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军事仿真训练系统中服务器端程序的研究与分析
作者：郭华 王群辉 闫炜 王志成 赵兴锋 来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2012年第09期
摘要：本文简要介绍作战模拟、仿真训练的概念；对仿真训练系统中服务器端程序各模块设计与分析进行了说明。
关键词：仿真训练系统 服务器端 程序设计 1 概述
信息化跨越式发展，推动了军事战略、战术和指挥控制手段的变革，作战模拟、仿真训练在军事发展中成了不可或缺得地步。采用计算机进行作战仿真模拟训练，简便易行，可有效减少装备损伤，有非常高的实用价值和军事效益。 2 军事仿真训练系统
军事仿真训练系统开发技术含量相当的高，如不能构思出一个贴切实际得训练环境，必将导致开发失败。它对设计人员策划能力要求也颇高，在编程知识中涉及网络编程、操作系统进程、线程编程、图形图像编程、WIN32 API编程及各种算法和数据结构等内容。
要使在仿真训练系统中控制行为更加精确，就需要高效的服务器系统，服务器端得程序设计就显得至关重要。
3 仿真训练系统中服务器端程序设计
服务端程序是就是为客户端提供服务的程序，服务器端应用程序应具有如下功能：监听客户端的连接请求、为客户端连接请求建立SOCHET队列、处理各客户端发送来的数据并发送应答消息。所用到得模块包括：通讯联络、线程管理、消息传递、场景分配、训练规则等。 3.1 通讯模块 通讯模块主要实现与客户端的通讯功能，是对套结字Socket的封装。Socket是UNIX下的网络通讯基础，对于一个Socket我们可以对其进行读写操作，读入的数据来自客户端，写入的数据可供客户端读取。Socket主要有阻塞套接字和无阻塞套接字两种，系统开发上大多采用阻塞模式，因无阻塞套结字，在网络环境不好时很难控制传输，容易使网络传输变得很不稳定。
但此模式，在不合适的时候从阻塞套接字读入数据，线程很可能将被阻塞，所以采用了select——多路复用技术，对socket进行监视，如果socket上有读事件发生，将调用消息模块
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发送消息给socket的携带对象，对其进行读写。通过对socket的封装，可完成通讯模块的基本任务。要做到传输网络上的消息，需要对Socket继续封装，应先定义一个消息结构体，再读写消息，消息结构可根据仿真训练系统具体设定。
3.2 线程管理模块 采用阻塞模式，就必须为各个socket创建单独的线程，否则可能会引起服务器端停工。封装线程内容包括：线程函数地址、线程开始时间、线程上次阻塞时间、线程最大阻塞时间、线程start方法、线程stop方法。线程stop方法可以通过发送信号给线程来杀死线程。线程类封装完成后，就可以编写管理模块代码了。管理模块是一个线程，其第一功能就是监视各个线程是否阻塞超时，通过察看线程上次阻塞时间和最大阻塞时间来完成。一旦发现当前时间超过线程最大阻塞时间加上线程上次阻塞时间，既可断定线程阻塞超时，此时就需要kill该线程。另外，其他一些根线程有关的管理方法都有此模块负责。
3.3 消息传递模块 对象、模块之间如何传递消息，也是服务器端设计的重点。封装消息模块，第一步就是做一个MessageBox类，它是一个堆栈，用来装消息，由pop和push方法，应先实现一个存储消息数据结构。第二步封装就是HandleMessage类，这就是消息模块的主要实现。服务器端是一个被动驱动的模型，应有一个WaitMessage方法（如没有消息来驱动，服务器端就不会运行下去），调用此方法，线程将被阻塞，直到有消息到达。在此可通过无名信号量来实现（也就是UNIX下的sem），它可以增加或减少信号量来实现互斥。
实现以上封装，在两个对象之间发消息用SendMessage方法就可以，SendMessage的实现，是调用MessageBox里Push方法向里边放消息，之后把sem加一，这样接受这就可以收到消息了。
3.4 训练场景管理模块 本模块专门管理训练场景里的数据模型，仿真训练系统里的对象基本上都由他来管理。此模块极为复杂，在大型系统里，可以把它再划分成很多子模块来协同工作。此模块封装：首先，需要一个消息处理类，因为训练场景分配管理模块同样是需要消息驱动的，每收到一个消息后，就察看消息类型。是转发类型，就将消息转发给消息目的地模块；是管理类型，就察看管理的目标及管理方法，然后执行管理方法。因此，此处需要的就是一个辨别消息的方法，以及一些数据及操作数据的方法。
3.5 训练规则模块 本模块按照具体得装备训练细则制定的规则来进行业务逻辑处理。同样，首先需要封装消息处理类，然后就是辨别消息。按照消息提示进行规则处理，随后将处理结果封装成消息，发给管理模块，基本上与训练场景管理模块模式相同。
训练场景管理模块和训练规则模块不是分开运用的，都是与训练息息相关得，他们是两个更为复杂的模块，根据要编写的仿真系统的不同，这两个模块实现也不同。规则模块实际上是专门处理训练业务逻辑的，主要工作就是辨别消息，把我们的消息翻译成对对象的处理方式；场景分配管理模块是专门处理训练对象的，仿真环境由很多对象构成，一个对象可以携带多个对象，对象可以不断增加、扩充。每当添加或扩充一个新对象，可以把它include进来，再在规则模块里加入对他的方法调用。
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在仿真训练系统中，以上两个模块是合在一起的，统称为仿真训练世界模块，如图1。从图上可以看出，两个模块之间不需要消息传递，游戏规则模块和游戏管理模块被合并在一起了，他们是函数调用关系。 4 架构局限
仿真训练系统中的网络端有其固有局限，系统设计中存在矛盾和不足。首先，是服务器的管理，应分析它的设计目标是应对很多的连接还是很大的数据传送量；其次，就是对客户端情况的检测，但如不注意，就可能造成服务器资源持续消耗而最终崩溃，使得服务器重启；再次，这样的系统架构，如不在小型机上运行，在多对象要处理对保持高速得响应有影响。 这种架构得系统，对硬件环境和软件配置有一定得要求：①采用unix开发，需要训练系统在小型机之类的服务器上运行。②没有封装TCP确认机制，采用默认TCP进行网络传输，不具有UDP高传输性能。③客户端有什么发什么，控制发送的间隔时间，对客户端得电脑得性能统一性有要求，可能会因同步问题出象卡屏。④为每个连接分配一个线程，有可能有浪费，为节约系统资源，可以采用连接池技术，虽然它会使通讯模块复杂化，但可以在配置时根据不同的系统，采用不同的配置方案，选择是否使用连接池技术。 5 结论
在本文中给出了一种仿真训练系统的服务端的设计方法，在这里我们要的是真正能实现的方法。网络编程最困难和有成就的地方，并不是服务器用了什么模式，而是真正深入设计的时候碰到的众多问题。正是那些没有标准答案的问题，值得我们去研究和解决。 参考文献：
[1]Dawson Bruce.Micro—Threads for Game Object AI.Game Programming Gems 2.Charles River Media，2001.
[2]Rabin Steve.Strategies for Optimizing AI.Game Programming Gems 2. Charles River Media，2001.
[3]Tozour Paul. Building an AI Diagnostic Toolset. AI Game Programming Wisdom.Charles River Media，2002.
