CN113973104A - 基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于事件的二进制通讯协议的交易系统,用于系统各模块之间进行消息交换所需的通讯协议的架构;该协议包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制,通过IO操作、socket套接字连接四层架构;所述架构分为四层,每层对应不同的报文结构,分别为通道层、心跳加密层、报文解析层和用户层;依靠低层驱动反应器进行事件驱动,反应器为一个独立的线程,用于处理三种事件:IO输入输出操作、定时器和消息;所述架构用于处理控制消息和应用消息以及容错控制信息。本发明将结构化报文的序列化、反序列化操作,协议连接的心跳保活;通过设计基于事件触发的二进制通讯协议,来高效完成模块、系统间的消息交换,提升系统整体吞吐量并降低延时。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域,具体涉及基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法。
背景技术
在为金融机构的自营部门开发面向贵金属交易所的交易管理系统时,从整体的系统设计出发,会有通讯服务模块、各类业务服务模块、前置、报盘等程序模块,这些程序模块之间均会发生各类控制、业务类消息数据的高频率交换,因此设计基于事件的二进制通讯协议来高效完成模块间的消息交换。
不同的系统、不同的模块之间,需要进行各类消息交换,比较常见的消息格式XML、JSON等,此类消息格式表达能力强但是报文体积大、解析复杂,在网络带宽有限、系统之间延时要求较低、消息交换高频场景下,此类消息格式表现差强人意。
发明内容
本发明的目的在于基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法,通过设计基于事件触发的二进制通讯协议,来高效完成模块、系统间的消息交换,提升系统整体吞吐量并降低延时。
本发明的技术方案是:
第一方面,本发明提供了基于事件的二进制通讯协议的交易系统,
用于系统各模块之间进行消息交换所需的通讯协议的架构;
该系统包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制,通过IO操作、socket套接字连接四层架构;
所述架构分为四层,每层对应不同的报文结构,分别为通道层、心跳加密层、报文解析层和用户层;依靠低层驱动反应器进行事件驱动,反应器为一个独立的线程,用于处理三种事件:IO输入输出操作、定时器和消息;
所述架构用于处理控制消息和应用消息以及容错控制信息,
所述控制信息包括4个字节的报头、80个字节的控制头和消息正文,所述消息正文包括数据域头和数据域;
所述应用消息包括4个字节的报头和信息正文,所述信息正文包括80个字节的控制头和二进制数据块。
所述通道层用于底层驱动的通信发送和接收报文,对应的发送和接收报文为CChannelPackage,用于检查接收的报文有效性和增加该层协议信息;
所述心跳加密层将报文处理完以后,将报文推给其上层CFMPProtocol,CFMPProtocol检查心跳和加密,对应的报文为CFMPPackage,同时将所有信息记录在CFMPPackage对应的报头中;
所述报文解析层将报文处理完以后,将报文推送给其上层协议CFTCPProtocol,CFTCPProtocol对应的报文为CFTCPPackage,CFTCPProtocol对最终FTCP报文进行解析、有效性验证,已经提供抽取报文信息可视化后以供用户层进行使用;
CFTCPProtocol报文解析层将报文处理完以后,将报文推送给它的上层协议CFTCPPackageHandler,用户层通过继承该类,获取最终的域数据来处理业务;
所述报文解析层为用户层的应用协议。
第二方面,本发明提供了基于事件的二进制通讯协议的交易系统的方法,具体包括如下步骤:
发送数据过程为用户层接收信息,增加FTCP报头,推送至报文解析层,报文解析层增加FMP报头后,推送至心跳加密层,经心跳加密层增加Channel层报头处理后至通道层,与底层驱动的反应器进行事件驱动;接收数据过程为发送过程反向过程。
第三方面,本发明还提供了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现第二方面所述方法的步骤。
与现有技术的有益效果是将结构化报文的序列化、反序列化操作,协议连接的心跳保活;该协议包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制,规范了系统各模块之间的通讯,通过设计基于事件触发的二进制通讯协议,来高效完成模块、系统间的消息交换,提升系统整体吞吐量并降低延时。
附图说明
图1为本发明提供的控制信息的格式结构图;
图2为本发明提供的应用信息的格式结构图;
图3为本发明提供的接收数据过程的流程图;
图4为本发明提供的发送数据过程的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述,以便更好的理解本发明。
实施例
消息格式定义
系统交换的消息包括控制消息和应用消息,两类消息都包含了一个四字节的报头,表示整个消息报文的长度,在信息正文部分有一个消息控制报头,它描述消息ID和消息路径等控制信息。如图1和图2所示,两类消息的区别是,在消息正文中控制消息包含了可解析的数据域头和数据域,而应用消息的消息正文包含了二进制数据块。
容错控制消息是平台内部的控制消息,主要包含:状态切换控制类、消息同步类、消息订阅类。
如图3-4所示,该系统还包括CChannelProtocol(通道层)、CFMPProtocol(心跳加密层)、CFTCPProtocol(报文解析层)和CFTCPPackageHandler(用户层),通过IO操作、socket套接字连接四层架构。
CChannelProtocol通道层
最底层的协议,负责底层的通信发送和接收报文,对应的发送和接收报文为CChannelPackage,负责检查接收的报文有效性和增加本层协议信息,
本层协议具体步骤如下:
1)CCacheList:发送缓冲区,发送的所有二进制报文都是先放到缓冲区中,CCacheList保存的是一个CCacheNode的链,有很多CCacheNode组成链条,每个CCacheNode可以放很多个报文,一旦CCacheNode放满以后重新创建一个新的CCacheNode放到这个链的后面。
2)CChannelPackage:接收报文,通过接收socket(套接字)数据,每次读取当前头指针-当前尾指针个字符,组装成一个CChannelPackage,再往上次协议推送。
3)HandleInput:负责接收报文,底层Reactor负责检查是否有消息要接收,继承自CProtocol,CProtocol为所有协议的基类。
4)HandleOutput:负责发送报文,,底层Reactor负责检查是否有消息要接收,同样继承自CProtocol。
5)CChannelControl:协议栈容器,继承自CEventHandler,CEventHandler为所有Reactor挂接的事件类的基类,提供了统一的开放接口。CChannelControl协议栈容器中装载了CChannelProtocol协议,为FTCP协议的最底层协议栈容器。
CFMPProtocol心跳加密层
CChannelProtocol层将报文处理完以后,将报文推给它的上层CFMPProtocol,CFMPProtocol主要负责检查心跳和加密,对应的报文为CFMPPackage,该层的所有信息记录在CFMPPackage对应的报头中。
心跳:所有的设备检查与总线之间是否还连接通过心跳检测的方式,通过该层定义的最近发送报文和接收报文时间,来决定发送心跳包,心跳报文有一个专门的标志FMPExtTagKeepAlive,保存在CFMPPackage报文头部,收到心跳报文表示设备正常,丢弃该报文,不向上层推送,如果心跳超时断开连接
数据加密:在广域网中传输数据时需要加密,防止报文被人截取,通过该层将数据加密解密以后进行传送,保证数据的安全性
本层协议具体步骤如下:
1)Pop:接收到从CChannelProtocol上来的报文以后,检查是否为心跳报文,如果是则扔掉,不是则向上层推送报文
2)Push:发送报文,检查是否要加密,如果要加密,则将数据加密后再推给CChannelProtocol去处理。
3)OnTimer:控制心跳发送,如果当前时间–最近发送时间大于设置的时间则向外发送一个心跳报文,检查之间的连接是否正常;如果当前时间–最新读取时间大于设置的时间则认为之间的连接已经断开。
CFTCPProtocol报文解析层
CFMPProtocol层将报文处理完以后,将报文推送给它的上层协议CFTCPProtocol,CFTCPProtocol对应的报文为CFTCPPackage,CFTCPProtocol主要负责对最终FTCP报文进行解析、有效性验证,已经提供抽取报文的一系列工具以供用户层进行使用,这一层也称为报文解析层。
报文解析:从低层一直推送上来的报文,进行验证长度、域的正确性,保证数据正确性。
报文抽取:通过设计模式中的Iterator,对多个域进行数据获取。
本层协议关键实现:
1)CFTCPPackage:由CFMPProtocol推上来的报文,由CFTCPPackage处理,该类主要提供报文有效性检查,包括长度和域的有效性;提供增加域的方法AddField和抽取域的方法GetXXXXField;提供调试报文的方法等。
2)TFTCPHeader:FTCP报头,保存在CFTCPPackage中,主要标示标识该消息在持久流中的编号、标示上层协议的协议ID、FTCP报的tid、FTCP数据报的连续标志、FTCP报的序号、数据域个数和数据域长度。
3)CFTCPControl:协议栈容器,继承自CChannelControl,容纳了前3层协议,CChannelProtocol为最底层,CFMPProtocol为第二层,CFTCPProtocol为第三层,所有的用户层需要继承该协议栈来封装自己的协议栈。
CFTCPPackageHandler用户层
CFTCPProtocol报文解析层将报文处理完以后,将报文推送给它的上层协议CFTCPPackageHandler,该层协议是用户层的应用协议,用户通过继承该类,获取最终的域数据来处理自己的业务,操作的仍然是FTCP层的报文。这一层为用户实现层
本层协议关键实现:
1)Demux:封装了用户需要处理的接口HandlePackage,所有从底层上来的数据报文都是通过该接口使用。
2)SendPackage,PreparePackage:提供发送报文的接口。
底层驱动:该协议依靠低层驱动Reactor(反应器)进行事件驱动,Reactor是一个独立的线程,相当于CPU(中央处理器)中的时间片,它处理三种事件:IO(输入输出)操作、定时器和消息,IO操作:该四层协议结构为IO操作,socket(套接字)连接;定时器:定时处理事件,在指定的时间间隔内执行某些操作;消息:处理消息事件。
关键实现:
1)CEventHandler:为事件handler,所有Reactor处理的都是事件,都是从该类继承,该类提供接口HandleInput为IO输入操作、HandleOutput为IO输出操作、OnTimer为定时器、SendMsg和HandleMessage为消息处理;
2)CReactor:为Reactor封装类,提供了事件注册方法:RegisterIO和RemoveIO为注册IO和取消IO事件、RegisterTimer和RemoveTimer为注册定时器和取消定时器、SendMsg和DispatchMsg为消息发送和处理分发。该类为一个线程,提供了循环处理IO操作、定时器和消息。
以上所述是本发明的优选实施方式,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的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.基于事件的二进制通讯协议的交易系统,其特征在于:
用于系统的各模块之间进行消息交换所需的通讯协议的架构;
该系统包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制,通过IO操作、socket套接字连接四层架构;
所述架构分为四层,每层对应不同的报文结构,分别为通道层、心跳加密层、报文解析层和用户层;依靠低层驱动反应器进行事件驱动,反应器为一个独立的线程,用于处理三种事件:IO输入输出操作、定时器和消息;
所述架构用于处理控制消息和应用消息以及容错控制信息,
所述控制信息包括4个字节的报头、80个字节的控制头和消息正文,所述消息正文包括数据域头和数据域;
所述应用消息包括4个字节的报头和信息正文,所述信息正文包括80个字节的控制头和二进制数据块。
2.根据权利要求1所述的基于事件的二进制通讯协议的交易系统的方法,其特征在于:
所述通道层用于底层驱动的通信发送和接收报文,对应的发送和接收报文为CChannelPackage,用于检查接收的报文有效性和增加该层协议信息;
所述心跳加密层将报文处理完以后,将报文推给其上层CFMPProtocol,CFMPProtocol检查心跳和加密,对应的报文为CFMPPackage,同时将所有信息记录在CFMPPackage对应的报头中;
所述报文解析层将报文处理完以后,将报文推送给其上层协议CFTCPProtocol,CFTCPProtocol对应的报文为CFTCPPackage,CFTCPProtocol对最终FTCP报文进行解析、有效性验证,已经提供抽取报文信息可视化后以供用户层进行使用;
CFTCPProtocol报文解析层将报文处理完以后,将报文推送给它的上层协议CFTCPPackageHandler,用户层通过继承该类,获取最终的域数据来处理业务;
所述报文解析层为用户层的应用协议。
3.根据权利要求1所述的基于事件的二进制通讯协议的交易系统的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
发送数据过程为用户层接收信息,增加FTCP报头,推送至报文解析层,报文解析层增加FMP报头后,推送至心跳加密层,经心跳加密层增加Channel层报头处理后至通道层,与底层驱动的反应器进行事件驱动;接收数据过程为发送过程反向过程。
4.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求2-3所述方法的步骤。
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