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仪器设备改造技术，实现测量数据上传到服务器的功能

时间2024-01-30 22:46:02发布访客分类ASP.NET浏览602
导读：收集整理的这篇文章主要介绍了仪器设备改造技术，实现测量数据上传到服务器的功能，觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。怎样用C#进行仪器的设备改造？因为仪器控制程序是C#开发的，所以客户端最好是c#，考虑到节省流量(服务器是按流量收...
收集整理的这篇文章主要介绍了仪器设备改造技术，实现测量数据上传到服务器的功能，觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。怎样用C#进行仪器的设备改造？因为仪器控制程序是C#开发的，所以客户端最好是c#，考虑到节省流量(服务器是按流量收费的)，文件要压缩，C#下要实现文件压缩功能。而服务端选择java构建restful API进行上传的的方案。

一、项目需求及分析

  1. 按照领导的要求，要改造一台仪器，添加点功能，将测量数据上传到服务器。仪器测量节拍大概是20s，数据量目前不大，每次测量大概不到2M左右，且都是浮点数据和整形数据。

  2. 起初想用TCP长连接实现的，但考虑到现场环境。典型的制造业车间，电磁环境复杂，网络信号不稳，所以不考虑TCP长连接实现。短连接也不在考虑范围内，以后仪器数量多了之后频繁的建立连接开销也很大，服务器有可能受不了(阿里云的乞丐版)。所以选择用restful提交，http的通信可以多线程调度。

  3. 仪器控制程序是C#开发的，所以客户端最好是c#。服务端我想用sPRingboot，很方便。

  4. 考虑到新增的上传功能不能影响之前的测量节拍，所以要多线程实现。可惜我又很懒，不想考虑线程协调问题，最后选择消息队列实现。

  5. 考虑到节省流量(服务器是按流量收费的)，文件要压缩，C#下要实现文件压缩功能。

  6. 从测量文件中读取数据，将参数存入数据库，测量原始数据打包放在文件服务器上。

二、整体架构和技术方案

最后的技术方案就是C#做客户端，java构建服务端restful API进行上传

整体架构如下图：

使用的技术如下：

  1. C#的Restful客户端：RestSharp

  2. java的Restful服务端：springboot

  3. C#端消息队列：NetMQ

  4. C#端zip操作组件：DotNetZip

  5. java端zip操作组件：apache Commons ComPress

三、服务端

服务端采用springboot的restful，POST方式，非常简单。
传输文件采用MultipartFile方式，因为客户端的ResrSharp只能采用这种方式传递文件

@RestController@RequestMapping(value = "upload")public class FileRestController {
        LOGger logger = LogManager.getLogger(FileRestController.class);
    @RequestMapping(value = "file", method = RequestMethod.POST)    public    @ResponseBody    RestResult getZipFile(@RequestParam("file") MultipartFile file) throws IOException, URISyntaxException {
            RestResult result = new RestResult();
        if (!file.getName().iSEMpty()) {
                InputStream stream = file.getInputStream();
    //            String directory = FileRestController.class.getProtectionDomain().getCodeSource().getLocation().toURI().getPath();
                String directory = "/usr/local/haliang/files/";
            try {
                    directory = URLDecoder.decode(directory, "utf-8");
            }
 catch (java.io.UnsupportedEncodingException e) {
                    return null;
            }
                FileOutputStream fs = new FileOutputStream(directory + file.getOriginalFilename());
                logger.info("文件所在的目录:   " + directory + "/files/" + file.getOriginalFilename());
                byte[] buffer = new byte[1024 * 1024];
                int bytesum = 0;
                int byteread = 0;
            while ((byteread = stream.read(buffer)) != -1) {
                    bytesum += byteread;
                    fs.wrITe(buffer, 0, byteread);
                    fs.flush();
            }
                fs.close();
                stream.close();
                logger.info("成功接收文件:   " + directory + file.getOriginalFilename());
        }
            return result;
    }
}

四、客户端

客户端架构如下图：

1 zeromq简介

NetMQ 是 ZeroMQ的C#移植版本。

1.1：zeromq是什么

NetMQ （ZeroMQ to .Net），ZMQ号称史上最快中间件。
它对socket通信进行了封装，使得我们不需要写socket函数调用就能完成复杂的网络通信。
它跟Socket的区别是：普通的socket是端到端的（1:1的关系），而ZMQ却是可以N:M的关系，人们对BSD套接字的了解较多的是点对点的连接，点对点连接需要显式地建立连接、销毁连接、选择协议（TCP/UDP）和处理错误等，而ZMQ屏蔽了这些细节，让你的网络编程更为简单。
它是一个消息处理队列库，可在多个线程、内核和主机盒之间弹性伸缩。和一般意义上的消息队列产品不同的是，它没有消息队列服务器，而更像是一个网络通信库。从网络通信的角度看，它处于会话层之上，应用层之下，属于传输层。

1.2：zeromq的消息模型

zeromq将消息通信分为4种模型，分别是一对一结对模型（Exclusive-Pair）、请求回应模型（Request-Reply）、发布订阅模型（Publish-subscribe）、推拉模型（Push-Pull）。这4种模型总结出了通用的网络通信模型，在实际中可以根据应用需要，组合其中的2种或多种模型来形成自己的解决方案。

1.2.1 一对一结对模型 Exclusive-Pair

最简单的1:1消息通信模型，用来支持传统的 TCP socket模型,主要用于进程内部线程间通信。可以认为是一个TCP Connection，但是TCP Server只能接受一个连接。采用了lock free实现，速度很快。数据可以双向流动，这点不同于后面的请求响应模型。(不推荐使用，没有例子）

1.2.2 请求回应模型 Request-Reply

由请求端发起请求，然后等待回应端应答。一个请求必须对应一个回应，从请求端的角度来看是发-收配对，从回应端的角度是收-发对。跟一对一结对模型的区别在于请求端可以是1~N个。
请求端和回应端都可以是1：N的模型。通常把1认为是server,N认为是Client。ZeroMQ可以很好的支持路由功能（实现路由功能的组件叫作Device),把1：N扩展为N:M(只需要加入若干路由节点）。从这个模型看，更底层的端点地址是对上层隐藏的。每个请求都隐含有回应地址，而应用则不关心它。通常把该模型主要用于远程调用及任务分配等。
(NetMQ请求响应C#调用案例)

1.2.3 发布订阅模型 Publisher-Subscriber(本项目采用的模型)

发布端单向分发数据，且不关心是否把全部信息发送给订阅端。如果发布端开始发布信息时，订阅端尚未连接上来，则这些信息会被直接丢弃。订阅端未连接导致信息丢失的问题，可以通过与请求回应模型组合来解决。订阅端只负责接收，而不能反馈，且在订阅端消费速度慢于发布端的情况下，会在订阅端堆积数据。该模型主要用于数据分发。天气预报、微博明星粉丝可以应用这种经典模型。 (NetMQ发布订阅模式C#调用案例)

1.2.4 推拉模型 Push-Pull

Server端作为Push端，而Client端作为Pull端，如果有多个Client端同时连接到Server端，则Server端会在内部做一个负载均衡，采用平均分配的算法，将所有消息均衡发布到Client端上。与发布订阅模型相比，推拉模型在没有消费者的情况下，发布的消息不会被消耗掉；在消费者能力不够的情况下，能够提供多消费者并行消费解决方案。该模型主要用于多任务并行。
(NetMQ推拉模式C#调用案例)

1.3：zeromq的优势

  1. TCP：ZeroMQ基于消息，消息模式，而非字节流。

  2. XMPP：ZeroMQ更简单、快速、更底层。Jabber可建在ZeroMQ之上。

  3. AMQP：完成相同的工作，ZeroMQ要快100倍，而且不需要代理（规范更简洁——少278页）

  4. IPC：ZeroMQ可以跨多个主机盒，而非单台机器。

  5. CORBA：ZeroMQ不会将复杂到恐怖的消息格式强加于你。

  6. RPC：ZeroMQ完全是异步的，你可以随时增加/删除参与者。

  7. Rfc 1149：ZeroMQ比它快多了！

  8. 29west LBM：ZeroMQ是自由软件！

  9. IBM低延迟：ZeroMQ是自由软件！

  10. Tibco：仍然是自由软件！

2.代码实现

2.1 Publisher(发布者)

一般都是发布者先启动，绑定监听端口。封装了一个发送函数，主要是发送原先软件生成测量文件的路径。

public class Publisher    {
        public int Port {
     get;
     set;
 }
            private PublisherSocket socket;
            /// summary>
            /// 构造函数        /// /summary>
            /// param name="port">
    绑定的端口/param>
        public Publisher(int port)        {
                Port = port;
        }
            /// summary>
            /// 启动发布端        /// /summary>
        public void Start()        {
                NetMQContext context = NetMQContext.Create();
                this.socket = context.CreatePublisherSocket();
                this.socket.Bind("tcp://127.0.0.1:" + Port);
        }
            /// summary>
            /// 发送数据        /// /summary>
            /// param name="result">
    /param>
        public void Send(string result)        {
                socket.SenDFrame(result);
        }
    }

2.2 Subscriber(订阅者)

订阅者启动时候连接端口。防止线程阻塞，订阅者是新开一个线程运行的。

public class Subscribe    {
            private delegate void GetDataHandler(string message);
            private event GetDataHandler onGetData;
        public int Port {
     get;
     set;
 }
        public string TempDirectory {
     get;
     set;
 }
        public bool isRunning {
     get;
     set;
 }
        public string domain {
     get;
     set;
 }
        public Subscribe(int port, string domain)        {
                Port = port;
                this.domain = domain;
                onGetData += ProceSSData;
        }
            private SubscriberSocket socket;
        public void Start()        {
                this.isRunning = true;
                NetMQContext context = NetMQContext.Create();
                socket = context.CreateSubscriberSocket();
                socket.Connect("tcp://127.0.0.1:" + Port);
                socket.Subscribe("");
                Thread t = new Thread(new ThreadStart(StartSub));
                t.Start();
        }
        private void StartSub()        {
            while (isRunning)            {
                    Thread.Sleep(10000);
                    string result = socket.ReceiveFrameString(Encoding.UTF8);
                    onGetData(result);
            }
        }
        private void ProcessData(string path)        {
                Console.WriteLine("收到文件：" + path);
                string compressedFile = Compress.COMpressFile(TempDirectory, path);
                new RestPost(domain).Post(compressedFile);
        }

3 客户端压缩

压缩使用DotNetZip组件，非常简单好用。

 public class Compress    {
        public static string CompressFile(string temp,string txtPath)        {
                string txtFileName = System.IO.Path.GetFileNameWithoutExtension(txtPath);
                string compressedFileName = temp+"/"+txtFileName + ".zip";
                ZipFile file=new ZipFile();
                file.AddFile(txtPath,"");
                file.Save(compressedFileName);
                return compressedFileName;
        }
    }

4 客户端上传

使用RestSharp组件，也是非常简单。异步回调，不影响性能。

public class RestPost    {
        public string Domain {
     get;
     set;
 }
        public RestPost(string domain)        {
                Domain = domain;
        }
        public void Post(string path)        {
                RestRequest request = new RestRequest(Method.POST);
                request.AddFile("file", path);
            RestClient client = new RestClient {
BaseUrl = new Uri("http://" + Domain + "/upload/file")}
    ;
                client.ExecuteAsync(request, (response) =>
                {
                    if (response.StatusCode == HttpStatusCode.OK)                    {
                            Console.WriteLine("上传成功...\n" + response.Content);
                    }
                    else                    {
                        Console.WriteLine($"出错啦:{
response.Content}
    ");
                    }
                }
                );
        }
    }

五、总结

  1. 写代码之前一定要搞清楚需求，设计好架构

  2. 注意消息队列启动时候的线程问题

  3. 异步执行

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以上就是仪器设备改造技术，实现测量数据上传到服务器的功能的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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