linux并发服务器设计

linux 并发服务器：

http://blog.csdn.net/ygl840455828ygl/article/details/52438167

http://www.2cto.com/os/201309/245280.html

http://www.cnblogs.com/venow/archive/2012/11/22/2779667.html

http://blog.csdn.net/turkeyzhou/article/details/8609360

1 背景简介

H330S模块集成海兴HXE110/HXE310电表后出现批量无法上线，问题原因在于3G芯片异常（在此不做详细描述），由于客户现场电表大部分已经安装，考虑拆装成本问题需要远程升级。

3G芯片支持foat远程升级，通过控制芯片或主机向3G芯片下发AT指令，激活ppp拨号同时绑定并发服务器IP和端口，3G芯片会主动连接并发FTP服务器进行报文交互升级。WINDOWS版本并发服务器已开发，由于客户现场大部分为LINUX服务器，所以要求开发出LINUX平台下用于H330S升级服务器程序。

2 整体框架说明

2.1 设备关系图

主要有ZTE主站抄表控制系统，通过网页服务器控制电表系统和MCU版本升级程序下发，电表HXE310、HXE110安装覆盖整个国家,FTP服务器为LINUX虚拟机，带宽和内存配置良好位于能源公司机房。

 

 

2.2 升级基本流程

如下图所示，从主站上导入MCU升级程序并触发MCU升级事件，主站会下发MCU升级包到电表主控芯片MCU，电表靠3G芯片上网传输数据。MCU升级完成后重启设备同时检测3G芯片版本，若非指定版本则控制3G芯片升级，下发FTP 服务器IP和端口，3G芯片自动与FTP服务程序进行连接升级，数据中断有重连机制。

 

3 Linux服务器程序设计

3.1 需求说明

1.升级3G芯片并发数量理论值1000个

2.与3G芯片数据包交互稳定采用TCP/IP模型

3.运行环境中CPU 2核以上，内存高于1G，上行带宽高于2M

3.2 服务器模型选型

3.2.1 Select

Select实现I/O端口复用是通过轮询检测I/O事件实现，文件描述符由于机制限制为1024直接限制并发数，I/O事件检测有三种读事件、写事件、异常事件。分别对应读、写、异常三个字符集。

#include <sys/select.h>   

    int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);

 

3.2.2 Epoll

Epoll I/O多路复用技术是在2.6内核中提出的，是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。

两种工作模式如下：

LT模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。

ET模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。

　　ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。

未采用原因是由于短时间内未调通，该模式最优。不支持windows，linux内核2.6以上，移植性差。

 

3.2.3 线程池

1.进程中创建线程的限制

默认情况下，一个线程的栈要预留1M的内存空间,而一个进程中可用的内存空间只有2G，所以理论上一个进程中最多可以开2048个线程,但是内存当然不可能完全拿来作线程的栈，所以实际数目要比这个值要小。

2.资源消耗及要求过高，包括内存及处理器，线程创建与销毁，资源分配与释放在实现上比较麻烦

3.短期调试未实现，未采用

 

3.3 FTP服务程序框架

3.3.1 TCP/IP建立连接

流程图如下：

Step1:ftp server主函初始化

Step2:ftp server创建TCP/IP服务端模型

Step:3:3G modem与FTP进行TCP/IP三次握手

Step4:建立连接后按foat协议栈协议交互升级

3.3.2 FTP SERVER实现

 

Step1:入参检测，具体格式如下

./gserver 4 10.0.25.151 5050 500 H330S_V2H.00.23.bin modem_success.xls

arg1: Service program of the executable (./gserver)

arg2: Output log level set(default 4)

arg3: Server ip address (eg. xxx.xxx.xxx.xxx) , note that 127.0.0.1 is not allowed

arg4: Server port for upgrade service(eg. 8031), note that this port must be different from the one used by DMS

arg5: The maximum number of access(eg. 50), note that this parameter is affected by the network bandwidth and CPU computing performance

arg6: Upgrade file name (eg. H330S_V2H.00.23.bin)  

arg7: The upgrade log file(eg. modem_success.xls) , module's upgrading log will be append to this file

 

Step2:程序初始化

Set_print_log:设置打印级别,0-4一共五个级别，对调试信息，过程信息，错误提示，异常信息，重要日志做出区分。

loadUpdateFiles：加载升级文件到内存，先创建副本文件，后将副本导入到内存。以共享内存方式实现多个事件读取升级文件，保证原文件不被破坏。

Malloc(events):初始化events全局结构体，该结构体的功能是存储所有单个连接客户端的重要属性，包括套接字，ip,port,sn,imei,开始时间，结束时间等

 

Step3:建立TCP/IP服务器端模型，等待客户端连接

略

Step4:while循环检测接入客户端

Select:从读写字符集检测事件，带阻塞。包含三种字符集，读事件、写事件、异常事件

Accept：新接入客户端，将fd写入读字符集和写字符集

Recv：非新接入客户端，调用协议栈函数处理业务，若为升级完成指示0X14，从读写字符集中删除客户端fd

3.3.3 守护进程实现

Step1:手动远程到ftp 服务器执行./runstart.sh &后台运行

Step2:若脚本或程序已经运行，提示已经运行或请运行runstop.sh停止程序后再次运行

Step3:若程序运行失败，端口被占用，大量连接未释放导致绑定失败，执行runstop.sh

Step4:while循环检测，120s检测一次若程序异常退出，无可执行程序进程则尝试运行，若失败等120s再次尝试。若程序正常运行，则跳过