C# Thrift 实战开发 从PLC到Thrift再到客户端集成开发

2021-04-25 06:25

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标签:运行   value   名称   UI   while   nes   ruby   说明   cal   

About Thrift:


 

本文并不是说明Thrift设计及原理的,直接拿Thrift来开发一个Demo程序,如果想要了解Thrift的细节,可以访问官方网站:https://thrift.apache.org/ 官方的网站上除了介绍说明外,当然还有白皮书,详细的说明Thrift是干嘛用的。

简单的说,Thrift可以作为一个中间数据站,我们可以将数据丢到Thrift上,等待客户端的请求,而这个客户端可能是C#程序,当然也有可能是java程序,甚至是php,ruby,python等等,就像白皮书的介绍一样,一个灵活的,可伸缩的,多语言的服务集成。

 

About Demo:


 

关于本项目的意图,基于对Thrift简单的学习后,就想要拿个Demo进行练手,模拟一些实际的操作,顺便测试测试一些东西,加强自己对Thrift的理解,才能判别这个技术是否真的适合你。

大致介绍下本项目,本项目主体功能是,服务器端程序不停的读取西门子PLC进行数据更新,并将数据刷新到Thrift,客户端调用Thrift服务来访问服务器的数据,除此之外,实现一个操作,在客户端做一个按钮,点击按钮后,将一个数据(通过服务器程序中转)写入到PLC中,并返回是否写入成功的标记。

其他的功能就是测试测试连接稳定性,网络重连机制的试验。

 

Getting Started


说了那么多,赶紧开始吧,此处我的IDE时VS2017,先创建一个简单的winform项目吧。在这个解决方案里,共创建2个窗体程序,一个服务端,一个客户端,再创建一个库项目,用来生成客户端和服务器共用的代码服务。就像下面这样子

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接下来我们既然要读取PLC的数据,使用Thrift技术。那么我们就要进行安装相关的插件支持,我们在NuGet界面上进行安装两个插件,Thrift和HslCommunication,对于Thrift而言,三个项目都需要安装,对于HslCommunication只需要安装到服务器:

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安装HslCommunication

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OK,到这里为止,我们前期的准备工作基本完成,接下来需要设计读取的数据和实现的功能,以这个为前提去设计Thrift的实现接口。

 

程序架构设计如下:


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有了上述的基础设计后,接下来就是设计Thrift这一层希望提供什么样子的接口操作了,此处我们就举一些简单的例子,首先呢,设备不会只有一台,我们就假设有好多台设备,每台设备有如下参数信息:

  • 设备的名称,我们采用string来存储
  • 设备的唯一ID,我们也采用string来存储
  • 设备的IP地址,string存储
  • 设备的运行状态,允许有多个状态,int存储
  • 设备的报警状态,允许组合实现32种报警,int存储,每个位对应一种报警
  • 设备的温度,double数据
  • 设备的压力,double数据

然后在Thrift中,我们希望公开的数据有获取单台设备的信息,也有针对报警中的统计信息。获取所有设备运行状态的json数据,所有设备报警状态的json数据,单独获取所有设备的温度数据,单独获取所有设备的压力值,最后再提供一个允许手动更改设备状态的接口,参考了官方的白皮书(地址为:https://thrift.apache.org/static/files/thrift-20070401.pdf),最终完成的Demo.thrift文件如下:

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这个文件存放的目录在下面这个目录,和安装thrift的package目录一致:

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接下来就是调用上图中的thrift-0.9.1.exe来生成代码了,具体方式如下:

打开电脑的cmd指令(也就是命令提示符):

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然后cd到上面的目录里去,指令为cd /d 目录,结果如下:

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输入thrift-0.9.1.exe -help

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ok,到这里为止,我们知道了怎么去生成C# 代码了:指令如下:thrift-0.9.1.exe --gen csharp Demo.thrift

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然后我们就看到路径下多了一个文件夹

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点进去后就是:

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就是我们之前填写的信息生成的文件。接下来,把这两个文件添加到一开始我们创建的三个项目的Common项目中去:

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重新生成Common项目,OK,到这里为止,我们前期的任务都完成了,接下来就是真正写代码的时候了。

 

Server Implementation


在Server端要做的第一件事就是添加对Common项目生成的dll组件的引用,第二件事是创建一个类,继承Common项目中的一个接口:如下:

namespace Thrift.Server
{
    public class PublicServiceHandle : ThriftInterface.PublicService.Iface
    {
        public int GetAlarmCount()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public List GetAllMachineOnes()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public string GetJsonMachineAlarm()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public string GetJsonMachinePress()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public string GetJsonMachineState()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public string GetJsonMachineTemp()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public MachineOne GetMachineOne(string machineId)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public int GetRunningCount()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public bool SetMachineRunState(string machineId, int state)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }
}

  接下来就实现这些具体代码了。

namespace Thrift.Server
{
    public class PublicServiceHandle : ThriftInterface.PublicService.Iface
    {
        #region Constructor

        /// 
        /// 实例化一个对象
        /// 
        public PublicServiceHandle(Func write)
        {
            // 初始化数据
            list = new List()
            {
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "1#",
                    IpAddress = "192.168.1.195",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "2#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "3#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "4#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "5#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "6#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "7#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "8#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "9#",
                },
                new MachineOne()
                {
                    Name = "测试设备",
                    Id = "10#",
                },
            };

            hybirdLock = new HslCommunication.Core.SimpleHybirdLock();

            FuncWriteIntoPlc = write ?? throw new ArgumentNullException("write");
        }


        #endregion
        
        #region Private Member

        private List list;                              // 总的数据仓库
        private HslCommunication.Core.SimpleHybirdLock hybirdLock;  // 混合同步锁,比Lock性能要高的多
        private Func FuncWriteIntoPlc;           // 写入数据的委托,最终实现在外层

        #endregion

        #region Public Method

        /// 
        /// 更新一台设备的数据,这个数据最终来自PLC
        /// 
        /// 
        /// 
        public void UpdateMachineOne(string id, byte[] content)
        {
            if (content == null) return;

            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取当前报警的机台数
        /// 
        /// 
        public int GetAlarmCount()
        {
            int count = 0;
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取所有设备的所有信息,一般不建议这么做
        /// 
        /// 
        public List GetAllMachineOnes()
        {
            return new List(list);
        }

        /// 
        /// 获取当前所有机台的报警信息
        /// 
        /// 
        public string GetJsonMachineAlarm()
        {
            JArray jArray = new JArray();
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取当前所有机台的压力值
        /// 
        /// 
        public string GetJsonMachinePress()
        {
            JArray jArray = new JArray();
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取当前所有机台的状态
        /// 
        /// 
        public string GetJsonMachineState()
        {
            JArray jArray = new JArray();
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取当前所有机台的温度
        /// 
        /// 
        public string GetJsonMachineTemp()
        {
            JArray jArray = new JArray();
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 获取单独的一台设备信息
        /// 
        /// 
        /// 
        public MachineOne GetMachineOne(string machineId)
        {
            // 这里需要不需要使用克隆对象?不太清楚,直接返回列表的对象会不会有影响?
            return list.Find(m => m.Id == machineId);
        }

        /// 
        /// 获取当前正在运行的总的机台数
        /// 
        /// 
        public int GetRunningCount()
        {
            int count = 0;
            hybirdLock.Enter();
            for (int i = 0; i 
        /// 设置设备的运行状态
        /// 
        /// 
        /// 
        /// 
        public bool SetMachineRunState(string machineId, int state)
        {
            // 按道理说这个方法应该向PLC进行数据写入,但是具体的实现不应该在这一层
            return FuncWriteIntoPlc(machineId, state);
        }
        
        #endregion
    }
}

  

  主要功能就是实例化了一个数组,拥有十个设备,我们只有一台PLC,就模拟读取一个就行了,但数组的操作需要加同步锁,这里我们还要添加一个写入数据的功能,这个功能应该在外面实现。至此,我们可以开发真正的服务器代码了:

server上项目的form1窗口上添加两个按钮,分别为启动,和停止,都触发一个事件,然后在代码里完成Thrift的初始化:

        private PublicServiceHandle handler;
        private TServer server;

        private void userButton1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            new System.Threading.Thread(() =>
            {
                // 启动服务
                handler = new PublicServiceHandle(WritePlc);
                var processor = new ThriftInterface.PublicService.Processor(handler);

                TServerTransport transport = new TServerSocket(9090);

                server = new TThreadPoolServer(processor, transport);
                server.Serve();
            })
            {
                IsBackground = true
            }.Start();

            // 启动定时器去读取PLC数据
            timerReadPLC.Start();
        }
        private void userButton2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 关闭服务
            server?.Stop();
        }

 

  

  接下来需要完成读取PLC数据,并提供一个方法WritePlc实现数据的真正写入,此处由于我只有一个PLC所以,就方便实现了读写,不再区分多个设备。

        #region PLC Connection

        private SiemensTcpNet siemensTcp;                           // 和PLC的核心连接引擎
        private Timer timerReadPLC;                                 // 读取PLC的定时器

        #endregion


        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            siemensTcp = new SiemensTcpNet(SiemensPLCS.S1200)
            {
                PLCIpAddress = System.Net.IPAddress.Parse("192.168.1.195")
            };

            // 连接到PLC
            siemensTcp.ConnectServer();

            timerReadPLC = new Timer();
            timerReadPLC.Interval = 1000;
            timerReadPLC.Tick += TimerReadPLC_Tick;
        }

        private void TimerReadPLC_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            // 每秒执行一次去读取PLC数据,此处简便操作,放在前台执行,正常逻辑应该放到后台
            HslCommunication.OperateResult read = siemensTcp.ReadFromPLC("M100", 24);
            if(read.IsSuccess)
            {
                handler.UpdateMachineOne("1#", read.Content);
            }
            else
            {
                // 读取失败,应该提示并记录日志,此处省略
            }
        }

        private bool WritePlc(string id, int value)
        {
            // 按道理根据不同的id写入不同的PLC,此处只有一个PLC,就直接写入到一个PLC中
            return siemensTcp.WriteIntoPLC("M100", value).IsSuccess;
        }

  到这里为止,我们已经把服务器端的程序都已经开发完成了,已经可以生成并运行了。

 

Client Implementation


 服务器端开发完成后,客户端就相对容易多了,实例化变量名,并初始化后,就可以随便使用了:

        private ThriftInterface.PublicService.Client client;

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            var transport = new TSocket("localhost", 9090);
            var protocol = new TBinaryProtocol(transport);
            client = new ThriftInterface.PublicService.Client(protocol);

            transport.Open();

            // 启动后台线程实时更新机器状态
            thread = new System.Threading.Thread(ThreadRead);
            thread.IsBackground = false;
            thread.Start();
        }

  

增加几个按钮及显示框之后,增加一个定时读取服务器各机台状态并实时更新界面的功能:

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System.Threading.Thread thread;
        private void ThreadRead()
        {
            while(true)
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(1000);

                JArray jArray = JArray.Parse(client.GetJsonMachineState());
                int[] values = new int[10];
                // 解析开始
                for (int i = 0; i ();
                }

                if(IsHandleCreated) Invoke(new Action(() =>
                {
                    label1.Text = values[0].ToString();
                    label2.Text = values[1].ToString();
                    label3.Text = values[2].ToString();
                    label4.Text = values[3].ToString();
                    label5.Text = values[4].ToString();
                    label6.Text = values[5].ToString();
                    label7.Text = values[6].ToString();
                    label8.Text = values[7].ToString();
                    label9.Text = values[8].ToString();
                    label10.Text = values[9].ToString();
                }));
            }
        }


        private void ShowMessage(string msg)
        {
            if(textBox1.InvokeRequired)
            {
                textBox1.Invoke(new Action(ShowMessage), msg);
                return;
            }

            textBox1.AppendText(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss  ") + msg + Environment.NewLine);
        }

        private void userButton1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取运行中机台总数
            ShowMessage(client.GetRunningCount().ToString());
        }

        private void userButton2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取报警中机台总数
            ShowMessage(client.GetAlarmCount().ToString());
        }

        private void userButton3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取所有的报警信息
            ShowMessage(client.GetJsonMachineAlarm());
        }

        private void userButton4_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取所有的压力信息
            ShowMessage(client.GetJsonMachinePress());
        }

        private void userButton5_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取所有的运行信息
            ShowMessage(client.GetJsonMachineState());
        }

        private void userButton6_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取所有的温度信息
            ShowMessage(client.GetJsonMachineTemp());
        }

        private void userButton7_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 读取指定机台信息
            ThriftInterface.MachineOne machine = client.GetMachineOne("1#");
        }

        private void userButton8_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 强制机台启动
            if(client.SetMachineRunState("1#",1))
            {
                ShowMessage("写入成功!");
            }
            else
            {
                ShowMessage("写入失败!");
            }
        }

        private void userButton10_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 强制机台停止
            if(client.SetMachineRunState("1#",0))
            {
                ShowMessage("写入成功!");
            }
            else
            {
                ShowMessage("写入失败!");
            }
        }



        private void userButton9_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 用于高频多线程压力测试
            new System.Threading.Thread(ThreadReadManyTimes) { IsBackground = true, Name = "1" }.Start();
            new System.Threading.Thread(ThreadReadManyTimes) { IsBackground = true, Name = "2" }.Start();
            new System.Threading.Thread(ThreadReadManyTimes) { IsBackground = true, Name = "3" }.Start();
        }

        private void ThreadReadManyTimes()
        {
            for (int i = 0; i 

  

所有的代码都已经写完,接下来就是最终演示了:

 技术分享图片

 

但是在三条线程的压力测试中,会出现异常,内部同步机制可能没有做好,不知道什么原因,如果你知道,本人非常感谢!

 

技术支持QQ群:592132877 

本项目的github地址:https://github.com/dathlin/ThriftDemo

C# Thrift 实战开发 从PLC到Thrift再到客户端集成开发

标签:运行   value   名称   UI   while   nes   ruby   说明   cal   

原文地址:http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7911972.html


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