【正文】 基于UDP協(xié)議的組播模式 CNC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) CNC 客戶機(jī)的API設(shè)計(jì) 類CNCClient客戶機(jī)用來實(shí)現(xiàn)“發(fā)布—訂閱”和“組播”功能，主要接口（公有函數(shù)）如下： class CNCClient{ public: BOOL Connect(…)。 // 連接服務(wù)器 BOOL Disconnect()。 // 與服務(wù)器斷開連接 BOOL PublishData(…)。 // 向服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù) BOOL QueryData(…)。 // 向服務(wù)器查詢數(shù)據(jù) BOOL SubscribeData(…)。 // 向服務(wù)器訂閱數(shù)據(jù) GROUPIP QueryGroupIP(…)。 // 向服務(wù)器查詢組播地址 DWORD MulticastMessage(…)。 // 發(fā)送組播消息 virtual void MessageResponse(…)。// 響應(yīng)組播消息…}。一、客戶程序的“發(fā)布”協(xié)議 客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)布的每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)均含有數(shù)據(jù)類型、工作組名稱、數(shù)據(jù)名稱、生命期和數(shù)據(jù)長度的信息。，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見 DataPublish ： struct DataPublish{ BYTE iDataType。 // 2 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)類型，宏定義為DATA_PUBLISH char strGroupName[16]。 // 16個(gè)字節(jié)的工作組名字 char strDataName[16]。 // 16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)名字 DWORD dwLifeTime。 // 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)生命期，以秒為單位 DWORD dwLength。 // 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容的長度 char *pchContent。 // 數(shù)據(jù)內(nèi)容}。 2字節(jié) 16字節(jié) 16字節(jié) 4字節(jié) 4字節(jié)data type group name data name life time length content 用于發(fā)布的報(bào)文格式二、客戶程序的“訂閱”協(xié)議客戶機(jī)向服務(wù)器訂閱數(shù)據(jù)分兩步實(shí)現(xiàn)：（1）先調(diào)用函數(shù)QueryData向服務(wù)器發(fā)送一個(gè) DataQuery格式的報(bào)文，用于查詢要訂閱的數(shù)據(jù)是否存在。 struct DataQuery{ BYTE iDataType。 // 2 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)類型，宏定義為DATA_QUERY char strGroupName[16]。 // 16個(gè)字節(jié)的工作組名字 char strDataName[16]。 // 16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)名字 }。（2）服務(wù)器接收到查詢時(shí)，按照 DataQuery結(jié)構(gòu)中的strGroupName和strDataName進(jìn)行搜索。如果該數(shù)據(jù)不存在，Server向Client發(fā)送一個(gè)FALSE標(biāo)志。如果該數(shù)據(jù)存在，服務(wù)器先向客戶機(jī)發(fā)送一個(gè)TRUE標(biāo)志，之后立即再向客戶機(jī)發(fā)送該數(shù)據(jù)（DataPublish格式）。 如果客戶機(jī)得到TRUE標(biāo)志的查詢結(jié)果，就調(diào)用函數(shù)SubscribeData來接收服務(wù)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。三、客戶程序的“組播”協(xié)議 客戶機(jī)先調(diào)用函數(shù)QueryGroupIP向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)GroupAddress格式的報(bào)文，用于查詢組播地址。服務(wù)器返回相應(yīng)的十進(jìn)制點(diǎn)分式的IP地址。 struct GroupAddress{ BYTE iDataType。 // 2 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)類型，宏定義為GROUP_ADDRESS char strGroupName[16]。 // 16個(gè)字節(jié)的工作組名字 }?？蛻魴C(jī)調(diào)用函數(shù)MulticastMessage向指定的組（根據(jù)組播地址）播放消息。組播的數(shù)據(jù)報(bào)結(jié)構(gòu) DataMulticast定義如下：struct DataMulticast{DWORD dwContentType。 //　組播的數(shù)據(jù)報(bào)類型，由用戶定義char *pchContent。 //　組播的數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)容，由用戶定義}。如果客戶機(jī)接收到組播的消息，將自動(dòng)調(diào)用函數(shù)MessageResponse來響應(yīng)該消息。MessageResponse是虛函數(shù)，它將根據(jù)dwContentType信息決定如何處理到來的組播消息，具體功能由用戶定義。 CNC 服務(wù)器的設(shè)計(jì)一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) CNC 服務(wù)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：（1）一張用于管理組播地址的鏈表。組播地址由服務(wù)器動(dòng)態(tài)生成，客戶機(jī)可以向服務(wù)器查詢?nèi)我饨M的組播地址。（2）一張用于管理線程指針的鏈表。服務(wù)器采用多線程并發(fā)處理技術(shù)，使客戶機(jī)獲得最快的響應(yīng)。（3）每個(gè)組都有一張用于管理“發(fā)布—訂閱”的數(shù)據(jù)的Hash表。由于同一時(shí)刻，系統(tǒng)可能存在多個(gè)生產(chǎn)者與消費(fèi)者，數(shù)據(jù)的存入、取出速度成為服務(wù)器性能的重要指標(biāo)。Hash表可以提供比鏈表更快的數(shù)據(jù)檢索速度。Hash表中的數(shù)據(jù)項(xiàng)結(jié)構(gòu)見DataElement ： struct DataElement{ char strGroupName[16]。 // 工作組的名稱 char strDataName[16]。 // 數(shù)據(jù)的名稱 BYTE iStorageType。 // 存儲類型： STORAGE_FILE 或 STORAGE_MEMORY ColeDateTime TimeToDie。 // 作廢時(shí)刻 BOOL bLock。 // 鎖定標(biāo)志： TRUE 或 FALSE DWORD dwLength。 // 數(shù)據(jù)的長度 char *pchContent。 // 數(shù)據(jù)內(nèi)容}。 存儲類型（iStorageType）的用途：把數(shù)據(jù)全部保存在內(nèi)存中將非常消耗服務(wù)器的內(nèi)存資源，在很多情況下是沒有必要的。為了提高內(nèi)存的使用效率，服務(wù)器僅把生命期較短或者長度較短的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中（即為STORAGE_MEMORY類型），而把生命期較長或者長度較長的數(shù)據(jù)保存在文件中（即為STORAGE_FILE類型）。 作廢時(shí)刻（TimeToDie）的用途：客戶機(jī)發(fā)布的數(shù)據(jù)均指定了生命期，服務(wù)器在接收到數(shù)據(jù)時(shí)即可計(jì)算出作廢時(shí)刻。服務(wù)器將定期掃描Hash表，若發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)超出作廢時(shí)刻（并且沒有被鎖定），即可刪除此數(shù)據(jù)。 鎖定標(biāo)志（bLock）的用途：很多客戶機(jī)可能同時(shí)訂閱某個(gè)數(shù)據(jù)，而該數(shù)據(jù)可能已超出作廢時(shí)刻即將被刪除。為避免沖突，規(guī)定只要有客戶機(jī)訂閱數(shù)據(jù)，就用iLock標(biāo)志來鎖定此數(shù)據(jù)，直到訂閱完成后才消除鎖定。二、多線程并發(fā)技術(shù) 服務(wù)器有一個(gè)主線程和多個(gè)子線程。主線程負(fù)責(zé)客戶機(jī)的入連接請求，然后創(chuàng)建一個(gè)子線程來處理這個(gè)TCP連接。每個(gè)子線程按照CNC API的協(xié)議與客戶機(jī)通訊。由于有多個(gè)子線程共享服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，多線程對共享資源的同步訪問成為實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)。CNC 主要采用了關(guān)鍵區(qū)、互斥對象等同步手段解決這個(gè)問題。三、Winsock的使用 CNC 9x/NT系統(tǒng)下，底層的網(wǎng)絡(luò)通訊程序用Winsock編寫。Winsock有兩種工作方式：阻塞方式和非阻塞方式。阻塞方式的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，可靠性好。缺點(diǎn)是容易使應(yīng)用程序阻塞住，不能處理其它事務(wù)。非阻塞方式是利用Windows 消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)點(diǎn)是在數(shù)據(jù)到來的時(shí)候，系統(tǒng)向應(yīng)用程序窗口發(fā)送消息，使得應(yīng)用程序不必總在等待數(shù)據(jù)，提高了工作效率。缺點(diǎn)是在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)用程序并不將事情做完（不阻塞），以至于應(yīng)用程序要維護(hù)復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)。 鑒于阻塞方式和非阻塞方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，CNC 服務(wù)器采用了混合方式。主線程采用非阻塞的消息驅(qū)動(dòng)方式，可以快速響應(yīng)客戶機(jī)的入連接。在子線程中，仍采用非阻塞的消息驅(qū)動(dòng)方式接受客戶機(jī)的請求，只有在響應(yīng)請求時(shí)，采用阻塞的方式一次性地完成數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。 應(yīng)用示例 、這兩個(gè)程序均用Intra3D 和CNC 。 服務(wù)器訂閱 .3ds和 .obj格式的多邊形模型數(shù)據(jù)并執(zhí)行交互式繪制。 服務(wù)器訂閱商業(yè)統(tǒng)計(jì)圖形數(shù)據(jù)并執(zhí)行交互式繪制。另有一個(gè)客戶機(jī)（數(shù)據(jù)源）向CNC 服務(wù)器發(fā)布各種數(shù)據(jù)，并用組播來通知各個(gè)客戶機(jī)當(dāng)前發(fā)布了什么數(shù)據(jù)（短消息）。Intra3D ，請與作者聯(lián)系，免費(fèi)索取軟件。 小 結(jié) 讓我們用著名3D游戲軟件Quake的設(shè)計(jì)師Michael Abrash 的話總結(jié)本章：“所有真正杰出的設(shè)計(jì)一旦被設(shè)計(jì)好，看起來都是那么的簡單和顯而易見。但是在獲得杰出設(shè)計(jì)的過程中，需要付出令人難以置信的努力?！盵Abrash 1998] 繪制商業(yè)統(tǒng)計(jì)圖形的客戶程序47 / 47