CN113973104B - 基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法 - Google Patents

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

基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法

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：

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CChannelProtocol通道层、CFMPProtocol心跳加密层、CFTCPProtocol报文解析层和CFTCPPackageHandler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；

其中，CChannelProtocol层负责底层的发送和接收报文；CFMPProtocol层负责检查心跳和加密；CFTCPProtocol层负责对报文进行解析和有效性验证；CFTCPPackageHandler层的协议为用户层的应用协议；

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；

CChannelProtocol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；

CFMPProtocol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，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。