[更新设计]跨平台物联网通讯框架ServerSuperIO 2.0 ，功能、BUG、细节说明，以及升级思考过程！

注：ServerSuperIO 2.0 还没有提交到开源社区，在内部测试！！！

SSIO是基于早期工业现场300波特率通讯传输应用场景发展、演化而来。为了适应互联网、物联网的发展趋势，以及不同应用场景的需求，SSIO也在不断的进行更新。

SSIO是一个跨平台的物联网通讯框架，但是其本质不仅仅是通讯框架，而是设备驱动、串口和网络IO管理器、场景控制器三者之间的协调与调度机制。

物联网是一个发展趋势，如果各种传感器、硬件设备的协议驱动无法统一，那么使用SSIO框架来开发设备驱动，随意挂载到框架运行并且进行通讯和交互，你拥有的是集成能力，以及对用户的承诺；如果是公司内部使用，协议是“标准”的，那么使用SSIO更简单、方便，降低人员成本、提高生产效率。

1.1 功能

1.在串口和网络IO中增加接收数据缓存功能，充分利用缓存空间，保证数据的完整性。

2.修改数据分发策略，现在以远程IP或设备编号两种方式分发数据。

3.增加接收数据过滤器，保证数据按一定的规则进行提取，以及保证数据的连续性。

4.增加定时、超时清理网络连接资源，如果网络连接在一定时间范围内没有接到数据，则进行清理。

5.其他代码优化。

1.2 BUG

1.修复：退出软件可能造成的异常。

2.修复：分发数据的逻辑问题。

1.3 细节

1.在协议驱动IProtocolDriver增加GetCode和GetPackageLength接口。GetCode一般为设备的唯一编号；GetPackageLength一般获得本次数据包应该接收的数据长度，在框架中并未实际使用。

2.把CommandCache命令空间改为DataCache,下面增加ISendCache发送缓存接口和IReceiveCache接收缓存接口。

3.把现在设备驱动中的CommandCache改为SendCache发送数据缓存，移植到ProtocolDriver协议驱动中。

4.在ComSession和TcpSocketSession中增加ReceiveCache接收数据缓存。

5.增加IReceiveFilter接收数据过滤器接口。

7.去掉按设备地址分发数据，增加按设备编码分发数据。

8.网络侦听连接的时候，退出软件有可能造成异常。

9.网络异步接收数据时，在逻辑上有可能造成分发错误。

10.对配置文件进行修改，增加StartReceiveDataFliter、ClearSocketSession、ClearSocketSessionInterval和ClearSocketSessionTimeOut。

11.网络通讯时，去掉多少次没有接收到数据进行清理连接的功能。

3.1 设备/传感器编码

SSIO原来是用设备地址（DeviceAddress）来识别设备驱动，而DeviceAddress是int类型，不能满足业务场景的需求了，因为设备编码不仅仅是一个数字类型的数值，有可能是一串字符串，包括数字和字母。设备编码包括设备地址，是识别设备的一个规则编码。有时候设备编码与设备地址是等同的。

所以在设备驱动中增加了GetCode接口，这个接口也作为网络异步接收数据使用过滤器查找设备的接口，一般需要在配置文件设备StartReceiveDataFliter属性。

GetCode可以进行模糊查找，并且返回设备编码，如下代码：

public override string GetCode(byte[] data)
{
int codeIndex = -1;
byte[] head=new byte[] {0x55,0xaa};
for (int i = 0; i < data.Length; i++)
{
if (data.Mark(0, data.Length, i, head))
{
codeIndex = i;
break;
}
}

if (codeIndex == -1)
{
return String.Empty;
}
else
{
return data[codeIndex + head.Length].ToString("00#");
}
}

3.2 接收数据缓存

SSIO以前接收完数据，直接从缓存中提取数据后返回给了设备驱动；也有另外一种方案，就是创建一个更大的缓存对象保存byte数据，但是这种方案有些浪费内存空间，以及效率。

SSIO现在采用了折中方案，利用现有的缓存空间（byte[]），配合接收数据过滤器，对已经接收到的数据进行管理和过滤提取，并且对未提取的数据有持久存储的能力。代码如下：

/// <summary>
/// 获得数据
/// </summary>
/// <param name="filter"></param>
public IList<byte[]> Get(IReceiveFilter filter)
{
if (filter == null)
{
throw new NullReferenceException("filter引用为空");
}

if (DataLength <= 0)
{
return new List<byte[]>();
}

lock (_SyncLock)
{
int lastByteOffset = InitOffset;
IList<byte[]> listBytes = filter.Filter(ReceiveBuffer, InitOffset, DataLength, ref lastByteOffset);
if (listBytes != null
&& listBytes.Count > 0
&& lastByteOffset>InitOffset)
{
CurrentOffset = lastByteOffset + 1;

int gets = CurrentOffset - InitOffset ;
DataLength -= gets;

MoveLeft(gets);
}
return listBytes;
}
}

3.3 接收数据过滤器

接收数据过滤器是按一定的原则在数据缓存中查找、提取数据信息，过滤器接口定义如下代码：

/// <summary>
/// 过滤数据信息
/// </summary>
/// <param name="receiveBuffer">缓冲区</param>
/// <param name="offset">偏移量</param>
/// <param name="length">有效数据长度</param>
/// <param name="lastByteOffset">最后一个字节的偏移量</param>
/// <returns>没有数据返回null</returns>
IList<byte[]> Filter(byte[] receiveBuffer, int offset, int length, ref int lastByteOffset);

SSIO在此接口的基础上，实现了5种数据过滤方式，固定结尾的方式（FixedEndReceiveFliter）、固定开头和结尾的方式（FixedHeadAndEndReceiveFliter）、因定开头的方式（FixedHeadReceiveFliter）、固定开头和长度的方式（FixedHeadAndLengthReceiveFliter）、因定长度的方式（FixedLengthReceiveFliter），这几种方式各有利弊，请根据不同设备的协议使用不同的过滤器。

3.4 定时检测，超时清理网络连接

SSIO以前是设置一个发送和接收次数值，如果超过这个值，还没有接收到数据信息，那么就认为是失效的IO通道，就会关闭、释放掉资源。

SSIO现在增加了定时检测功能，如果在一定时间范围内（可设备）还没有接收到数据，那么就认为是失效的IO通道，就会关闭、释放掉资源。代码如下：

private void ClearSocketSession(object state)
{
if (Monitor.TryEnter(state))
{
try
{
ICollection<IChannel> socketChannels = this.ChannelManager.GetChannels(CommunicateType.NET);

if (socketChannels == null || socketChannels.Count<=0)
return;

DateTime now = DateTime.Now;

IEnumerable<IChannel> timeoutSessions = socketChannels.Where(c => (now-((ISocketSession)c).LastActiveTime).Seconds>Config.ClearSocketSessionTimeOut);

System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(timeoutSessions, c =>
{
ISocketSession s = ((ISocketSession) c);
Logger.Info(true,String.Format("网络连接超时:{0}, 开始时间: {1}, 最后激活时间:{2}!", now.Subtract(s.LastActiveTime).TotalSeconds, s.StartTime, s.LastActiveTime));
RemoveTcpSocketSession(s);
});
}
catch (Exception ex)
{
this.Logger.Error(true,ex.Message);
}
finally
{
Monitor.Exit(state);
}
}
}

3.5 数据分发原则

对于轮询模式通讯，不存在数据分发，因为每次高度设备驱动，都是顺序执行发送和接收操作，接收的数据肯定是这个设备驱动的，就会立即返回。

但是对于并发模式、自主模式、单例模式的通讯方式（应用场景），是异步接收数据信息，我怎么知道接收过来的数据应该分配哪个设备驱动呢？有两种方式：按IP和按设备编码（原来是按数字类型的设备地址）。接收到的数据，会通过设备协议驱动与设备参数进行比对，并且进行数据分发。如下代码：

/// <summary>
/// 分发数据模式
/// </summary>
public enum DeliveryMode
{
[EnumDescription("设备IP分发数据")]
DeviceIP,
[EnumDescription("设备编码分发数据")]
DeviceCode
}

1.[连载]《C#通讯（串口和网络）框架的设计与实现》

2.[开源]C#跨平台物联网通讯框架ServerSuperIO（SSIO）介绍

2.应用SuperIO（SIO）和开源跨平台物联网框架ServerSuperIO（SSIO）构建系统的整体方案

3.C#工业物联网和集成系统解决方案的技术路线（数据源、数据采集、数据上传与接收、ActiveMQ、Mongodb、WebApi、手机App）

5.ServerSuperIO开源地址：https://github.com/wxzz/ServerSuperIO

物联网&集成技术(.NET) QQ群：54256083