軍事仿真訓練系統中服務器端程序的研究與分析

摘要：本文簡要介紹作戰模擬、仿真訓練的概念；對仿真訓練系統中服務器端程序各模塊設計與分析進行了說明。

關鍵詞：仿真訓練系統 服務器端 程序設計

1 概述

信息化跨越式發展，推動了軍事戰略、戰術和指揮控制手段的變革，作戰模擬、仿真訓練在軍事發展中成了不可或缺得地步。采用計算機進行作戰仿真模擬訓練，簡便易行，可有效減少裝備損傷，有非常高的實用價值和軍事效益。

2 軍事仿真訓練系統

軍事仿真訓練系統開發技術含量相當的高，如不能構思出一個貼切實際得訓練環境，必將導致開發失敗。它對設計人員策劃能力要求也頗高，在編程知識中涉及網絡編程、操作系統進程、線程編程、圖形圖像編程、WIN32 API編程及各種算法和數據結構等內容。

要使在仿真訓練系統中控制行為更加精確，就需要高效的服務器系統，服務器端得程序設計就顯得至關重要。

3 仿真訓練系統中服務器端程序設計

服務端程序是就是為客戶端提供服務的程序，服務器端應用程序應具有如下功能：監聽客戶端的連接請求、為客戶端連接請求建立SOCHET隊列、處理各客戶端發送來的數據并發送應答消息。所用到得模塊包括：通訊聯絡、線程管理、消息傳遞、場景分配、訓練規則等。

3.1 通訊模塊 通訊模塊主要實現與客戶端的通訊功能，是對套結字Socket的封裝。Socket是UNIX下的網絡通訊基礎，對于一個Socket我們可以對其進行讀寫操作，讀入的數據來自客戶端，寫入的數據可供客戶端讀取。Socket主要有阻塞套接字和無阻塞套接字兩種，系統開發上大多采用阻塞模式，因無阻塞套結字，在網絡環境不好時很難控制傳輸，容易使網絡傳輸變得很不穩定。

但此模式，在不合適的時候從阻塞套接字讀入數據，線程很可能將被阻塞，所以采用了select——多路復用技術，對socket進行監視，如果socket上有讀事件發生，將調用消息模塊發送消息給socket的攜帶對象，對其進行讀寫。通過對socket的封裝，可完成通訊模塊的基本任務。要做到傳輸網絡上的消息，需要對Socket繼續封裝，應先定義一個消息結構體，再讀寫消息，消息結構可根據仿真訓練系統具體設定。

3.2 線程管理模塊 采用阻塞模式，就必須為各個socket創建單獨的線程，否則可能會引起服務器端停工。封裝線程內容包括：線程函數地址、線程開始時間、線程上次阻塞時間、線程最大阻塞時間、線程start方法、線程stop方法。線程stop方法可以通過發送信號給線程來殺死線程。線程類封裝完成后，就可以編寫管理模塊代碼了。管理模塊是一個線程，其第一功能就是監視各個線程是否阻塞超時，通過察看線程上次阻塞時間和最大阻塞時間來完成。一旦發現當前時間超過線程最大阻塞時間加上線程上次阻塞時間，既可斷定線程阻塞超時，此時就需要kill該線程。另外，其他一些根線程有關的管理方法都有此模塊負責。

3.3 消息傳遞模塊 對象、模塊之間如何傳遞消息，也是服務器端設計的重點。封裝消息模塊，第一步就是做一個MessageBox類，它是一個堆棧，用來裝消息，由pop和push方法，應先實現一個存儲消息數據結構。第二步封裝就是HandleMessage類，這就是消息模塊的主要實現。服務器端是一個被動驅動的模型，應有一個WaitMessage方法（如沒有消息來驅動，服務器端就不會運行下去），調用此方法，線程將被阻塞，直到有消息到達。在此可通過無名信號量來實現（也就是UNIX下的sem），它可以增加或減少信號量來實現互斥。

實現以上封裝，在兩個對象之間發消息用SendMessage方法就可以，SendMessage的實現，是調用MessageBox里Push方法向里邊放消息，之后把sem加一，這樣接受這就可以收到消息了。

3.4 訓練場景管理模塊 本模塊專門管理訓練場景里的數據模型，仿真訓練系統里的對象基本上都由他來管理。此模塊極為復雜，在大型系統里，可以把它再劃分成很多子模塊來協同工作。此模塊封裝：首先，需要一個消息處理類，因為訓練場景分配管理模塊同樣是需要消息驅動的，每收到一個消息后，就察看消息類型。是轉發類型，就將消息轉發給消息目的地模塊；是管理類型，就察看管理的目標及管理方法，然后執行管理方法。因此，此處需要的就是一個辨別消息的方法，以及一些數據及操作數據的方法。

3.5 訓練規則模塊 本模塊按照具體得裝備訓練細則制定的規則來進行業務邏輯處理。同樣，首先需要封裝消息處理類，然后就是辨別消息。按照消息提示進行規則處理，隨后將處理結果封裝成消息，發給管理模塊，基本上與訓練場景管理模塊模式相同。

訓練場景管理模塊和訓練規則模塊不是分開運用的，都是與訓練息息相關得，他們是兩個更為復雜的模塊，根據要編寫的仿真系統的不同，這兩個模塊實現也不同。規則模塊實際上是專門處理訓練業務邏輯的，主要工作就是辨別消息，把我們的消息翻譯成對對象的處理方式；場景分配管理模塊是專門處理訓練對象的，仿真環境由很多對象構成，一個對象可以攜帶多個對象，對象可以不斷增加、擴充。每當添加或擴充一個新對象，可以把它include進來，再在規則模塊里加入對他的方法調用。

在仿真訓練系統中，以上兩個模塊是合在一起的，統稱為仿真訓練世界模塊，如圖1。從圖上可以看出，兩個模塊之間不需要消息傳遞，游戲規則模塊和游戲管理模塊被合并在一起了，他們是函數調用關系。

4 架構局限

仿真訓練系統中的網絡端有其固有局限，系統設計中存在矛盾和不足。首先，是服務器的管理，應分析它的設計目標是應對很多的連接還是很大的數據傳送量；其次，就是對客戶端情況的檢測，但如不注意，就可能造成服務器資源持續消耗而最終崩潰，使得服務器重啟；再次，這樣的系統架構，如不在小型機上運行，在多對象要處理對保持高速得響應有影響。

這種架構得系統，對硬件環境和軟件配置有一定得要求：①采用unix開發，需要訓練系統在小型機之類的服務器上運行。②沒有封裝TCP確認機制，采用默認TCP進行網絡傳輸，不具有UDP高傳輸性能。③客戶端有什么發什么，控制發送的間隔時間，對客戶端得電腦得性能統一性有要求，可能會因同步問題出象卡屏。④為每個連接分配一個線程，有可能有浪費，為節約系統資源，可以采用連接池技術，雖然它會使通訊模塊復雜化，但可以在配置時根據不同的系統，采用不同的配置方案，選擇是否使用連接池技術。

5 結論

在本文中給出了一種仿真訓練系統的服務端的設計方法，在這里我們要的是真正能實現的方法。網絡編程最困難和有成就的地方，并不是服務器用了什么模式，而是真正深入設計的時候碰到的眾多問題。正是那些沒有標準答案的問題，值得我們去研究和解決。

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