基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法与流程

1.本发明属于计算机技术领域，具体涉及基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法。


背景技术：

2.在为金融机构的自营部门开发面向贵金属交易所的交易管理系统时，从整体的系统设计出发，会有通讯服务模块、各类业务服务模块、前置、报盘等程序模块，这些程序模块之间均会发生各类控制、业务类消息数据的高频率交换，因此设计基于事件的二进制通讯协议来高效完成模块间的消息交换。
3.不同的系统、不同的模块之间，需要进行各类消息交换，比较常见的消息格式xml、json等，此类消息格式表达能力强但是报文体积大、解析复杂，在网络带宽有限、系统之间延时要求较低、消息交换高频场景下，此类消息格式表现差强人意。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于基于事件的二进制通讯协议的交易系统及方法，通过设计基于事件触发的二进制通讯协议，来高效完成模块、系统间的消息交换，提升系统整体吞吐量并降低延时。
5.本发明的技术方案是：
6.第一方面，本发明提供了基于事件的二进制通讯协议的交易系统，
7.用于系统各模块之间进行消息交换所需的通讯协议的架构；
8.该系统包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制，通过io操作、socket套接字连接四层架构；
9.所述架构分为四层，每层对应不同的报文结构，分别为通道层、心跳加密层、报文解析层和用户层；依靠低层驱动反应器进行事件驱动，反应器为一个独立的线程，用于处理三种事件：io输入输出操作、定时器和消息；
10.所述架构用于处理控制消息和应用消息以及容错控制信息，
11.所述控制信息包括4个字节的报头、80个字节的控制头和消息正文，所述消息正文包括数据域头和数据域；
12.所述应用消息包括4个字节的报头和信息正文，所述信息正文包括80个字节的控制头和二进制数据块。
13.所述通道层用于底层驱动的通信发送和接收报文，对应的发送和接收报文为cchannelpackage，用于检查接收的报文有效性和增加该层协议信息；
14.所述心跳加密层将报文处理完以后，将报文推给其上层cfmpprotocol，cfmpprotocol检查心跳和加密，对应的报文为cfmppackage，同时将所有信息记录在cfmppackage对应的报头中；
15.所述报文解析层将报文处理完以后，将报文推送给其上层协议cftcpprotocol，
cftcpprotocol对应的报文为cftcppackage，cftcpprotocol对最终ftcp报文进行解析、有效性验证，已经提供抽取报文信息可视化后以供用户层进行使用；
16.cftcpprotocol报文解析层将报文处理完以后，将报文推送给它的上层协议cftcppackagehandler，用户层通过继承该类，获取最终的域数据来处理业务；
17.所述报文解析层为用户层的应用协议。
18.第二方面，本发明提供了基于事件的二进制通讯协议的交易系统的方法，具体包括如下步骤：
19.发送数据过程为用户层接收信息，增加ftcp报头，推送至报文解析层，报文解析层增加fmp报头后，推送至心跳加密层，经心跳加密层增加channel层报头处理后至通道层，与底层驱动的反应器进行事件驱动；接收数据过程为发送过程反向过程。
20.第三方面，本发明还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第二方面所述方法的步骤。
21.与现有技术的有益效果是将结构化报文的序列化、反序列化操作，协议连接的心跳保活；该协议包括通讯协议的体系结构、报文格式和运作机制，规范了系统各模块之间的通讯，通过设计基于事件触发的二进制通讯协议，来高效完成模块、系统间的消息交换，提升系统整体吞吐量并降低延时。
附图说明
22.图1为本发明提供的控制信息的格式结构图；
23.图2为本发明提供的应用信息的格式结构图；
24.图3为本发明提供的接收数据过程的流程图；
25.图4为本发明提供的发送数据过程的流程图。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
27.实施例
28.消息格式定义
29.系统交换的消息包括控制消息和应用消息，两类消息都包含了一个四字节的报头，表示整个消息报文的长度，在信息正文部分有一个消息控制报头，它描述消息id和消息路径等控制信息。如图1和图2所示，两类消息的区别是，在消息正文中控制消息包含了可解析的数据域头和数据域，而应用消息的消息正文包含了二进制数据块。
30.容错控制消息是平台内部的控制消息，主要包含：状态切换控制类、消息同步类、消息订阅类。
31.如图3-4所示，该系统还包括cchannelprotocol(通道层)、cfmpprotocol(心跳加密层)、cftcpprotocol(报文解析层)和cftcppackagehandler(用户层)，通过io操作、socket套接字连接四层架构。
32.cchannelprotocol通道层
33.最底层的协议，负责底层的通信发送和接收报文，对应的发送和接收报文为cchannelpackage，负责检查接收的报文有效性和增加本层协议信息，
34.本层协议具体步骤如下：
35.1)ccachelist：发送缓冲区，发送的所有二进制报文都是先放到缓冲区中，ccachelist保存的是一个ccachenode的链，有很多ccachenode组成链条，每个ccachenode可以放很多个报文，一旦ccachenode放满以后重新创建一个新的ccachenode放到这个链的后面。
36.2)cchannelpackage：接收报文，通过接收socket(套接字)数据，每次读取当前头指针-当前尾指针个字符，组装成一个cchannelpackage，再往上次协议推送。
37.3)handleinput：负责接收报文，底层reactor负责检查是否有消息要接收，继承自cprotocol，cprotocol为所有协议的基类。
38.4)handleoutput：负责发送报文，，底层reactor负责检查是否有消息要接收，同样继承自cprotocol。
39.5)cchannelcontrol：协议栈容器，继承自ceventhandler，ceventhandler为所有reactor挂接的事件类的基类，提供了统一的开放接口。cchannelcontrol协议栈容器中装载了cchannelprotocol协议，为ftcp协议的最底层协议栈容器。
40.cfmpprotocol心跳加密层
41.cchannelprotocol层将报文处理完以后，将报文推给它的上层cfmpprotocol，cfmpprotocol主要负责检查心跳和加密，对应的报文为cfmppackage，该层的所有信息记录在cfmppackage对应的报头中。
42.心跳：所有的设备检查与总线之间是否还连接通过心跳检测的方式，通过该层定义的最近发送报文和接收报文时间，来决定发送心跳包，心跳报文有一个专门的标志fmpexttagkeepalive，保存在cfmppackage报文头部，收到心跳报文表示设备正常，丢弃该报文，不向上层推送，如果心跳超时断开连接
43.数据加密：在广域网中传输数据时需要加密，防止报文被人截取，通过该层将数据加密解密以后进行传送，保证数据的安全性
44.本层协议具体步骤如下：
45.1)pop：接收到从cchannelprotocol上来的报文以后，检查是否为心跳报文，如果是则扔掉，不是则向上层推送报文
46.2)push：发送报文，检查是否要加密，如果要加密，则将数据加密后再推给cchannelprotocol去处理。
47.3)ontimer：控制心跳发送，如果当前时间
–
最近发送时间大于设置的时间则向外发送一个心跳报文，检查之间的连接是否正常；如果当前时间
–
最新读取时间大于设置的时间则认为之间的连接已经断开。
48.cftcpprotocol报文解析层
49.cfmpprotocol层将报文处理完以后，将报文推送给它的上层协议cftcpprotocol，cftcpprotocol对应的报文为cftcppackage，cftcpprotocol主要负责对最终ftcp报文进行解析、有效性验证，已经提供抽取报文的一系列工具以供用户层进行使用,这一层也称为报文解析层。
50.报文解析：从低层一直推送上来的报文，进行验证长度、域的正确性，保证数据正确性。
51.报文抽取：通过设计模式中的iterator，对多个域进行数据获取。
52.本层协议关键实现：
53.1)cftcppackage：由cfmpprotocol推上来的报文，由cftcppackage处理，该类主要提供报文有效性检查，包括长度和域的有效性；提供增加域的方法addfield和抽取域的方法getxxxxfield；提供调试报文的方法等。
54.2)tftcpheader：ftcp报头，保存在cftcppackage中，主要标示标识该消息在持久流中的编号、标示上层协议的协议id、ftcp报的tid、ftcp数据报的连续标志、ftcp报的序号、数据域个数和数据域长度。
55.3)cftcpcontrol：协议栈容器，继承自cchannelcontrol，容纳了前3层协议，cchannelprotocol为最底层，cfmpprotocol为第二层，cftcpprotocol为第三层，所有的用户层需要继承该协议栈来封装自己的协议栈。
56.cftcppackagehandler用户层
57.cftcpprotocol报文解析层将报文处理完以后，将报文推送给它的上层协议cftcppackagehandler，该层协议是用户层的应用协议，用户通过继承该类，获取最终的域数据来处理自己的业务，操作的仍然是ftcp层的报文。这一层为用户实现层
58.本层协议关键实现：
59.1)demux：封装了用户需要处理的接口handlepackage，所有从底层上来的数据报文都是通过该接口使用。
60.2)sendpackage，preparepackage：提供发送报文的接口。
61.底层驱动：该协议依靠低层驱动reactor(反应器)进行事件驱动，reactor是一个独立的线程，相当于cpu(中央处理器)中的时间片，它处理三种事件：io(输入输出)操作、定时器和消息，io操作：该四层协议结构为io操作，socket(套接字)连接；定时器：定时处理事件，在指定的时间间隔内执行某些操作；消息：处理消息事件。
62.关键实现：
63.1)ceventhandler：为事件handler，所有reactor处理的都是事件，都是从该类继承，该类提供接口handleinput为io输入操作、handleoutput为io输出操作、ontimer为定时器、sendmsg和handlemessage为消息处理；
64.2)creactor：为reactor封装类，提供了事件注册方法：registerio和removeio为注册io和取消io事件、registertimer和removetimer为注册定时器和取消定时器、sendmsg和dispatchmsg为消息发送和处理分发。该类为一个线程，提供了循环处理io操作、定时器和消息。
65.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。