多網(wǎng)卡接收錄井儀實時數(shù)據(jù)的研究及其實現(xiàn)

田相齋

（勝利地質(zhì)錄井公司信息中心 山東 東營 257064）

0 引言

實時數(shù)據(jù)的服務器端接收軟件作用是接收數(shù)據(jù)后將其寫入到錄井中心數(shù)據(jù)庫中。經(jīng)過幾年的使用，系統(tǒng)發(fā)揮了很大的作用，但是也存在一些問題。（1）當網(wǎng)絡或系統(tǒng)發(fā)生問題時，缺乏自動連接機制，時常造成數(shù)據(jù)漏傳，需要人工手動重新連接；（2）軟件運行時占用系統(tǒng)資源過多，平均每臺服務器只能接收十幾個發(fā)送端數(shù)據(jù)；（3）缺乏故障和異常報警、遠程異常提示的功能，容易漏掉重要傳輸資料，影響全面正確評價現(xiàn)場錄井質(zhì)量。因此需要對接收軟件進行重新的設計與開發(fā)。

1 原軟件設計缺陷

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸使用的是GPRS和衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡性質(zhì)決定其不穩(wěn)定性，容易受到天氣、電磁信號、基站功率的影響。

原來的傳輸軟件使用TCP/IP協(xié)議，采用Socket連接方式進行數(shù)據(jù)傳輸，這種采用底層協(xié)議的操作需要有很多的優(yōu)化措施來保證程序的有效性。接收軟件耗費服務器資源太多就是Socket連接不斷占用系統(tǒng)資源，同時接收軟件設計時沒有采用多線程技術(shù)，只用一個進程接收處理數(shù)據(jù)，不能使數(shù)據(jù)多通道、并行處理，導致了數(shù)據(jù)在接受端阻塞，只能通過擴充服務器的方式來解決。設備的擴充既浪費了資金，又增添了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。

2 軟件系統(tǒng)設計

本軟件作為Client/Server軟件架構(gòu)的Server端，運行在服務器上，接收客戶端傳送的錄井數(shù)據(jù)，存儲到數(shù)據(jù)庫服務器上。

2.1 軟件數(shù)據(jù)流圖

軟件數(shù)據(jù)流包括系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)及存儲。接收程序接收到錄井數(shù)據(jù)后，先寫入內(nèi)存數(shù)據(jù)隊列中，同時提供數(shù)據(jù)給顯示隊列和消息隊列供界面顯示；本地數(shù)據(jù)保存程序從內(nèi)存數(shù)據(jù)隊列中讀取數(shù)據(jù)，寫入本地數(shù)據(jù)庫；遠程數(shù)據(jù)保存程序從本地數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，寫入到遠程業(yè)務數(shù)據(jù)庫中。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

（1）數(shù)據(jù)接收部分

網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸采用的是Socket方式，服務器端開啟Socket接口，等待客戶端連接后，接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。提供多網(wǎng)卡支持，單個服務器上的多個網(wǎng)卡可以同時接收來自多個客戶端的連接。能夠及時高效的接收客戶端的數(shù)據(jù)傳輸。

（2）數(shù)據(jù)存儲部分

將接收到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫服務器和備份數(shù)據(jù)庫服務器，為每個接收到的井位建立數(shù)據(jù)表，將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時如果記錄超過了8000條，則將8000條現(xiàn)有數(shù)據(jù)之前的刪除掉，避免數(shù)據(jù)增長過快消耗掉硬盤存儲容量。

（3）界面顯示部分

界面提供兩種顯示模式，一種是系統(tǒng)模式，一種是井位模式。系統(tǒng)模式顯示系統(tǒng)的各項狀態(tài)，包括網(wǎng)卡狀態(tài)，各個數(shù)據(jù)庫連接狀態(tài)，數(shù)據(jù)接收的狀態(tài)等等，在界面上一一以直觀的方式顯示出來，使操作者能夠直觀的獲取系統(tǒng)運行的狀況。井位模式下可以看到所有連接井位的狀態(tài)，選擇需要觀察的井位，將接收到的數(shù)據(jù)顯示在界面上，可以監(jiān)控單口井的狀態(tài)。

（4）消息傳遞部分

如果有重要消息需要傳遞，客戶端可輸入信息，傳送到服務器端，服務器端可以針對所有客戶端或選定客戶端發(fā)送消息。當服務器端接收到客戶端的消息時，或服務器運行出現(xiàn)重大故障時（網(wǎng)絡終端、數(shù)據(jù)庫停止），服務器將信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)蕉滔⒅行?，有短消息中心發(fā)送短消息給值班人員。

（5）系統(tǒng)管理部分

系統(tǒng)管理部分設定系統(tǒng)參數(shù)，包括本機網(wǎng)卡參數(shù)，業(yè)務數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫的參數(shù)，并對其進行狀態(tài)監(jiān)控。還有程序的啟動處理和退出處理等操作。

3 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 多級數(shù)據(jù)緩存提供效率與安全的雙重保護

獲取數(shù)據(jù)后，直接將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存中的隊列，然后去處理另一個數(shù)據(jù)，防止了數(shù)據(jù)不能及時寫入數(shù)據(jù)庫造成丟失的問題。為避免內(nèi)存的緩存增長過快，造成內(nèi)存溢出，增加了一級本地數(shù)據(jù)庫緩存，進一步避免了數(shù)據(jù)丟失。

通過兩級數(shù)據(jù)緩存的使用，既提高了數(shù)據(jù)存儲的效率和時效性，也避免了意外因素造成的數(shù)據(jù)丟失。

3.2 多線程任務提高系統(tǒng)運行效率

圖1 多線程處理

采用一個主線程，將所有的運行時線程包含在其中，使程序的流程更加清晰。當主線程啟動時，啟動數(shù)據(jù)庫檢測線程，該線程啟動各個數(shù)據(jù)庫的檢測線程；主線程啟動網(wǎng)卡接收線程，該線程啟動各個網(wǎng)卡的Socket綁定線程，等待客戶端的接入，如果有接入則轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)接收處理線程處理；主線程啟動本地傳輸線程，將網(wǎng)卡接收到隊列中的數(shù)據(jù)寫入本地數(shù)據(jù)庫；遠程傳輸線程則將數(shù)據(jù)從本地數(shù)據(jù)庫傳送到業(yè)務主數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫中。除此之外，還有其他線程在運行，如數(shù)據(jù)顯示線程。

3.3 多網(wǎng)卡應用提高數(shù)據(jù)接收的容量

系統(tǒng)自動檢測本機存在的網(wǎng)卡數(shù)量，并提供給操作員選用，操作員根據(jù)需要選擇所需的網(wǎng)卡數(shù)量和種類。

（1）網(wǎng)卡管理線程

接收線程自動檢測選用的網(wǎng)卡數(shù)量和網(wǎng)卡地址，依次將其綁定到接收端口，為每個網(wǎng)卡啟動單獨的接收線程。將網(wǎng)卡管理與網(wǎng)卡處理分開進行，不會出現(xiàn)在一塊網(wǎng)卡處理過程中，導致其他網(wǎng)卡處于閑置狀態(tài)。

（2）Socket綁定線程

當Socket有外來接入時，將接入轉(zhuǎn)入處理線程，原來的Socket連接重新等待接入，可以同時處理多個接入。

（3）數(shù)據(jù)接收處理線程

線程將來自客戶端的數(shù)據(jù)進行解析，將線性的二進制字節(jié)流分解成為有意義的數(shù)據(jù)賦值給相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后將數(shù)據(jù)寫入接收隊列，完成一次連接的處理過程。

以上的三個線程互相配合，環(huán)環(huán)相扣，各司其職。網(wǎng)卡管理線程檢測到網(wǎng)卡可用，處于空閑狀態(tài)就將其轉(zhuǎn)入Socket處理線程；Socket線程等待客戶端接入，有數(shù)據(jù)連接就啟動一個數(shù)據(jù)接收處理線程的實例來進行處理；數(shù)據(jù)接收處理線程得

以完成一筆數(shù)據(jù)的接收。這種分解的狀態(tài)，使得網(wǎng)絡接收的每個環(huán)節(jié)都不會處于空置狀態(tài)，滿足了大流量、高頻率數(shù)據(jù)接入的要求。

3.4 系統(tǒng)中其他功能的實現(xiàn)

除了上面提供的完成數(shù)據(jù)接收和保存主要功能的實現(xiàn)方式，還需實現(xiàn)客戶端連接狀態(tài)的自動監(jiān)測和數(shù)據(jù)庫服務器狀態(tài)的自動監(jiān)測，另外，完成系統(tǒng)的整體功能還需要一些輔助功能的幫助，包括手機短信發(fā)送重要消息、重要信息的日志寫入、標準化的配置文件和完善的系統(tǒng)控制的功能。

4 應用效果分析

錄井信息對于科學的生產(chǎn)有著重要的作用，能夠?qū)浘畔⑼暾行Ъ皶r地采集到，對于錄井信息的應用具有重要的決定作用。通過采用新技術(shù)的改造，將能使整個錄井信息傳輸系統(tǒng)的功能大大提高，保證數(shù)據(jù)能夠跨越網(wǎng)絡中斷和系統(tǒng)故障傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，將能夠保證信息的有效完備。同時由于傳輸軟件具有很強的容錯能力，能大大減少人工干預，減輕工作人員的壓力。軟件效率的提高，使得不必額外配備服務器等設備，節(jié)約設備投資。并且軟件平臺具備良好的可擴充性，能夠在此平臺上擴展新的應用，減少日后改進的投資。

［1］汪煜凱.石油行業(yè)計算機應用技術(shù)綜述[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005.

［2］Warton，Java 多線程編程初步[J].電腦報，2004－4－10.