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AFC系统通信中间件的研究与设计

作　者: 张良春
导　师: 龙鹏飞
学　校: 长沙理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 中间件消息队列并发处理 Socket
分类号: TP311.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 4次
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内容摘要

随着城市化进程的加速,城市人口暴增,城市交通压力越来越严重。中国各大城市都在想方设法解决这方面的问题,其中就投入了大量人力物力财力进行城市轨道交通的建设,因此城市轨道交通智能化和信息化的发展空间巨大。自动售检票(Automatic Fare Collection, AFC)系统作为轨道交通智能化设备的重要组成部分,其信息化建设一直备受重视。中间件技术作为一种前沿的软件应用技术,在各种软件系统中发挥着集成度高、可复用性强和提高应用开发效率的优势。本文通过对中间件,特别是通信中间件的研究,阐述了一种通过通信中间件来提高AFC系统软件可靠性、降低开发成本、缩短开发周期的开发体制。本文根据通用性和易维护性原则设计了一种基于消息的通信中间件,同时利用具备兼容性的C++和socket开发技术,封装了一套为各种系统应用软件提供统一接口的通信模式。该通信中间件屏蔽网络连接,不再考虑通信方面的细节问题。在具体实现过程中,运用了以下几点技术来优化通信中间件的性能:采用多线程技术并发通信,提高了数据传输效率,降低了CPU的占用率;对紧急信息开辟实时的通道,对其做专门的处理,尽可能减少这类消息的延时;对所有消息实行优先级控制,建立数据缓冲机制,应用程序在轮询消息队列时,优先检测级别高的消息队列;提供了加密过程,确保数据传输过程中的安全。根据实际应用情况,使用通信中间件后,简化了AFC系统的开发,提高了应用软件的开发效率,使开发人员更加专注于对具体业务的研究。

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摘要 5-6ABSTRACT 6-9第一章绪论 9-13 1.1 研究背景及意义 9-10 1.2 国内外研究现状 10-11 1.3 本文所做的工作 11 1.4 本文的内容组织 11-13第二章中间件技术分析 13-26 2.1 中间件的概述 13-14 2.2 通信中间件的几种形式 14-15 2.2.1 远程过程调用 14 2.2.2 会话编程 14-15 2.3 面向消息的中间件技术 15-23 2.3.1 消息传递的相关概念 16-18 2.3.2 消息中间件的结构 18-20 2.3.3 消息队列技术 20-21 2.3.4 消息路由 21-23 2.4 网络通信协议 23-26 2.4.1 TCP 传输控制协议 23-24 2.4.2 UDP 用户数据报协议 24-26第三章 AFC 系统通信中间件的分析与设计 26-34 3.1 AFC 系统简介 26-29 3.1.1 AFC 系统结构 26-27 3.1.2 AFC 系统功能需求 27-29 3.2 通信中间件总体设计 29 3.3 通信管理器设计 29-32 3.3.1 功能说明 30 3.3.2 通信管理器结构 30-32 3.4 用户接口设计 32-34 3.4.1 功能说明 32 3.4.2 用户接口的结构 32-34第四章 AFC 系统中间件实现 34-51 4.1 Socket 技术 34-37 4.1.1 Socket 基础 34-35 4.1.2 Socket 通信实现 35-37 4.2 自定义通信协议 37-39 4.2.1 本地通信协议 37-38 4.2.2 业务通信协议 38-39 4.3 通信中间件的消息处理机制 39-43 4.3.1 消息传递方式 40-41 4.3.2 并发机制 41 4.3.3 消息队列优先级调度 41-42 4.3.4 拥塞控制 42-43 4.4 通信中间件的具体实现 43-48 4.4.1 功能模块划分 43-44 4.4.2 系统接口 44-46 4.4.3 内部处理通信流程 46-48 4.5 仿真实验 48-51 4.5.1 实验环境 48 4.5.2 实验软件 48-49 4.5.3 实验数据 49-50 4.5.4 实验结论 50-51结论与展望 51-52参考文献 52-55致谢 55-56附录（攻读硕士学位期间发表录用论文） 56-57摘要 57-65

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