摘要：通信服務(wù)器是通信領(lǐng)域的核心，也是保證用戶正常應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，為增強(qiáng)通信服務(wù)器的穩(wěn)定性、提高軟件的開發(fā)效率，可以將ACE中間件作為開發(fā)工具，采取面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，設(shè)計(jì)、應(yīng)用分布式通信服務(wù)器，重點(diǎn)解決分布式通信服務(wù)器設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。同時(shí)，將分布式通信服務(wù)器應(yīng)用于服務(wù)器程序開發(fā)系統(tǒng)，搭建通信數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，以此形成完整的ACE框架下分布式通信服務(wù)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程，以此降低系統(tǒng)軟件開發(fā)成本，提升軟件系統(tǒng)應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：ACE框架；分布式通信服務(wù)器；通信服務(wù)器

一、前言

分布式通信服務(wù)器將任務(wù)分散到多個(gè)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行協(xié)同處理，并通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起實(shí)現(xiàn)資源共享和負(fù)載均衡。分布式通信服務(wù)器具有可靠性、高效性等特點(diǎn)，通過發(fā)揮更好的擴(kuò)展性作用，靈活調(diào)整集群大小，獨(dú)立運(yùn)行任務(wù)，以此加快任務(wù)處理速度。在ACE框架下，實(shí)現(xiàn)分布式通信服務(wù)器，多方面接受和響應(yīng)客戶端的各種請(qǐng)求，為用戶提供特定的服務(wù)和分享數(shù)據(jù)，形成龐大的信息、資源傳遞系統(tǒng)，在交互性、復(fù)用性、移植性方面滿足不斷提高的性能需求，由此發(fā)揮軟件結(jié)構(gòu)的重要作用。

二、ACE框架簡(jiǎn)介

ACE框架的作用是降低“連接建立和服務(wù)及初始化”與“連接建立成功并完成初始化的后續(xù)處理”之間的耦合程度，包括接收器、連接器，見表1。接收器創(chuàng)建、初始化傳輸端點(diǎn)，被動(dòng)監(jiān)聽遠(yuǎn)端連接者的特定地址，連接器主動(dòng)向遠(yuǎn)端接收器發(fā)出連接信號(hào)。通過接收器和連接器，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作語句，建立連接和初始化對(duì)端服務(wù)。ACE_Connector模式框架的類間關(guān)系如圖1所示，ACE接收器接收到信息后，傳遞給某個(gè)已連接至本地端的連接對(duì)應(yīng)的服務(wù)、ACE連接器，按照操作要求運(yùn)行客戶端或服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)，并分離初始化服務(wù)和后續(xù)服務(wù)，以此優(yōu)化服務(wù)的擴(kuò)展性。

三、基于ACE框架分布式通信服務(wù)器設(shè)計(jì)

（一）服務(wù)器開發(fā)模型的設(shè)計(jì)

基于ACE框架，設(shè)計(jì)循環(huán)服務(wù)器模型，該模型功能的實(shí)現(xiàn)得益于UPD協(xié)議和Recvfrom（）函數(shù)。首先，當(dāng)服務(wù)器檢測(cè)用戶的系統(tǒng)請(qǐng)求后，應(yīng)用Bind（）函數(shù)、While（true）程序檢驗(yàn)系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)容是否為空。其次，若不為空，應(yīng)用Recvfrom（）函數(shù)讀取系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)容。再次，應(yīng)用Process（）函數(shù)處理系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)容。最后，將Sendto（）函數(shù)將反饋的系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)容反饋到客戶端，并返回While（true）程序，等待驗(yàn)證下一個(gè)用戶的請(qǐng)求。通過該循環(huán)過程，有利于循環(huán)監(jiān)聽用戶的實(shí)際需求、檢測(cè)用戶的具體需求，及時(shí)處理用戶的請(qǐng)求，并及時(shí)反饋用戶請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，由此提升通信效率，進(jìn)一步凸顯服務(wù)器開發(fā)模式的重要作用，符合服務(wù)器開發(fā)模型的設(shè)計(jì)需求。

除UPD協(xié)議之外，還可以應(yīng)用TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)循環(huán)式服務(wù)器，首先，服務(wù)器檢測(cè)用戶的系統(tǒng)請(qǐng)求后，應(yīng)用Bind（）函數(shù)、While（true）程序檢驗(yàn)系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)容是否為空，并按照TCP協(xié)議要求幫助通信雙方建立通信連接，若不為空，應(yīng)用Accept （）函數(shù)接收通信信息。其次，應(yīng)用Read（）函數(shù)和Process（）函數(shù)處理通信雙方建立通信連接請(qǐng)求內(nèi)容，使用Write （）函數(shù)記錄通信過程。最后，不斷接收通信雙方建立通信連接請(qǐng)求，不斷返回While（true）程序，直至通信結(jié)束，開啟Close（）函數(shù)功能，結(jié)束通信循環(huán)。

（二）通信服務(wù)器I/O的設(shè)計(jì)

通信服務(wù)器I/O的設(shè)計(jì)涉及I/O完成端口、通信服務(wù)器處理線程、利用前攝器實(shí)現(xiàn)I/O完成處理三個(gè)板塊。

在I/O完成端口設(shè)計(jì)過程，應(yīng)用CreateIoCompletionPort （）函數(shù)創(chuàng)建I/O完成端口，并采用先進(jìn)先出的方式排列端口，實(shí)現(xiàn)I/O完成端口的關(guān)聯(lián)，當(dāng)完成I/O完成端口設(shè)計(jì)隊(duì)列時(shí)，檢查多個(gè)與端口關(guān)聯(lián)的線程，若運(yùn)行線程數(shù)量低于系統(tǒng)并發(fā)值，調(diào)用處于等待狀態(tài)的線程處理完成包，若隊(duì)列屬于空狀態(tài)，繼續(xù)等待下一個(gè)線程處理完成包。當(dāng)沒有更多引用時(shí)，完成端口被釋放，關(guān)閉所有句柄，釋放I/O端口和相關(guān)系統(tǒng)資源，調(diào)用CloseHandle函數(shù)關(guān)閉I/O完成端口句柄。通過完成I/O完成端口設(shè)計(jì)，更新狀態(tài)，進(jìn)入端口隊(duì)列。

關(guān)于通信服務(wù)器處理線程，處理單線程、多線程和每CPU一線程。單線程主要指服務(wù)器接收用戶的請(qǐng)求內(nèi)容后，按照時(shí)間順序進(jìn)入端口隊(duì)列，等待CPU處理，CPU處理后，逐一接收用戶的請(qǐng)求內(nèi)容，處理時(shí)間較長、速度較慢，無法及時(shí)處理用戶的需求。多線程主要指為每一位用戶開辟一個(gè)線程，分解CPU的資源，各個(gè)線程統(tǒng)一操作，共同完成線程服務(wù)任務(wù)，給予用戶及時(shí)答復(fù)，切合實(shí)際情況。每CPU一線程主要指為每一個(gè)CPU分配一個(gè)線程，既不需要切換線程，解決處理單線程存在的問題，也不浪費(fèi)CPU資源，解決多線程存在的問題，從而發(fā)揮通信服務(wù)器處理線程的重要作用。

利用前攝器實(shí)現(xiàn)I/O完成處理，創(chuàng)建完成端口，創(chuàng)建前攝器ACE_Proactor，啟動(dòng)前攝器事件循環(huán)，等待I/O完成事件，啟動(dòng)服務(wù)器監(jiān)聽，創(chuàng)建完成處理器，處理I/O信息和關(guān)閉積套接字，退出事件循環(huán)，形成完整的前攝器I/O完成處理過程。

（三）消息可靠運(yùn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)

ACE提供統(tǒng)一的ACE_Asynch_Operation接口類，將系統(tǒng)處理信息的方法轉(zhuǎn)發(fā)到其他類，操作讀取各個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)果，更新寫指針，指示增加的字節(jié)數(shù)，并通過參數(shù)及priority指定，記錄信號(hào)量個(gè)數(shù)signal_number。對(duì)于監(jiān)控終端處理信息的過程，監(jiān)控終端發(fā)起登錄請(qǐng)求后，創(chuàng)建完成處理器，調(diào)用Open（）函數(shù)，Read（）函數(shù)異步讀取操作信息，通過注冊(cè)，Read（）函數(shù)異步讀取操作信息，ACE_Service_Handler調(diào)用handle_read_stream（）函數(shù)，若成功，將信息放入消息隊(duì)列，若不成功，刪除完成處理器[1]。

接收信息后，讀取通信鏈上傳遞的信息，指明積消息的長度，解析消息長度，以發(fā)送并被確認(rèn)信息后，滑動(dòng)指針1以發(fā)送未被確認(rèn)，滑動(dòng)指針2可繼續(xù)發(fā)送，滑動(dòng)指針3真正收到確認(rèn)后向前滑動(dòng)。通過控制發(fā)送端的流量，掌握每次接收的數(shù)據(jù)包，讀取消息頭和消息體，分解緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，若消息頭接收完畢，解析消息長度，到緩沖區(qū)中提取消息體，了解緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，若消息體接收完畢，處理信息，接收完畢。

系統(tǒng)接收信息后，根據(jù)接收的消息存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)至其他終端，對(duì)于不同消息的請(qǐng)求，從鍵值和映射兩個(gè)層面實(shí)現(xiàn)用戶分類，尋找客戶端和處理器。從鍵值和映射兩個(gè)層面處理信息后，操作同一個(gè)消息對(duì)象，提高信息轉(zhuǎn)發(fā)率，控制數(shù)據(jù)接收延遲，為后續(xù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供便利條件。同時(shí)，發(fā)送信息之前，判斷網(wǎng)絡(luò)連接是否良好，若信息無法正常發(fā)送，立即停止信息傳遞，轉(zhuǎn)變線路，實(shí)現(xiàn)底層的信息傳遞和發(fā)送，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問題。信息發(fā)送完畢后，釋放內(nèi)存，調(diào)用release（）函數(shù)，順利完成內(nèi)存釋放[2]。

（四）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

對(duì)于類Web開發(fā)范式組件，根據(jù)組件從前端到后端的過程，可以將整個(gè)框架劃分為JsFrameWork、DomNode、ComPonent、RenderNode四個(gè)模塊。

JsFrameWork框架模塊，負(fù)責(zé)解析前端html和css文件，創(chuàng)建出DomNode樹。該樹的結(jié)構(gòu)和前端頁面是一一對(duì)應(yīng)的。

DomNode框架模塊，負(fù)責(zé)將Dom樹轉(zhuǎn)換為Component樹。注意一個(gè)Dom節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換過后的Component節(jié)點(diǎn)實(shí)際上并不是一個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)，而是一棵以rootComponent為根節(jié)點(diǎn)的組件樹。該樹中逐層包裹了對(duì)應(yīng)的功能組件，最內(nèi)部才是真正的主節(jié)點(diǎn)（這樣的作用是功能解耦合，將某一特定的功能放到對(duì)應(yīng)的組件中去）。BoxComponet負(fù)責(zé)組件的邊框繪制，DisplayComponent負(fù)責(zé)組件透明度繪制，TouchComponent負(fù)責(zé)組件觸摸時(shí)間的處理等。

ComPonent框架模塊，負(fù)責(zé)將Component樹中所有繼承自RenderComponent的節(jié)點(diǎn)（可繪制節(jié)點(diǎn)）創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的RendNode節(jié)點(diǎn)，生成對(duì)應(yīng)的RendNode樹。

RenderNode框架模塊，RenderNode即可繪制的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)組件的最終布局和繪制。布局函數(shù)為PerformLayout虛函數(shù)，由每個(gè)組件對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類Render類來實(shí)現(xiàn)[3]。繪制函數(shù)為Paint虛函數(shù)，由每個(gè)組件對(duì)應(yīng)的子類FlutterRender類實(shí)現(xiàn)。

（五）日志處理的設(shè)計(jì)

利用ACE_Reactor框架設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)分布式日記記錄服務(wù)，保存日志運(yùn)行信息，及時(shí)了解用戶信息以及客戶端的運(yùn)行狀態(tài)。日志處理服務(wù)器應(yīng)用到Logging Acceptor、Logging Handler、ACE Acceptor、ACE Svc Handler、Event Handler、Peer Acceptor、Peer Stream、Reactor組件，由此保存系統(tǒng)運(yùn)行的信息，發(fā)揮日志處理設(shè)計(jì)板塊的重要作用，方便記錄系統(tǒng)的工作過程。同時(shí)，涉及應(yīng)用程序記錄接口、客戶端記錄程序等關(guān)鍵組件，通過不斷接收、重新組織、輸出客戶端的日志數(shù)據(jù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性。

（六）配置處理的設(shè)計(jì)

關(guān)于基于ACE框架分布式通信服務(wù)器的配置處理，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。靜態(tài)配置主要指服務(wù)器啟動(dòng)配置文件加載的過程，按照特定要求加載指定內(nèi)容。動(dòng)態(tài)配置主要指輸出可配置的必要參數(shù)，如IP地址、線程池參數(shù)等，調(diào)用接口激活、掛起、恢復(fù)、終止一個(gè)服務(wù)，由此獲取一個(gè)服務(wù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行信息，集中管理和控制可配置服務(wù)的行為[4]。

（七）通信服務(wù)器功能的設(shè)計(jì)

基于ACE框架分布式通信服務(wù)器的功能十分復(fù)雜，顯示的界面內(nèi)容十分重要，通過考查服務(wù)器的運(yùn)行狀況或調(diào)試內(nèi)容，了解配置處理、日志處理等功能，統(tǒng)籌通信服務(wù)器的作用和功能，了解通信數(shù)據(jù)庫服務(wù)的調(diào)度情況，掌握數(shù)據(jù)接收、轉(zhuǎn)發(fā)情況，分析存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的消耗情況，及時(shí)處理信息、解析服務(wù)器，致力于得到最新、重新連接的數(shù)據(jù)[5]。同時(shí)，設(shè)置清零、復(fù)位功能，有利于落實(shí)新的算法，快速得到服務(wù)器計(jì)算結(jié)果，從而提升基于ACE框架分布式通信服務(wù)器的便捷性。

四、基于ACE框架分布式通信服務(wù)器的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)背景下，開發(fā)基于ACE框架分布式通信服務(wù)器，將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)游戲的設(shè)計(jì)過程，突破網(wǎng)絡(luò)游戲通信服務(wù)器的難點(diǎn)，加強(qiáng)游戲溝通的流暢性，致力于給予用戶良好的感受，從而發(fā)揮基于ACE框架分布式通信服務(wù)器的重要作用。對(duì)于傳統(tǒng)的通信服務(wù)器，無法廣泛應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)模式，開發(fā)代碼較長，容易出現(xiàn)信息交流卡頓問題，無法將流暢性落到實(shí)處。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，各個(gè)模塊團(tuán)結(jié)協(xié)作，形成流暢的運(yùn)作流程，而各個(gè)模塊之間的通信、關(guān)系十分復(fù)雜，不同模塊的配合情況更容易影響數(shù)據(jù)及通信效果，不利于提升通信效率。編程人員從底部開發(fā)系統(tǒng)，但無形中增加了軟件開發(fā)的難度和周期。因此，將ACE框架分布式通信服務(wù)器應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)游戲中，降低軟件開發(fā)的難度，控制軟件開發(fā)的周期。

第一，支持Gate的游戲服務(wù)器架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)Client和Gate Server相連，用戶直接通過Gate Setver和游戲服務(wù)器Game Servet相連，采用“一對(duì)多”的方式，利用一個(gè)Game Server對(duì)應(yīng)多個(gè)Gate Server，當(dāng)一個(gè)Gate Server受到攻擊或出現(xiàn)故障時(shí)，其他Gate Server不會(huì)受到影響，可以繼續(xù)與Game Server服務(wù)器正常連通，從而保證游戲的正常進(jìn)行，有利于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。Gate Server具有分散功能，將不同的客戶端分批輸入Game Server，不僅可以減輕Game Server服務(wù)器的工作運(yùn)行壓力，也有利于支持更多客戶端的共同游戲需求。除此之外，Gate Server也具有維護(hù)安全的特點(diǎn)，為Game Server服務(wù)器分擔(dān)維護(hù)安全的工作，由此提升游戲系統(tǒng)的安全性。

第二，對(duì)于游戲板塊的對(duì)象設(shè)定。應(yīng)用ACE框架中的ACE_Task類和ACE_Message_Queue，聯(lián)系通信地層線程模塊，按照用戶的操作需求，精準(zhǔn)控制游戲?qū)ο螅瑥亩ＷC游戲?qū)ο螳@得流暢的速度和動(dòng)作姿勢(shì)。當(dāng)用戶調(diào)用對(duì)應(yīng)的操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)基于通信地層線程的應(yīng)用，操縱對(duì)象根據(jù)指令執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。為給予用戶良好的游戲體驗(yàn)，當(dāng)調(diào)用對(duì)象方法時(shí)，阻塞調(diào)用線程，避免操作對(duì)象的操作過程和速度被影響，由此提升系統(tǒng)的響應(yīng)靈活性，有利于提升游戲的靈敏性。

第三，服務(wù)器系統(tǒng)通信底層通信模塊的實(shí)現(xiàn)。ACE_Reactor反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)同步I/O操作，將游戲操作事件進(jìn)行分離或分派，處理多個(gè)用戶需求的多個(gè)I/O操作，滿足多個(gè)用戶的游戲需求。首先，ACE_Event_Handler形成多個(gè)事件的處理器類，為多個(gè)用戶的多個(gè)指令做定義。其次，ACE_Reactor類記錄多個(gè)事件對(duì)應(yīng)的多個(gè)指令，統(tǒng)籌管理指令信息。最后，運(yùn)行ACE_Reactor事件循環(huán)，處理多個(gè)事件，回調(diào)事件，形成對(duì)應(yīng)的操作，也達(dá)到系統(tǒng)反饋的目的，穩(wěn)定輸出底層通信流程。

ACE_Proactor應(yīng)用于異步I/O操作，與反應(yīng)器不同的是首先等待事件的完成，然后回調(diào)完成后的事件處理。當(dāng)初始化I/O讀寫后把讀寫交給系統(tǒng)完成，等待事件完成后前攝器會(huì)將執(zhí)行I/O結(jié)果返回給對(duì)象，并且回調(diào)完成后的事件處理。前攝式模型允許單個(gè)應(yīng)用線程同時(shí)發(fā)起多個(gè)請(qǐng)求。這一設(shè)計(jì)允許單線程化應(yīng)用并發(fā)的執(zhí)行多個(gè)I/O操作，并且不會(huì)帶來與傳統(tǒng)的多線程化機(jī)制相關(guān)聯(lián)的開銷或設(shè)計(jì)復(fù)雜性，大大減少I/O處理時(shí)間。

通過基于ACE框架分布式通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)游戲的通信，提高游戲過程通信的流暢性，建立各個(gè)板塊的通信連接，為優(yōu)化游戲提供便利條件。

五、結(jié)語

綜上所述，基于ACE技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式通信服務(wù)器利用數(shù)據(jù)傳輸框架，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作接口，搭建分布式日志記錄子系統(tǒng)，形成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置模型，研究數(shù)據(jù)庫接口系統(tǒng)，完成分布式通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)任務(wù)。同時(shí)，落實(shí)分布式通信服務(wù)器的應(yīng)用，將設(shè)計(jì)的基于ACE技術(shù)分布式通信服務(wù)器應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，提升通信效率，給予游戲者良好的感受，有利于提升通信服務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]趙東明，靳曉嘉，張繼軍，等.基于知識(shí)圖譜的通信服務(wù)潛在不滿意預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究[J].通訊世界，2024，31（01）：25-27.

[2]樊輝錦，歐陽中輝，陳青華，等.特種車輛狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)中通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2023，40（08）：67-71+91.

[3]張金波，沈伍強(qiáng)，崔磊，等.基于ARM處理器的均衡計(jì)算型服務(wù)器設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2023，35（01）：111-113.

[4]胡舒席，付麥霞，李永鋒，等.基于Linux系統(tǒng)的高并發(fā)HTTP服務(wù)器設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代信息科技，2022，6（23）：90-94.

[5]鄭臣明，姚宣霞，周芳，等.基于硬件虛擬化的云服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2022，44（11）：1935-1945.

作者單位：汕頭職業(yè)技術(shù)部

■ 責(zé)任編輯：張津平、尚丹