"> CNC 客户机的API设计

       类CNCClient客户机用来实现“发布—订阅”和“组播”功能，主要接口（公有函数）如下：

       class CNCClient

{       public:

    BOOL Connect(…);           // 连接服务器

     BOOL Disconnect();          // 与服务器断开连接

     BOOL PublishData(…);       // 向服务器发布数据

     BOOL QueryData(…);         // 向服务器查询数据

     BOOL SubscribeData(…); // 向服务器订阅数据

     GROUPIP QueryGroupIP(…);   // 向服务器查询组播地址

     DWORD MulticastMessage(…); // 发送组播消息

     virtual void MessageResponse(…);// 响应组播消息

…

};

一、客户程序的“发布”协议

       客户机向服务器发布的每个数据报均含有数据类型、工作组名称、数据名称、生命期和数据长度的信息。报文格式如图5.16所示，数据结构见 DataPublish ：

     struct DataPublish

{

         BYTE     iDataType;         // 2 个字节数据类型，宏定义为DATA_PUBLISH

         char     strGroupName[16];  // 16个字节的工作组名字

         char     strDataName[16];   // 16个字节的数据名字

         DWORD    dwLifeTime;        // 4 个字节的数据生命期，以秒为单位

         DWORD    dwLength;          // 4 个字节的数据内容的长度

         char     *pchContent;       // 数据内容

};

     2字节      16字节          16字节        4字节      4字节

图5.16  用于发布的报文格式

二、客户程序的“订阅”协议

客户机向服务器订阅数据分两步实现：

（1）先调用函数QueryData向服务器发送一个 DataQuery格式的报文，用于查询要订阅的数据是否存在。

     struct DataQuery

{

     BYTE     iDataType;             // 2 个字节数据类型，宏定义为DATA_QUERY

         char     strGroupName[16];      // 16个字节的工作组名字

     char     strDataName[16];       // 16个字节的数据名字

    };

（2）服务器接收到查询时，按照 DataQuery结构中的strGroupName和strDataName进行搜索。如果该数据不存在，Server向Client发送一个FALSE标志。如果该数据存在，服务器先向客户机发送一个TRUE标志，之后立即再向客户机发送该数据（DataPublish格式）。

如果客户机得到TRUE标志的查询结果，就调用函数SubscribeData来接收服务器发送过来的数据。

三、客户程序的“组播”协议

    客户机先调用函数QueryGroupIP向服务器发送一个GroupAddress格式的报文，用于查询组播地址。服务器返回相应的十进制点分式的IP地址。

     struct GroupAddress

{

     BYTE     iDataType;             // 2 个字节数据类型，宏定义为GROUP_ADDRESS

         char     strGroupName[16];      // 16个字节的工作组名字

    };

客户机调用函数MulticastMessage向指定的组（根据组播地址）播放消息。组播的数据报结构 DataMulticast定义如下：

struct DataMulticast

{

DWORD   dwContentType;        //　组播的数据报类型，由用户定义

char          *pchContent;              //　组播的数据报内容，由用户定义

};

如果客户机接收到组播的消息，将自动调用函数MessageResponse来响应该消息。MessageResponse是虚函数，它将根据dwContentType信息决定如何处理到来的组播消息，具体功能由用户定义。

5.5.3.2  CNC 服务器的设计

一、数据结构

       CNC 服务器的数据结构主要由三部分组成：

（1）一张用于管理组播地址的链表。组播地址由服务器动态生成，客户机可以向服务器查询任意组的组播地址。

（2）一张用于管理线程指针的链表。服务器采用多线程并发处理技术，使客户机获得最快的响应。

（3）每个组都有一张用于管理“发布—订阅”的数据的Hash表。由于同一时刻，系统可能存在多个生产者与消费者，数据的存入、取出速度成为服务器性能的重要指标。Hash表可以提供比链表更快的数据检索速度。Hash表中的数据项结构见DataElement ：

     struct DataElement

{

         char     strGroupName[16];  // 工作组的名称

         char     strDataName[16];   // 数据的名称

         BYTE     iStorageType;      // 存储类型： STORAGE_FILE 或 STORAGE_MEMORY

     ColeDateTime  TimeToDie;         // 作废时刻

         BOOL     bLock;             // 锁定标志： TRUE 或 FALSE

         DWORD    dwLength;          // 数据的长度

         char     *pchContent;       // 数据内容

};

       存储类型（iStorageType）的用途：把数据全部保存在内存中将非常消耗服务器的内存资源，在很多情况下是没有必要的。为了提高内存的使用效率，服务器仅把生命期较短或者长度较短的数据保存在内存中（即为STORAGE_MEMORY类型），而把生命期较长或者长度较长的数据保存在文件中（即为STORAGE_FILE类型）。

       作废时刻（TimeToDie）的用途：客户机发布的数据均指定了生命期，服务器在接收到数据时即可计算出作废时刻。服务器将定期扫描Hash表，若发现有数据超出作废时刻（并且没有被锁定），即可删除此数据。

       锁定标志（bLock）的用途：很多客户机可能同时订阅某个数据，而该数据可能已超出作废时刻即将被删除。为避免冲突，规定只要有客户机订阅数据，就用iLock标志来锁定此数据，直到订阅完成后才消除锁定。

二、多线程并发技术

    服务器有一个主线程和多个子线程。主线程负责客户机的入连接请求，然后创建一个子线程来处理这个TCP连接。每个子线程按照CNC API的协议与客户机通讯。由于有多个子线程共享服务器中的数据，多线程对共享资源的同步访问成为实现的难点。CNC 主要采用了关键区、互斥对象等同步手段解决这个问题。

三、Winsock的使用

    CNC 1.0运行于Windows 9x/NT系统下，底层的网络通讯程序用Winsock编写。Winsock有两种工作方式：阻塞方式和非阻塞方式。阻塞方式的优点是编程简单，可靠性好。缺点是容易使应用程序阻塞住，不能处理其它事务。非阻塞方式是利用Windows 消息机制实现的。优点是在数据到来的时候，系统向应用程序窗口发送消息，使得应用程序不必总在等待数据，提高了工作效率。缺点是在发送和接收数据时，应用程序并不将事情做完（不阻塞），以至于应用程序要维护复杂的状态机。

    鉴于阻塞方式和非阻塞方式各有优缺点，CNC 服务器采用了混合方式。主线程采用非阻塞的消息驱动方式，可以快速响应客户机的入连接。在子线程中，仍采用非阻塞的消息驱动方式接受客户机的请求，只有在响应请求时，采用阻塞的方式一次性地完成数据的发送或接收。

5.5.4 应用示例

       图5.17、图5.18是参加协同工作的两个客户程序示例，这两个程序均用Intra3D 2.0 和CNC 1.0开发。图5.17的客户程序向CNC 服务器订阅 .3ds和 .obj格式的多边形模型数据并执行交互式绘制。图5.18的客户程序向CNC 服务器订阅商业统计图形数据并执行交互式绘制。另有一个客户机（数据源）向CNC 服务器发布各种数据，并用组播来通知各个客户机当前发布了什么数据（短消息）。

5.6  小 结

       让我们用著名3D游戏软件Quake的设计师Michael Abrash 的话总结本章：“所有真正杰出的设计一旦被设计好，看起来都是那么的简单和显而易见。但是在获得杰出设计的过程中，需要付出令人难以置信的努力。”[Abrash 1998]

图5.17  绘制.3ds和.obj模型的客户程序

图5.18  绘制商业统计图形的客户程序