基于VxWorks嵌人式操作系統(tǒng)的C／S模式網(wǎng)絡(luò)編程

　　1 嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks簡(jiǎn)介

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)WindRiver 公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，使其在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。他以良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。

　　2 VxWorks的特點(diǎn)

　　2．1 可靠性

　　穩(wěn)定、可靠是VxWorks的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，因而他得到了越來(lái)越多的用戶的認(rèn)可。

　　2．2 實(shí)時(shí)性

　　實(shí)時(shí)性是指能夠在限定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完規(guī)定的功能并對(duì)外部的異步事件做出響應(yīng)的能力。實(shí)時(shí)性的強(qiáng)弱是以完成規(guī)定功能和做出響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)衡量的。

　　VxWorks有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，其系統(tǒng)本身的開銷很小，進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、中斷處理等系統(tǒng)公用程序精練而有效，他們?cè)斐傻难舆t很短。VxWorks 提供的多任務(wù)機(jī)制中對(duì)任務(wù)的控制采用了優(yōu)先級(jí)搶占(Preemptive Priority Scheduling)和輪轉(zhuǎn)調(diào)度(Round-Robin Scheduling)機(jī)制，也充分保證了可靠的實(shí)時(shí)性，使同樣的硬件配置能滿足更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性要求，為應(yīng)用的開發(fā)留下更大的余地。

　　2．3 可裁減性

　　VxWorks由一個(gè)體積很小的內(nèi)核及一些可以根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。VxWorks內(nèi)核最小為8kB，即便加上其他必要模塊，所占用的空間也很小，且不失其實(shí)時(shí)、多任務(wù)的系統(tǒng)特征。由于他的高度靈活性，用戶可以很容易地對(duì)這一操作系統(tǒng)進(jìn)行定制或做適當(dāng)開發(fā)，來(lái)滿足自己的實(shí)際應(yīng)用需要。

　　3 C／S模式網(wǎng)絡(luò)編程

　　網(wǎng)絡(luò)是VxWorks系統(tǒng)之間以及與其他系統(tǒng)聯(lián)系的主要途徑。在VxWorks網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最底層，通常使用以太網(wǎng)作為傳輸媒介；而在傳輸媒介的上一層，則使用TCP／IP和UDP／IP協(xié)議。

　　VxWorks網(wǎng)絡(luò)編程中最常見的是C／S模式，在該模式下，服務(wù)器端有一個(gè)任務(wù)(或多個(gè)任務(wù))在指定的端口等待客戶來(lái)連接，服務(wù)程序等待客戶的連接信息，一旦連接上之后，就可以按照設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)交換方法和格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；而客戶端則在需要的時(shí)候發(fā)出向服務(wù)端的連接請(qǐng)求?？蛻舳伺c服務(wù)器端的關(guān)系如圖1 所示。

　　3．1 C／S模式網(wǎng)絡(luò)編程原理

　　網(wǎng)絡(luò)通信的基石是套接字，一個(gè)套接字是通信的一端。VxWorks為用戶提供了2種套接字，即流套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字。流式套接字定義了一種可靠的面向連接的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)差錯(cuò)無(wú)重復(fù)的順序數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)報(bào)套接字定義了一種無(wú)連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)通過(guò)相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸，是無(wú)序的，并且不保證可靠，無(wú)差錯(cuò)。

　　五連接的服務(wù)一般都是面向事務(wù)處理的，一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)應(yīng)答就完成了客戶端與服務(wù)端之間的信息交互。無(wú)連接的套接字C／S模式程序的流程如圖2所示。

　　面向連接的服務(wù)比無(wú)連接的服務(wù)處理起來(lái)要復(fù)雜。

　　套接字工作過(guò)程如下：服務(wù)器首先啟動(dòng)，通過(guò)調(diào)用socket()建立一個(gè)套接口，然后調(diào)用bind()將該套接口和本地網(wǎng)絡(luò)地址聯(lián)系在一起，再調(diào)用listen()使套接口做好偵聽的準(zhǔn)備，并規(guī)定他的請(qǐng)求隊(duì)列的長(zhǎng)度，之后就調(diào)用accept()來(lái)接收連接。客戶在建立套接口后就可調(diào)用connect()和服務(wù)器建立連接。連接一旦建立，客戶機(jī)和服務(wù)器之間就可以通過(guò)調(diào)用recv()／recvfrom()和send ()／sendto()來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。最后，待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，雙方調(diào)用close()關(guān)閉套接口。