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《连载 | 物联网框架ServerSuperIO教程》- 10.持续传输大块数据流的两种方式（如：文件）

2016-11-21 23:39 423 查看

10．持续传输大块数据流的两种方式（如：文件）

10.1 概述

以现在物联网的现状或是对物联网的认知，特别是工业物联网，必须具备集成多种数据源的能力。数据源大体分两类：硬件产生和软件产生。如下图：

基于现实情况，作为物联网框架必须具备各类数据的集成能力，以及各种应用场景。以数据大小为例，小到一次接收缓存承载能力范围内的数据，大到超出一次接收缓存承载能力范围的数据，只要网络允许，都有可能。以前的连载文章都是以小的数据包为基础介绍的，这篇文章介绍大块数据流的传输方式。

10.2 大块数据流的两种传输方式

10.2.1 协议数据包的方式

这种方式是规定好数据包协议的开头和结尾，把大块数据分解成一定长度的小数据包，以协议头+小数据包+协议尾的组合方式分批次进行数据传输。接收到每个批次的数据后，再进行数据校验，拼装数据，还原出完整的数据。示意图如下：

这种方式存在以下几个问题：

（1）每个包的数据出现问题后，要进行数据补发。要设计好协议，完成补发机制。

（2）数据源是多种多样的，例如：压缩文件、序列化的文件、加密的文件等等，那么就存在每个小数据包的数据有可能会和协议头或协议尾一致，甚至和CRC校验一致的情况，从而导致数据无法正常校验和解析，这时进行补发数据，可能出现同类情况是大概率事件。

选择这种传输大块数据流的方式，要根据现场的实际情况进行选择，规避可能出现的风险，提高项目、产品整体的稳定性。

如果选择这种方式，那么根据前面介绍的文章，就可以实现，网友可以自己动手实现。这篇文章主要介绍下面这种方式。

10.2.2 请求长度、确认的方式

客户端先发送请求发送数据的命令，并且在命令标识本次要发送数据的长度。如果服务端接收到该请求命令后，根据判断请求数据长度是否在允许范围内，然后返回相同命令数据或其他确认数据给客户端，标识是否允许发送该长度的数据信息。如果可以发送，那么客户端则持续发送数据流，服务端也进行持续接收阶段。示意图如下：

针对这种数据传输的方式，ServerSuperIO专门提供了接口。下面进行详细的介绍。

10.3 实现持续传输大块数据

10.3.1 设计请求发送数据协议

请求发送0x62指令，共10个字节，校验和为从“从机地址”开始的累加和，不包括“数据报头”、“校验和”和“协议结束”。

请求指令数据帧如下：

服务端接收到该请求命令后，返回同样的命令信息给客户端，客户端则进入持续发送数据的状态。

10.3.2 客户端代码实现

先发送请求数据命令，代码如下：

private void btSendFile_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
if (this._tcpClient == null)
{
return;
}

if (!File.Exists(this.txtFilePath.Text))
{
WriteLog("请选择文件");
return;
}

byte[] backData = new byte[10];
backData[0] = 0x55;
backData[1] = 0xaa;//协议头
backData[2] = byte.Parse(this.numericUpDown1.Value.ToString());//从机地址
backData[3] = 0x62;//命令
int count=(int)(new FileInfo(this.txtFilePath.Text)).Length;
byte[] countBytes = BitConverter.GetBytes(count);

backData[4] = countBytes[0];
backData[5] = countBytes[1];
backData[6] = countBytes[2];
backData[7] = countBytes[3];
byte[] checkSum = new byte[6];
Buffer.BlockCopy(backData, 2, checkSum, 0, checkSum.Length);
backData[8] = (byte)checkSum.Sum(b => b);//计算校验和
backData[9] = 0x0d;

this._tcpClient.Client.Send(backData, 0, backData.Length, SocketFlags.None);
}
catch (SocketException ex)
{
Disconnect();
WriteLog(ex.Message);
}
}

接收到服务端的确认信息后，持久发送数据的代码如下：

private void SendFile()
{
FileStream fs = null;
try
{
if (this._tcpClient == null)
{
return;
}
string fileName = this.txtFilePath.Text;
if (!File.Exists(fileName))
{
WriteLog("请选择文件");
return;
}
WriteLog("开始传输>>");
byte[] sendBuffer = new byte[1024];
fs = new FileStream(fileName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read);
long length = fs.Length;
int count = 0;
Stopwatch watch = new Stopwatch();
watch.Start();
while (length > 0)
{
int sendNum = fs.Read(sendBuffer, 0, sendBuffer.Length);
sendNum = _tcpClient.Client.Send(sendBuffer, 0, sendNum, SocketFlags.None);
length -= sendNum;
count += sendNum;

float percent = ((fs.Length - length) / (float)fs.Length) * 100.0f;
WriteLog("已传:" + percent.ToString("0.00") + "%");
}
watch.Stop();

WriteLog("传输完毕!总数:" + count.ToString() + ",耗时:" + watch.Elapsed.TotalSeconds.ToString(CultureInfo.InvariantCulture));
}
catch (SocketException ex)
{
this.Disconnect();
WriteLog(ex.Message);
}
catch (Exception ex)
{
WriteLog(ex.Message);
}
finally
{
if (fs != null)
{
fs.Close();
fs.Dispose();
}
}
}

10.3.3 ServerSuperIO框架的实现及注意事项

客户端的代码实现基本上没有什么好讲的，主要是介绍基于ServerSuperIO框架，以设备驱动的方式是怎么实现的。注：以下自控模式实现。

1. 协议接口的实现

DeviceProtocol:ProtocolDriver接口有一个GetPackageLength(byte[] data, IChannel channel, ref int readTimeout)函数接口，data参数是请求发送数据的命令，channel参数是当前IO通道的实例，readTimeout是自定义返回接收数据长度所要使用的时间，如果返回值为0的话，则认为不进入持续接收数据任务。可以通过channel参数直接返回确认信息，具体代码如下：

public override int GetPackageLength(byte[] data, IChannel channel, ref int readTimeout)
{
if (data == null || data.Length <= 0)
return 0;
readTimeout = 2000;
if (CheckData(data))
{
try
{
if (data[3] == 0x62) //发送文件请求
{
int length = BitConverter.ToInt32(new byte[] {data[4], data[5], data[6], data[7]}, 0);
if (length <= 1024*1024) //限制
{
int num = channel.Write(data);
if (num > 0)
{
Console.WriteLine("返回文件请求确认数据");
return length;
}
else
{
return 0;
}
}
else
{
return 0;
}
}
else
{
return 0;
}
}
catch (Exception)
{
return 0;
}
}
else
{
Console.WriteLine("校验错误");
return 0;
}
}

2. 协议命令的实现

为了实现对大块数据的处理，专门增加一个协议命令，用于解析、保存数据。代码如下：

internal class DeviceFileCommand:ProtocolCommand
{
public override string Name

{
get { return CommandArray.FileData.ToString(); }
}

public override dynamic Analysis<T>(byte[] data, T t)
{
if (t != null)
{
string path = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmmss") + ".txt";
File.WriteAllBytes(path, t as byte[]);
return path;
}
else
{
return null;
}
}
}

3. 设备驱动调用协议，并驱动协议命令

在接收大块数据流的时候，会把所有数据信息返回到设备驱动的Communicate接口，其中info参数的Data是当前请求数据的命令，BigData就是持续接收数据的信息，通过调用this.Protocol.DriverAnalysis协议接口驱动协议命令DeviceFileCommand。具体代码如下：

public override void Communicate(ServerSuperIO.Communicate.IRequestInfo info)
{
string hexs = BinaryUtil.ByteToHex(info.Data);
OnDeviceRuningLog("接收>>" + hexs);
byte[] cmds = this.Protocol.GetCommand(info.Data);
CommandArray cr = (CommandArray)cmds[0];
dynamic obj = this.Protocol.DriverAnalysis<byte[]>(cr.ToString(), info.Data, info.BigData);
if (obj != null)
{
if (cr == CommandArray.RealTimeData)
{
_deviceDyn.Dyn = (Dyn)obj;
}
else if (cr == CommandArray.FileData)
{
OnDeviceRuningLog("文件存储路径：" + obj.ToString());
}
}
OnDeviceRuningLog("通讯正常");
}

4. 宿主程序服务实例配置注意事项

主要在配置参数中配置StartCheckPackageLength = true,在接数据的过程中会检测相应设备驱动的协议接口GetPackageLength。

static void Main(string[] args)
{
DeviceSelfDriver dev2 = new DeviceSelfDriver();
dev2.DeviceParameter.DeviceName = "网络设备";
dev2.DeviceParameter.DeviceAddr = 1;
dev2.DeviceParameter.DeviceID = "1";
dev2.DeviceDynamic.DeviceID = "1";
dev2.DeviceParameter.DeviceCode = "1";
dev2.DeviceParameter.NET.RemoteIP = "127.0.0.1";
dev2.DeviceParameter.NET.RemotePort = 9600;
dev2.CommunicateType = CommunicateType.NET;
dev2.Initialize("1");

IServer server = new ServerManager().CreateServer(new ServerConfig()
{
ServerName = "服务1",
ComReadTimeout = 1000,
ComWriteTimeout = 1000,
NetReceiveTimeout = 1000,
NetSendTimeout = 1000,
ControlMode = ControlMode.Self,
SocketMode = SocketMode.Tcp,
StartReceiveDataFliter = true,
ClearSocketSession = false,
StartCheckPackageLength = true,
CheckSameSocketSession = false,
DeliveryMode = DeliveryMode.DeviceIP,
});

server.AddDeviceCompleted += server_AddDeviceCompleted;
server.DeleteDeviceCompleted+=server_DeleteDeviceCompleted;
server.Start();
server.AddDevice(dev2);
while ("exit" == Console.ReadLine())
{
server.Stop();
}
}

10.4 运行效果

图片

视频

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

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