基于C#的進(jìn)程守護(hù)程序的設(shè)計

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

一、背景

在實際工作中，運(yùn)行在服務(wù)器上的各類軟件服務(wù)程序，偶爾出現(xiàn)異常后退出或者不能正常工作，這樣該軟件服務(wù)程序就無法提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和執(zhí)行各項指令，給使用者造成了困擾。為了解決這個問題，本文提出了一種基于C#的進(jìn)程守護(hù)程序解決方案，在服務(wù)器上運(yùn)行一個守護(hù)程序，實時監(jiān)視軟件服務(wù)程序的進(jìn)程或心跳包，當(dāng)軟件服務(wù)程序出現(xiàn)異常退出或者進(jìn)入假死狀態(tài)不能正常工作時，進(jìn)程守護(hù)程序的監(jiān)視端可自動對出現(xiàn)故障的軟件服務(wù)程序進(jìn)行復(fù)位重啟，亦可人工在進(jìn)程守護(hù)程序的客戶端界面上對出現(xiàn)故障的軟件服務(wù)程序進(jìn)行復(fù)位重啟，使軟件服務(wù)程序恢復(fù)正常運(yùn)行。

二、方案設(shè)計

（一）目標(biāo)、涉眾分析

1.目標(biāo)

使用者能方便地查看所監(jiān)視的各軟件服務(wù)程序的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并可以手動復(fù)位重啟程序。

2.涉眾

主要涉眾是各軟件服務(wù)程序的使用者。

（二）系統(tǒng)概念分析

本進(jìn)程守護(hù)程序分為三個部分：

1.守護(hù)系統(tǒng)服務(wù)端（下稱服務(wù)端）：負(fù)責(zé)將接收到的客戶端復(fù)位指令轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)視端，又將監(jiān)視端復(fù)位軟件服務(wù)程序的結(jié)果、監(jiān)視端的通信狀態(tài)和軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。

2.守護(hù)系統(tǒng)監(jiān)視端（下稱監(jiān)視端）：該端部署在各軟件服務(wù)程序所在的服務(wù)器上，接收到復(fù)位指令后，按照指令復(fù)位指定軟件服務(wù)程序并將復(fù)位結(jié)果發(fā)送給服務(wù)端；定時將軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)端。軟件服務(wù)程序運(yùn)行在不同的服務(wù)器上，所以監(jiān)視端也將部署在多個服務(wù)器上。

3.守護(hù)系統(tǒng)客戶端（下稱客戶端）：負(fù)責(zé)將復(fù)位指令發(fā)送給服務(wù)端，并顯示復(fù)位的結(jié)果；顯示軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)。客戶端部署在值班平臺的多個值班電腦上。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)概念分析圖

（三）業(yè)務(wù)流程分析

1.概述

進(jìn)程守護(hù)程序主要有4個業(yè)務(wù)流程：

（1）復(fù)位軟件服務(wù)程序；

（2）顯示軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)（正常，異常，未運(yùn)行）；

（3）顯示監(jiān)視端的通信狀態(tài)；

（4）顯示服務(wù)端的通信狀態(tài)。

2.復(fù)位軟件服務(wù)程序的業(yè)務(wù)流程

使用者在客戶端上點(diǎn)擊復(fù)位一個或多個軟件服務(wù)程序，客戶端接收到復(fù)位事件后，立即發(fā)送復(fù)位指令給服務(wù)端。服務(wù)端收到指令后，檢測接受指令的一個或多個監(jiān)視端是否在線，如不在線，則將“監(jiān)視端不在線，復(fù)位失敗”的結(jié)果返回客戶端，如果在線，則發(fā)送復(fù)位指令給監(jiān)視端。監(jiān)視端收到復(fù)位指令后，立即復(fù)位指定的軟件服務(wù)程序，然后將復(fù)位結(jié)果返回給服務(wù)端。服務(wù)端也立即將復(fù)位結(jié)果返回給客戶端?？蛻舳私邮諒?fù)位結(jié)果的指令后，顯示在界面上。

3.顯示軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)的業(yè)務(wù)流程

監(jiān)視端定時收集軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)（正常，異常，未運(yùn)行）上報給服務(wù)端。服務(wù)端收到狀態(tài)數(shù)據(jù)后，存入軟件服務(wù)程序運(yùn)行狀態(tài)列表中?？蛻舳藛映晒蠖〞r從服務(wù)端獲取軟件服務(wù)程序運(yùn)行狀態(tài)列表數(shù)據(jù)，然后在界面上顯示。

4.顯示監(jiān)視端的通信狀態(tài)

監(jiān)視端定時發(fā)送心跳包給服務(wù)端，服務(wù)端收到心跳包后存入監(jiān)視端通信狀態(tài)列表，客戶端啟動成功后定時從服務(wù)端獲取監(jiān)視端通信狀態(tài)列表數(shù)據(jù)，然后在界面上顯示。

5.顯示服務(wù)端的通信狀態(tài)

客戶端啟動成功后定時發(fā)送心跳包給服務(wù)端，并將通信狀態(tài)顯示在界面上。

圖2 系統(tǒng)總用例圖

（四）系統(tǒng)架構(gòu)

進(jìn)程守護(hù)程序分為三個部分：

1.服務(wù)端：是一個中間件，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)客戶端和監(jiān)視端的數(shù)據(jù)信息，采用C#語言編寫，運(yùn)行于.Net Core3.1框架下，支持跨平臺運(yùn)行，服務(wù)端使用UDP協(xié)議與客戶端、監(jiān)視端進(jìn)行通信。

2.監(jiān)視端：負(fù)責(zé)守護(hù)一個或多個軟件服務(wù)程序，部署在軟件服務(wù)程序所在的服務(wù)器上，采用C#語言編寫，運(yùn)行于.Net Core3.1框架下，支持跨平臺運(yùn)行。

3.客戶端：是部署在值班平臺操作電腦上，C#語言編寫，因為值班操作電腦使用Windows系統(tǒng)，故使用.Net FrameWork 4.7.2框架，提供WinForm友好可視界面，方便使用者直觀地查看各軟件服務(wù)程序的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行復(fù)位操作。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

三、系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）服務(wù)端的實現(xiàn)

服務(wù)端基于.Net Core框架來創(chuàng)建，主要實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)功能和狀態(tài)存儲功能。服務(wù)端啟動后，創(chuàng)建一個Lsit泛型列表對象，一個消息隊列，一個BackgroundWorker線程對象，一個Socket對象。

Socket對象實例化后，綁定一個偵聽端口，實時接收客戶端和監(jiān)視端發(fā)送過來的UDP包，并對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，如果是客戶端發(fā)來的復(fù)位的指令，就將復(fù)位指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的監(jiān)視端；如果是監(jiān)視端返回的復(fù)位結(jié)果，則將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端；如果是監(jiān)視端發(fā)來其自身和所監(jiān)視的軟件服務(wù)程序的狀態(tài)數(shù)據(jù)，就將該狀態(tài)數(shù)據(jù)推入消息隊列。

BackgroundWorker線程對象實例化后，定時檢查消息隊列是否存在新消息，如果有新狀態(tài)數(shù)據(jù)，則進(jìn)行解析處理，并將結(jié)果存入Lsit泛型列表對象中；然后又定時將這些關(guān)于監(jiān)視端和軟件服務(wù)程序的狀態(tài)列表數(shù)據(jù)，通過Socket對象發(fā)送給客戶端。

（二）客戶端的實現(xiàn)

客戶端基于.Net FrameWork框架來實現(xiàn)，主要是實現(xiàn)各監(jiān)視端和軟件服務(wù)程序狀態(tài)的實時顯示和進(jìn)行復(fù)位操作指令的下發(fā)以及復(fù)位結(jié)果的顯示。

客戶端初始化時，創(chuàng)建一個Socket對象，并向服務(wù)端發(fā)送獲取監(jiān)視端和軟件服務(wù)程序狀態(tài)的請求，收到返回結(jié)果后，根據(jù)數(shù)據(jù)列表，動態(tài)創(chuàng)建Label對象和Button對象，將監(jiān)視端和軟件服務(wù)程序狀態(tài)顯示在UI界面上。此后就定時接收服務(wù)端推送過來的實時狀態(tài)列表數(shù)據(jù)，并更新顯示在UI界面上。

當(dāng)使用者選擇某個軟件服務(wù)程序進(jìn)行復(fù)位時，客戶端監(jiān)聽到給復(fù)位事件，就通過Socket對象發(fā)送復(fù)位指令給服務(wù)端；當(dāng)收到服務(wù)端轉(zhuǎn)發(fā)來的復(fù)位結(jié)果后，就將復(fù)位結(jié)果通過Label對象顯示出來。

（三）監(jiān)視端的實現(xiàn)

監(jiān)視端基于.Net Core框架來創(chuàng)建，主要實現(xiàn)自動或根據(jù)指令復(fù)位軟件服務(wù)程序，和定時監(jiān)測軟件服務(wù)程序的進(jìn)程和心跳包并上報的功能。

監(jiān)視端初始化時，創(chuàng)建一個Socket對象，一個List泛型列表，一個BackgroundWorker線程對象。Socket對象實時監(jiān)聽服務(wù)端轉(zhuǎn)發(fā)過來的復(fù)位指令，根據(jù)指令內(nèi)容，找到相應(yīng)的軟件服務(wù)程序的進(jìn)程信息，然后Kill掉該進(jìn)程，再發(fā)送啟動命令啟動軟件服務(wù)程序，最后將復(fù)位結(jié)果返回給服務(wù)端。同時，Socket對象實時監(jiān)聽軟件服務(wù)程序發(fā)送過來的心跳包，并將心跳包存入List泛型列表中。

BackgroundWorker線程對象定時監(jiān)測軟件服務(wù)程序的進(jìn)程是否還存在，心跳包時間是否已經(jīng)超時，如果進(jìn)程不存在或者心跳包已超時，則發(fā)送啟動命令啟動軟件服務(wù)程序。同時定時將軟件服務(wù)程序狀態(tài)上報給服務(wù)端。

四、結(jié)語

本進(jìn)程守護(hù)程序使用了.Net Core和.Net Framework兩個框架，C#語言編寫，采用UDP協(xié)議進(jìn)行通信。啟用本程序后，在一定程度上能改善軟件服務(wù)程序出現(xiàn)異常后的恢復(fù)速度，讓使用者能對各軟件服務(wù)程序的實時運(yùn)行狀態(tài)了如指掌。