信双方的应用程序间实时、高效的传递数据电文，这些电文可以在不同的通信规约、不同的主机操作系统和不同的应用系统间进行交互，提供了简单易用、高效可靠的分布应用开发和通信平台，可以快速方便开发可靠高效的分布式应用。
启动iTeleCom后，连接数据库，启动iTeleCom日志管理，读取Client端通信回线的配置文件和Server端通信回线的配置文件，Client端通信回线的配置信息如表1所示，Server端通信回线的配置如表2所示。
表1
Figure BDA0003176275850000101
表2
Figure BDA0003176275850000102
通信结果如表3所示。
表3
回线 远程IP 远程端口 连接状态 心跳检测 本地端 远程端 电文协议
Client 172.22.197.XX 11000 已连接 正常 JZ TT 19
Server 172.22.197.XX 37349 已连接 正常 JZ TT 19
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，启动Socket通信中间件，所述Socket通信中间件与目标主机建立多个用于通信的Socket回线，自动检测数据库及校验配置信息，数据库正常及配置信息正确后启动通信日志管理模块，Socket回线分别启用Client端通信回线和Server端通信回线，Client端通信回线向远程主机或Server端通信回线发送电文信息，Server端通信回线接收远程主机或Client端通信回线的电文信息；
当Socket回线处于连接状态时，Client端通信回线启动心跳检测线程和接口表监测线程，Server端通信回线启动电文接收线程和Socket状态监测线程；接口表监测线程先获取数据电文的配置，然后轮询获取待发送的数据电文，在发送数据电文前，先判断Socket回线是否处于正常连接的状态；
当Socket回线处于正常连接的状态时，接口表监测线程向远程主机发送数据电文，当Socket回线处于异常状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接
如果心跳检测线程成功发送心跳电文至Server端通信回线，则说明Socket回线连接状态正常，刷新Client端通信回线的心跳状态，如果心跳检测线程未能发送心跳电文至Server端通信回线，则说明心跳检测线程的回线通信存在异常，关闭所述Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线自动重连；
如果接口表监测线程通过通信回线向远程主机发送数据电文后能收到底层响应，则说明Socket回线通信正常，如果接口表监测线程向远程主机发送数据电文后不能收到底层响应，则说明接口表监测线程存在异常，关闭所述Socket回线，释放资源，并自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线自动重连；
如果电文接收线程接收到心跳电文后，则刷新Server端通信回线的心跳状态，并等待下一次接收心跳电文；
如果Socket状态监测线程监测到Socket回线处于未连接状态或处于异常状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并自动创建新的Socket连接远程主机，实现异常断线自动重连；
启动Client端通信回线后，检测Socket回线是否处于连接状态，当Socket回线处于未连接状态时，先启动Socket回线与远程主机的连接，完成连接后，再启动心跳监测线程和接口表监测线程，确保Socket回线在异常断线时可实现断线自动重连；
接口表监测线程先获取数据电文的配置，然后轮询获取待发送的数据电文，在发送数据电文前，先判断Socket回线是否处于正常连接的状态；
当Socket回线处于正常连接的状态时，接口表监测线程向远程主机发送数据电文，当Socket回线处于异常状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接。
2.如权利要求1所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，启动Server端通信回线后，检测Socket回线是否处于连接状态，如果Socket回线处于未连接状态，等待Socket回线与远程主机的连接后，根据配置信息对远程主机进行合法性校验，如果校验不通过，则强制关闭所述Socket回线，释放资源，并开启一个新的Socket回线等待连接，待合法性校验通过后，所述Socket回线不再接收新的连接，启动电文接收线程和Socket状态监测线程。
3.如权利要求1所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，启动心跳监测线程后，先判断Socket回线的连接状态，当Socket回线处于正常连接状态时才发送心跳电文，当Socket回线处于异常状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接。
4.如权利要求3所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，心跳监测线程发送心跳电文后，判断心跳电文是否发送成功，如果心跳电文发送成功，则刷新Client端通信回线的心跳状态，并返回再次判断Socket回线的连接状态，当Socket回线处于正常连接状态时才再次发送心跳电文；如果心跳电文发送失败，则关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接。
5.如权利要求1所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，电文接收线程启动后，从远程主机处接收电文信息，当电文接收线程接收到电文信息后，对电文信息类型进行判断；
当电文信息是心跳电文时，刷新Server端通信回线的心跳状态，并向远程主机发送心跳底层响应，然后等待接收新的电文信息；
当电文信息是数据电文时，对数据电文进行电文校验，如果电文校验通过，则保存所述数据电文，并向远程主机发送电文底层响应，然后等待接收新的电文信息，如果电文校验不通过，则丢弃所述数据电文，然后等待接收新的电文信息。
6.如权利要求5所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，远程主机接收到电文接收线程反馈的电文底层响应后，向接口表监测线程发送电文底层响应；
当接口表监测线程接收到电文底层响应时，接口表监测线程更新电文状态，并再次轮询获取待发送的数据电文；
当接口表监测线程没有接收到电文底层响应时，关闭此Socket回线，释放资源，自动创建新的Socket连接远程主机。
7.如权利要求2所述的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，启动Socket状态监测线程后，先对Socket回线是否连接进行检测，当Socket回线处于未连接状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接，当Socket回线处于连接状态时，再对Socket回线的状态进行检测；
当Socket回线处于异常状态时，关闭所述Socket回线，释放资源，并开启新连接的Socket回线与远程主机连接，当Socket回线处于正常状态时，返回再次检测Socket回线是否连接。
8.一种基于TCP/IP协议SOCKET通信的系统，适用于如权利要求1-7任一项的基于TCP/IP协议SOCKET通信的方法，其特征在于，包括Socket通信中间件和多个远程主机，所述远程主机基于TCP/IP协议SOCKET方式，所述Socket通信中间件与多个远程主机建立通信联系；
其中，所述Socket通信中间件的架构采用多线程方式，包括多条通信回线，每条通信回线都由自身的回线独立运行，每条通信回线绑定一个远程主机的一个通信端口，通过配置远程主机信息，同时和多个远程主机通信。
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