基于WinSocket的大文件批量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳湘華 曹麗君

（1、湖南城市學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心，湖南 益陽(yáng) 413000 1、湖南城市學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，湖南 益陽(yáng) 413000）

1 引言

目前存在許多文件傳輸系統(tǒng)，如基于HTTP、FTP的文件傳輸系統(tǒng)。基于HTTP的文件傳輸系統(tǒng)，具有較好的二次開(kāi)發(fā)性能，但是對(duì)于大文件的支持十分不理想[1]；基于FTP的文件傳輸系統(tǒng)，雖然能夠很好的支持大文件傳輸，但是要在其基礎(chǔ)之上要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)比較困難[2]。不管是基于HTTP的文件傳輸，還是FTP的文件傳輸系統(tǒng)，它們均處于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層，所處的層次比較高，在應(yīng)用層上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)批量傳輸大文件比較困難，而且效果并不理想。

2 解決方案

在RUP的指導(dǎo)下運(yùn)用UML建模技術(shù)，采用TCP/IP體系結(jié)構(gòu)傳輸層的SOCKET編程，可以很好實(shí)現(xiàn)大文件批量傳輸，一次可以上傳多個(gè)文件，可以動(dòng)態(tài)設(shè)置上傳保存路徑，設(shè)置允許擴(kuò)展名，允許最大大小等；同時(shí)，采用多線(xiàn)程技術(shù)以提高服務(wù)器的響應(yīng)能力和并發(fā)處理能力；采用動(dòng)態(tài)哈夫曼編碼實(shí)現(xiàn)傳輸流的壓縮，減輕網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)；采用斷點(diǎn)續(xù)傳技術(shù)，減少重復(fù)傳輸量，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，提高服務(wù)器磁盤(pán)利用率，減少冗余，用戶(hù)可以自己選擇采用斷點(diǎn)續(xù)傳還是重新上傳；并提供完善的用戶(hù)管理，用戶(hù)必須是授權(quán)用戶(hù)，否則無(wú)法登錄服務(wù)器。

RUP[1]（Rational Unified Process，統(tǒng)一軟件過(guò)程）是一種面向?qū)ο蟮能浖^(guò)程框架，RUP是一個(gè)重復(fù)和迭代的開(kāi)發(fā)過(guò)程[2]，解決了瀑布模型不可回溯的缺點(diǎn)，同時(shí)保留了瀑布模型規(guī)則化、流程化的優(yōu)點(diǎn)。RUP分為連續(xù)的4個(gè)階段：初始階段、細(xì)化階段、構(gòu)造階段和交付階段，每個(gè)階段可以進(jìn)一步分解成多次迭代，每次迭代都是產(chǎn)品的進(jìn)化過(guò)程，從中獲得最終產(chǎn)品的一個(gè)子集，通過(guò)若干次迭代增量式地開(kāi)發(fā)，成長(zhǎng)為最終的系統(tǒng)。統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML[4]是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ(yǔ)言。其主要作用是幫助用戶(hù)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒＃梢悦枋鲞@個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程從需求分析直到實(shí)現(xiàn)和測(cè)試的全過(guò)程。它包括UML語(yǔ)義和UML表示法兩個(gè)部分，由視圖、圖、模型元素和通用機(jī)制等幾個(gè)部分組成。

Winsock是指Windows Sockets，源于UNIX中的Berkely套接字[5]，使用Windows Sockets編制的應(yīng)用程序，可以同其他基于Windows Sockets API編制的應(yīng)用程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，并且在編制基于Winsock的應(yīng)用程序時(shí)，不需要關(guān)心網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議本身是如何工作的。該系統(tǒng)采用Window Sockets字節(jié)流[6]的方式傳輸數(shù)據(jù)，可以很好的保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

進(jìn)程是一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。它可以申請(qǐng)和擁有系統(tǒng)資源，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，是一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體。線(xiàn)程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位，線(xiàn)程自己不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源，但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線(xiàn)程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。多線(xiàn)程[7]是為了使得多個(gè)線(xiàn)程并行的工作以完成多項(xiàng)任務(wù)，以提高系統(tǒng)的效率。多線(xiàn)程的優(yōu)點(diǎn)：使用線(xiàn)程可以把占據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的程序中的任務(wù)放到后臺(tái)去處理，用戶(hù)可以同時(shí)處理多件事情，不需等待執(zhí)行提高了程序的運(yùn)行速度。在該系統(tǒng)中使用多線(xiàn)程技術(shù)，可以提高文件傳輸效率，提高服務(wù)器的響應(yīng)能力和并發(fā)處理能力。

3 系統(tǒng)功能定義

戶(hù)端：(1)用戶(hù)通過(guò)IP地址和端口號(hào)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器。(2)授權(quán)用戶(hù)可以登錄服務(wù)器。(3)登錄用戶(hù)可以瀏覽服務(wù)器目錄。(4)登錄用戶(hù)可以創(chuàng)建自定義的目錄名，也可以刪除指定目錄。(5)登錄用戶(hù)可以選擇上傳目錄、發(fā)送文件和斷點(diǎn)續(xù)傳/重傳。

服務(wù)器端：(1)管理員啟動(dòng)程序后可以開(kāi)啟/關(guān)閉服務(wù) (2)管理員可以設(shè)置服務(wù)器端口號(hào)，定期跟換服務(wù)器端口，保證服務(wù)器的安全性。(3)當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到用戶(hù)發(fā)送文件請(qǐng)求時(shí)候，為用戶(hù)開(kāi)啟一個(gè)文件接收線(xiàn)程，接收用戶(hù)文件，同時(shí)將接收到文件信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄上傳大??；當(dāng)傳輸中斷時(shí)，用戶(hù)再次上傳可以選擇斷點(diǎn)續(xù)傳或覆蓋源文件。(4)進(jìn)行完善的用戶(hù)管理。

4 RUP初始階段

業(yè)務(wù)系統(tǒng)用例就是提供給客戶(hù)、業(yè)務(wù)伙伴或其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)。通過(guò)用例圖展示了業(yè)務(wù)用例、參與者以及他們之間的關(guān)系。該系統(tǒng)主要由四個(gè)用例組成：登錄服務(wù)器、傳輸文件、設(shè)置服務(wù)器信息、管理用戶(hù)。系統(tǒng)業(yè)務(wù)用例圖[4]如圖1：

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)用例圖

5 RUP中的細(xì)化和構(gòu)建階段

5.1 用例建模:通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)用例模型的分析，對(duì)較大的用例進(jìn)行了拆分，是相關(guān)操作和功能更集中于單個(gè)用例，提高內(nèi)聚性減少耦合。

5.2 用例時(shí)序圖[4]：時(shí)序圖用來(lái)對(duì)信息交換進(jìn)行可視化描述。如登錄（Login）時(shí)序圖，從登錄服務(wù)器（LoginServer）分解而來(lái)，基于GRASP高內(nèi)聚、低耦合模式進(jìn)行的分解，創(chuàng)建如控制類(lèi)CLogin等，其他時(shí)序圖同樣應(yīng)用這些原則。

5.3 活動(dòng)圖[4]：活動(dòng)圖研究實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)時(shí)所要執(zhí)行的各項(xiàng)任務(wù)或活動(dòng)的順序安排?；顒?dòng)既可以是手動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)，也可以是自動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)。它可完成一個(gè)工作單元。

5.4 協(xié)作圖[4]：協(xié)作圖 (Collaboration Diagram，也叫合作圖)是一種交互圖（interaction diagram），強(qiáng)調(diào)的是發(fā)送和接收消息的對(duì)象之間的組織結(jié)構(gòu)。一個(gè)協(xié)作圖顯示了一系列的對(duì)象和在這些對(duì)象之間的聯(lián)系以及對(duì)象間發(fā)送和接收的消息。對(duì)象通常是命名或匿名的類(lèi)的實(shí)例，也可以代表其他事物的實(shí)例，例如協(xié)作、組件和節(jié)點(diǎn)。使用協(xié)作圖來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)情況。

6 總結(jié)

本系統(tǒng)利用SOCKET的底層機(jī)制和多線(xiàn)程技術(shù)相結(jié)合，使用Rational Rose工具，結(jié)合UML，采用RUP開(kāi)發(fā)過(guò)程，使整個(gè)項(xiàng)目朝著預(yù)期的方向穩(wěn)步推進(jìn)，確保了項(xiàng)目的成功。

[1]Jacobson I，Booch G，Rumbaugh J.統(tǒng)一軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程[M].北京:機(jī)械工程出版社，2002.

[2]張友生.基于RUP的軟件過(guò)程及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004(30):104-107.

[3]Jacobson I，Booch G，Rumbaugh J.The Unified Software Development Process [M].Boston，MA:Addison-Wesley，1999.

[4]Craug Larman著，李洋等譯.UML和模式應(yīng)用（原書(shū)第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5]謝希仁，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第5版），電子工業(yè)出版社，2008年.

[6]蔣東興，WindowsSockets網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)大全[M]，北京:清華大學(xué)出版社，1999 年.

[7][美]Tobin Titus，F(xiàn)abio Claudio Ferracchiati 等著 王敏 譯，C#線(xiàn)程參考手冊(cè)，清華大學(xué)出版社，2003年.