WCF扩展之实现ZeroMQ绑定和protocolBuffer消息编码（一）概要设计

 

在我工作的项目中含有多种操作系统、多种设备、多种开发语言，因此需要使用跨平台的通信技术和自定义的消息编码。经过技术调研，ZeroMQ+ProtocolBuffer最终成为通信技术和编码方式。但是如何使用这些技术成了问题，如果直接调用，势必会让业务逻辑和通信技术绑定在一起，很难分离。所以需要引入一种框架，可以将业务和通信解耦。WCF是目前最成熟的通信框架之一，WCF的优点还是很多的。

 

WCF连接各种通信技术，即可以封装各种通信技术。无论使用何种技术，设计服务端的方式是一致的；另一方面设计客户端的方式也是一致的，体现在：

• 客户端调用的方式是一致的
• 服务端处理请求的方式是一致的
• 服务的实例管理的方式是一致的
• 设计服务的操作模式的方式是一致的
• 如果将自定义数据作为服务的参数，数据的定义是一致的
• 处理异常的方式是一致的
• 如果连接的通信技术支持事物，事物的处理是一致的

WCF可以隔离业务层和技术层，体现在：

• 当客户端调用服务时，可以不需要知道服务端的实现语言和平台
• 当服务端处理请求时，可以不需要知道客户端的实现语言和平台
• 实现WCF的服务端时，只需要考虑业务接口的实现，另外接口和方法添加少量的属性、在配置中添加服务的地址
• 实现WCF的客户端时，只需要按照协议调用服务，另外在配置中添加服务的地址

 

但是WCF默认绑定都是基于windows的，无法直接使用WCF内置的绑定。所以我就想既然WCF能集成MSMQ、tcp等一些通信技术，为什么我不能扩展WCF，并让其也集成ZeroMQ呢？

 

有想法了，说干就干。

 

经过近两周的努力，WCF的ZMQ扩展基本实现，能使用WCF的客户端或服务端与ZMQ的服务端或客户端相互通信。现在就将整体的设计介绍给大家。由于实现的步骤很多，这将会是一系列的文章。

 

WCF to ZMQ架构

 

部署图

WCF的ZMQ扩展的部署很简单，扩展分为ZMQBinding.dll和ProtocolBufferMessageExtension.dll两部分。ZMQBinding.dll负责将ZMQ集成到WCF中；ProtocolBufferMessageExtension.dll负责通信的数据编码和解析。这两部分将编码和传输分离开，使得编码和传输分别可以用其他方式实现。

 

组件图

当把WCF作为服务端，ZMQ作为客户端时，组件图为

 

 当把ZMQ作为服务端，WCF作为客户端时，组件图为：

无论哪种情况，WCF的服务端和客户端都只需要使用WCF的接口，而不需要了解ZMQ的技术细节。ZMQBinding和ProtocolBufferMessageExtension分别通过配置文件的方式注册到WCF中。当ZMQ发生请求或响应时，通过ZMQBinding中的ZMQ部分连接。ProtocolBufferMessageExtension的格式化器负责将消息体序列化或反序列化成基本类型或者ProtocolBuffer的数据访问类。消息验证器负责验证消息体的正确性，并把消息分发找到合适的WCF服务类的相应服务方法中。消息编码器负责将protocolBuffer的数据访问类编码成二进制数据。

 

使用WCF to ZMQ

虽然ZMQBinding和ProtocolBufferMessageExtension的做了很多转换工作，但是一旦将它们注册到WCF中，应用开发人员的工作量很小。

• 当把WCF作为服务端，ZMQ作为客户端时，WCF服务端需要如下步骤：

1 定义WCF服务协议

   [ServiceContract]
    public interface IService1
    {
        [OperationContract]
        string UpdatePatients(WCF_Client_ZMQBinding.iStationMovementPos move);
    }

2 实现服务类

 public class Service1 : IService1
    {
        public string UpdatePatients(WCF_Client_ZMQBinding.iStationMovementPos move)
        {
            return "wcf response";
        }
    }

3 定义服务协议所需要的业务实体类，如果服务协议中不含有复杂的实体类，这步可以省略。作为服务方法的参数，不需要添加DataContract属性，是因为自定义了数据的编码，而不是采用xml序列化的方式。

自定义数据编码是采用了反射的方式，把iStationMovementPos转成protocolBuffer的可序列化的类类型。

    public class iStationMovementPos
    {
        public int IhMaxPos{get;set;}
        public int IhPos   {get;set;}
        public int IhMinPos{get;set;}              

        public int IvMaxPos{get;set;}
        public int IvPos   {get;set;}
        public int IvMinPos{get;set;}              

        public int IaMaxPos{get;set;}
        public int IaPos   {get;set;}
        public int IaMinPos{get;set;}              

        public bool LaserStatus {get;set;}
        public int CouchMarkPos { get; set; }
    }

4 通过配置工具在配置文件中配置服务的地址、绑定类型（使用自定义的ZMQBindnig）、协议名（IService1）、服务行为（注册ProtocolBufferMessageExtension）

5 启动服务

ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(Service1));
host.Open();

可见WCF的服务端使用起来非常方便，基本都是业务代码，没有涉及到连接技术（唯一指定连接技术的就是配置文件）。而客户端是完全的ZeroMQ代码，不需要任何WCF的依赖，客户端可以是Android、也可以是linux。

 

• 当把ZMQ作为服务端，WCF作为客户端时，WCF客户端需要如下步骤：

WCF客户端和WCF的服务端的步骤相似，服务接口和服务类如下：

        [System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "4.0.0.0")]
        [System.ServiceModel.ServiceContractAttribute(ConfigurationName = "ServiceReference1.IService1")]
        public interface IService1
        {

            [System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action = "http://tempuri.org/IService1/DoWork", ReplyAction = "http://tempuri.org/IService1/DoWorkResponse")]
            [ProtocolBufferMessageExtension.Formatter.PBFormatMessage]
            string DoWork(iStationMovementPos move);

            [System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action = "http://tempuri.org/IService1/DoWork", ReplyAction = "http://tempuri.org/IService1/DoWorkResponse")]
            System.Threading.Tasks.Task<string> DoWorkAsync(iStationMovementPos move);
        }

        [System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "4.0.0.0")]
        public interface IService1Channel : Client.ServiceReference1.IService1, System.ServiceModel.IClientChannel
        {
        }

        [System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
        [System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "4.0.0.0")]
        public partial class Service1Client : System.ServiceModel.ClientBase<Client.ServiceReference1.IService1>, Client.ServiceReference1.IService1
        {

            public Service1Client()
            {
            }

            public Service1Client(string endpointConfigurationName) :
                base(endpointConfigurationName)
            {
            }

            public Service1Client(string endpointConfigurationName, string remoteAddress) :
                base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
            {
            }

            public Service1Client(string endpointConfigurationName, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
                base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
            {
            }

            public Service1Client(System.ServiceModel.Channels.Binding binding, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
                base(binding, remoteAddress)
            {
            }
            public string DoWork(iStationMovementPos move)
            {
                return base.Channel.DoWork(move);
            }
            public System.Threading.Tasks.Task<string> DoWorkAsync(iStationMovementPos move)
            {
                return base.Channel.DoWorkAsync(move);
            }
        }

也是通过配置工具在配置文件中配置。

调用代码非常简单：

            iStationMovementPos move = new iStationMovementPos()
            {
                IhMaxPos = ,
                IhMinPos = ,
                IaPos = ,
                IaMaxPos = ,
                IaMinPos = ,
                IhPos = ,
                IvMaxPos = ,
                IvMinPos = ,
                IvPos = ,
                LaserStatus = true,
                CouchMarkPos =
            };
            Service1Client client = new Service1Client();
            string res = client.DoWork(move);

而服务端是完全的ZeroMQ代码，不需要任何WCF的依赖，服务端可以是linux平台的GPC。

第一篇暂时介绍到这。