0 引言

    可視化邏輯設(shè)計(Visual Logic Design,，VLD)工具是一種以圖形化、模塊化邏輯功能圖形代替編寫程序源代碼的程序開發(fā)工具^[1],，是許繼自主研發(fā)和擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件,。其以避免重復設(shè)計、節(jié)省開發(fā)時間,、程序設(shè)計標準化,、方便程序修改和維護等特點廣泛應(yīng)用于公司繼電保護領(lǐng)域的保護邏輯設(shè)計、保護功能實現(xiàn)等方面^[2-3],。但是由于VLD工具設(shè)計之初缺乏對自主知識產(chǎn)權(quán)的保護考慮,，導致其無有效認證保護機制^[4]，任何電腦都可安裝使用,，且用戶可通過工具獲取公司多年積累的保護,、測控等核心代碼，給公司機密外泄和利益流失留下巨大隱患,。因此需要一種能避免核心代碼外泄,、對工具的使用范圍可控的方法解決上述問題。

    本文提出了一種基于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的VLD遠程編譯系統(tǒng)架構(gòu)^[5],，該架構(gòu)采取了模塊化的設(shè)計思想,，分離了VLD工具的操作界面和核心資源代碼,，把在本地的編譯處理工作部署到服務(wù)器端，本地只保留通用的用戶操作界面,，有效提高了VLD工具核心代碼的安全性,。

1 VLD遠程編譯系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 VLD遠程編譯系統(tǒng)總體架構(gòu)

    遠程編譯系統(tǒng)架構(gòu)采用了模塊化的設(shè)計思想，將系統(tǒng)劃分為3個部分：客戶端,、分發(fā)服務(wù)器和構(gòu)建服務(wù)器,。這樣設(shè)計是為了將解決方案的功能分隔到不同的功能模塊中，每一功能模塊保持內(nèi)聚性,，大致在同一抽象級別,，并且每一模塊都與其他的模塊保持松散耦合，增強了系統(tǒng)的可擴展性,、可維護性和復用性^[6-7],。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

    圖1中,，客戶端是編譯任務(wù)的發(fā)起者,，負責編譯請求的發(fā)送、工程文件的發(fā)送和編譯結(jié)果的接收,；分發(fā)服務(wù)器是連接客戶端和構(gòu)建服務(wù)器的接口,，負責接收編譯請求后選擇合適的構(gòu)建服務(wù)器，并實時監(jiān)視和更新構(gòu)建服務(wù)器信息,；構(gòu)建服務(wù)器是編譯任務(wù)的執(zhí)行者,，主要完成編譯任務(wù)和編譯結(jié)果文件的傳輸。

1.2 VLD遠程編譯系統(tǒng)工作流程

    系統(tǒng)的工作流程如圖1中序號所示,，基本流程如下：

    (1)客戶端發(fā)起編譯請求,，分發(fā)服務(wù)器接收到后對報文進行解析，獲取客戶端ID,、VLD版本號,、客戶端IP和端口號等信息；

    (2)分發(fā)服務(wù)器監(jiān)聽構(gòu)建服務(wù)器相的工況信息,，記錄其工作狀態(tài),、內(nèi)存使用率、構(gòu)建服務(wù)器的IP和端口號等,；

    (3)分發(fā)服務(wù)器根據(jù)步驟(2)中更新的構(gòu)建服務(wù)器工況信息選擇合適的服務(wù)器,，并將分配結(jié)果返回給客戶端，同時將編譯請求信息更新后轉(zhuǎn)發(fā)給構(gòu)建服務(wù)器,；

    (4)客戶端和構(gòu)建服務(wù)器建立連接,，客戶端在收到構(gòu)建服務(wù)器的上傳工程文件請求消息后，向構(gòu)建服務(wù)器發(fā)送文件；

    (5)構(gòu)建服務(wù)器接收工程文件結(jié)束,，進行工程編譯,，編譯完成后向發(fā)送編譯請求的客戶端回傳編譯結(jié)果文件。

    經(jīng)過以上5個主要步驟,，編譯系統(tǒng)可進行一次完整的VLD遠程編譯工作。

2 功能模塊設(shè)計實現(xiàn)

    基于系統(tǒng)的總體架構(gòu),，并根據(jù)模塊的功能需求,，每個大的模塊又由不同的小功能模塊構(gòu)成。模塊間的通信使用TCP和UDP協(xié)議實現(xiàn),，其中狀態(tài)監(jiān)聽和編譯請求信息采用系統(tǒng)開銷較小的UDP協(xié)議進行通信,，文件傳輸采用傳輸可靠性較高的TCP協(xié)議進行通信^[8-9]。

2.1 客戶端

    為了保證原使用者的使用習慣,，客戶端界面繼承了原VLD工具的操作界面,，其新加功能以新增按鈕和選項的方式添加。根據(jù)需求,，客戶端分為4個功能模塊：編譯請求模塊,、ID管理模塊、文件傳輸模塊,、文件壓縮模塊,。

    編譯請求模塊實現(xiàn)了向分發(fā)服務(wù)器發(fā)送編譯請求的功能。ID管理模塊負責工程ID的記錄管理工作,，ID是為了系統(tǒng)親和性考慮,，每個工程分配一個系統(tǒng)唯一的ID編號，當工程第二次請求編譯時,，分發(fā)服務(wù)器會根據(jù)ID號分配上次編譯過此工程的構(gòu)建服務(wù)器,，以減少重復傳輸工程文件時間，提高系統(tǒng)效率,。文件傳輸模塊和文件壓縮模塊聯(lián)合完成了文件發(fā)送及文件接收的操作,。

2.2 分發(fā)服務(wù)器

    分發(fā)服務(wù)器將客戶端和構(gòu)建服務(wù)器聯(lián)系在一起，接收客戶端的編譯請求,，并存儲和更新構(gòu)建服務(wù)器的狀態(tài),，完成構(gòu)建服務(wù)器的選擇工作。其主要功能模塊劃分為：心跳處理模塊,、選擇模塊,、ID生成模塊、隊列共享模塊,。

    分發(fā)服務(wù)器心跳處理模塊接收構(gòu)建服務(wù)器定時發(fā)送的狀態(tài)信息,，并把其更新到本地存儲的構(gòu)建服務(wù)器列表中。選擇模塊是分發(fā)服務(wù)器的核心模塊,，其實現(xiàn)了系統(tǒng)的親和性功能和負載均衡算法,，首先根據(jù)工程ID選擇編譯過的構(gòu)建服務(wù)器,，如果是新建工程或原構(gòu)建服務(wù)器不在編譯等待狀態(tài)，則根據(jù)其他構(gòu)建服務(wù)器的工作狀態(tài)以及內(nèi)存使用率等條件選擇合適的構(gòu)建服務(wù)器分配編譯任務(wù),。

    ID生成模塊生成系統(tǒng)唯一的工程ID,，此ID在分發(fā)服務(wù)器接收到編譯請求時返回給客戶端，由客戶端更新到ID記錄文件中,，同時分配完構(gòu)建服務(wù)器后,，分發(fā)服務(wù)器會把ID記錄到相應(yīng)構(gòu)建服務(wù)器狀態(tài)列表中，以供下次分配時查詢,。

    隊列共享模塊避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞時編譯請求的丟失,，其會對不同時刻到來的編譯請求進行緩存，當先到的編譯請求還未處理完畢,，后面的編譯請求將按時間進行排隊處理,。

2.3 構(gòu)建服務(wù)器

    構(gòu)建服務(wù)器主要完成工程編譯，并將編譯完成的工程文件回傳給客戶端,。按照其功能可劃分為4個主要模塊：心跳模塊,、代碼編譯模塊、文件傳輸模塊,、文件壓縮模塊,。

    為了一臺構(gòu)建服務(wù)器能夠同時完成多個編譯任務(wù)，避免資源的浪費,，構(gòu)建服務(wù)器采取多任務(wù)并發(fā)模式實現(xiàn),。每個構(gòu)建服務(wù)器可創(chuàng)建多個獨立的構(gòu)建進程，每個進程根據(jù)IP地址和端口號區(qū)分,，可獨立完成編譯任務(wù),。構(gòu)建服務(wù)器中心跳模塊功能是向構(gòu)建服務(wù)器提供自身的工況，包括IP地址,、端口號,、進程ID、工作狀態(tài),，以使構(gòu)建服務(wù)器根據(jù)自身狀態(tài)抉擇是否分配編譯任務(wù),。

    代碼編譯模塊處理客戶端發(fā)送的工程文件，其編譯原理是將VLD原編譯功能以動態(tài)庫的方式封裝,，編譯模塊接到編譯任務(wù)后調(diào)用動態(tài)庫并實時將編譯過程回傳到客戶端,，這樣實現(xiàn)可使系統(tǒng)具有良好的可移植性。例如當更換動態(tài)庫以后,，構(gòu)建服務(wù)程序不需要大的更改,，只需要添加相應(yīng)的接口函數(shù)，并根據(jù)需要完成配置文件的配置即可。

    文件傳輸模塊和文件壓縮模塊復用了客戶端的相應(yīng)模塊,，完成文件的壓縮傳送和文件接收功能,。

2.4 系統(tǒng)可視化工具和服務(wù)看門狗

    由于系統(tǒng)各模塊以后臺服務(wù)的形式設(shè)計實現(xiàn)，運行期間數(shù)據(jù)對用戶和開發(fā)者不可見,，為了便于系統(tǒng)的維護和測試,，開發(fā)了系統(tǒng)可視化工具，將分發(fā)服務(wù)器存儲的構(gòu)建服務(wù)器數(shù)據(jù)表結(jié)合其分發(fā)結(jié)果以表的形式實時展現(xiàn)在工具上,。

    同時,，系統(tǒng)一旦正式投入使用，分發(fā)服務(wù)器和構(gòu)建服務(wù)器將部署在企業(yè)機房,，當出現(xiàn)系統(tǒng)死循環(huán)、進程關(guān)閉等問題時無法實時維護,。為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,，實現(xiàn)了服務(wù)看門狗工具?？撮T狗工具對每個構(gòu)建服務(wù)進程和分發(fā)服務(wù)進程進行監(jiān)視,，一旦檢測到某個進程在規(guī)定時間內(nèi)無喂狗響應(yīng)，則判定此進程為離線狀態(tài),，將強制結(jié)束并重啟該進程,。

3 系統(tǒng)時效性與可靠性驗證

    根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，搭建如圖2所示的測試環(huán)境,。

    部署4臺構(gòu)建服務(wù)器電腦,，每臺電腦運行5個構(gòu)建服務(wù)進程，另部署4臺電腦作為客戶端,，每臺電腦最少運行兩個VLD客戶端,，分別從時效性和可靠性兩個方面對系統(tǒng)進行測試驗證。

3.1 可靠性驗證

    4臺客戶端電腦隨機發(fā)送編譯請求,，通過可視化工具監(jiān)視進行編譯任務(wù)的構(gòu)建服務(wù)器,，編譯完成后在相應(yīng)構(gòu)建服務(wù)器運行原VLD工具編譯相同工程，將編譯結(jié)果分別與本地以及客戶端接收的編譯結(jié)果進行對比,，經(jīng)過多次反復測試,，編譯結(jié)果相同。測試數(shù)據(jù)如表1所示,。

3.2 時效性驗證

    系統(tǒng)在保證功能可靠性的同時,，需要保證其時效性，以提高用戶體驗,。測試通過選取502 KB～20 MB不同大小的工程文件進行編譯,，從客戶端發(fā)送編譯請求開始計時，到客戶端提示編譯完成計時結(jié)束。在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的測試中,，最快編譯時間為55 s,，最慢編譯時間為320 s。同時在相同客戶端進行本地工程編譯計時進行對比,，測試結(jié)果如表2所述,，表明平均編譯時間控制在3 min之內(nèi)，雖然較本地編譯有一定延時,，但在可接受范圍之內(nèi),。

4 結(jié)束語

    本文設(shè)計的VLD遠程編譯系統(tǒng)將VLD工具核心代碼部署到企業(yè)服務(wù)器端，有效控制了工具使用范圍,，提高了代碼的安全性,，防止了核心代碼的外泄，同時用戶界面繼承了原工具的界面,，保證了用戶使用習慣,，可靠性和實時性測試驗證了本系統(tǒng)的有效性。本編譯系統(tǒng)采取模塊化的設(shè)計實現(xiàn)方式,，具有良好的擴展性和維護性,，為以后其他工具的遠程操作移植提供了框架。

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