套接字(Socket) - 继电器可靠性检测系统中工业以太网的应用

3.1 套接字(Socket)

　　TCP/IP网络环境下的应用程序是通过网络系统编程界面套接字Socket(在Windows操作系统下称之为Winsock)来实现的。套接字构成了核心协议的用户视图，通过套接字应用程序可访问通信协议，套接字是网络通信的基本构件。套接字是可以被命名的通信端点，应用程序通过它在网络上发送和接收数据。每个套接字都有其类型，并有一个与之相连的进程。TCP/IP提供3种类型套接字：

　　1)流式套接字(Stream Scoket)。该接口提供一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限;数据被看作字节流，无长度限制。流式套接字提供了一种可靠的面向连接的数据传输方式，如果想发送大批量数据或想让数据按顺序无重复地到达目的地，流式套接字最为有用。

　　2)数据包套接字(Datagram Scoket)。该接口提供一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。数据包套接字比较适用于数据包或记录型数据的传输，数据包的发送不能得到保证，而且不能排序到达。

　　3)原始套接字(Raw Scoket)。该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问，主要用于新的网络协议实现的测试等[6]。

　　在进行网络开发时，阻塞问题是网络编程中十分重要的问题。由于在阻塞模式下，在I/O操作完成前，执行操作的Winsock函数会一直等待下去，不会立即返回程序(将控制权交还给程序)。故用这种方式，服务器应用程序将很难同时通过多个建好连接的套接字进行通信。在此系统的应用中，需要实现一台服务器同时和六个套接字进行通信，因此结合对有限硬件资源的考虑，选择了非阻塞类型的套接字，这也是一般协议开发中通常用到的套接字通信方式。

　　3.2 通信的实现

　　系统通信采用客户机/服务器模式，利用VC的微软基础类(MFC)进行网络开发，MFC提供了两种类型描述Windows Socket，分别是CAsynSocket和CSocket。其中CAsynSocket类封装了Windows Sockets API，并将与Socket有关的Windows消息转换为回调函数。CAsynSocket处于网络更底层，其使用就更具灵活性，相应要求编程者应熟悉网络底层细节。而CSocket类是CAsynSocket类的派生类，通过MFC中的CArchive类的对象提供了更高层次的抽象，它封装了 Socket实现中的许多细节。这里我们采用CAsynSocket类实现系统中“一对多”的数据发送，通过在服务器中建立Winsock空间数组的方式来解决[7]。

　　首先，构造CAsyncSocket类型的对象，然后利用该对象创建内嵌的Socket句柄。例如:

　　CAsyncSocket m_listen;

　　m_listen.Create(nPort);//服务器指定端口

　　若是客户端，需要用CAsyncSocket::Connect()函数连接服务器端的套接字。

　　其次，若是服务器端的套接字，创建完成就可以侦听端口，以便接收试图连接到此端口的客户端的套接字。接收了一个连接请求后就可以进行口令验证或直接建立连接等工作。服务器侦听的函数是CAsyncSocket::Listen()，接收客户端套接字的函数是 CAsyncSocket::Accept()。

　　继而采用CAsyncSocket类的成员函数进行数据的收发。发送的函数是CAsyncSocket::send()，接收的函数是CAsyncSocket::Receive()。

　　最后，通信结束后，通过CAsyncSocket::Close()函数销毁对象。服务器与检测装置的通讯流程见图3。

　　

 

　　图 3 服务器与检测装置通信流程图

　　CAsyncSocket类对网络回调函数做了较好的封装。当有连接请求时，服务器端的套接字就会收到OnAccept消息，此消息触发网络回调函数 OnAccept();当服务器接收了连接后，客户端的套接字就会收到OnConnect消息，此消息触发网络回调函数OnConnect();当有数据传来时，套接字会收到OnReceive消息，此消息触发网络回调函数OnReceive()。程序员也可以在CAsyncSocket类的派生类中重载以上回调函数，实现特定的功能。