提升应用与外部设备的交互效率-案例

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概要

案例背景

较差的设计思路

改进的设计思路

小结

概要

计算机应用程序一旦与外部设备打交道，发送指令或者接收返回数据时，或多或少都会让程序员感到焦虑，因为设备特性不同，有的通过串口等标准端口传输，有的通过非标准的方式。

非标准端口传输的数据获取，完全取决于设备特性。例如，带存储的IC卡读卡器，读取数据的时间取决于容量和卡CPU性能，上层应用如何第一时间知道卡已经读完呢？再比如，自动化检测设备，测试过程从10几秒到几分钟的都有，多设备同时工作时，如何第一时间发现空闲设备呢？

上述问题有个共同点，就是多设备工作的情况下，第一时间能发现空闲设备并发出请求，进而提升设备利用率，减少等待时间。

案例背景

固定电话故障检测通常使用一种测试头，可以远程访问并启动该设备，该设备根据所提供的号线资料自动找到线路负载，通过电流电压值判断是否异常，并返回这些值和结果。测试头还可以返回“忙”状态，此时应用程序继续等待，并再次访问测试头状态，以便于获取测试头的使用权。

这里有个问题，就是对某个测试任务来说，测试头可能永远处于忙状态，因为碰巧它一直服务于其他任务，该测试任务十分“不巧”，从未捕捉到它空闲状态。

较差的设计思路

这里提供一个最初的设计方案，而且这个方案也运行了多年，运营方等用户一直在默默地忍受着。当时只有两个测试头，测试头数量少，大量的测试任务存在排队现象，但更奇怪的是，经常只有一个测试头在工作，另一个测试头始终在“偷懒”。通过了解程序，其方案如下：

• 测试任务主动请求测试头，如果处于忙状态，则等待；
• 一次测试正常情况约耗时30秒，程序做了计时处理，30秒请求一次；

这样的设计，难怪累的累死，闲的闲死。

改进的设计思路

• 增加一个数据库表，隔离设备和应用程序，用于记录每个测试头的状态：空闲态、忙态；
• 每个测试头都采用独立进程监视测试结果，一旦有了结果，立刻修改状态为空闲态（这里假设设备不会主动发送数据）；
• 应用程序不再直接访问测试头，只反复监视测试头状态表，发现空闲态，就锁定；
• 所谓锁定，就是对空闲态的测试头，再使用一个标识表示其已经被占用，所以上一步发现空闲态后，还要判断是否被其他测试任务锁定，这里也采用了锁机制。

小结

改进后，测试头空闲会被立刻发现；两个测试头满负荷运行，再没有偷懒的情况发生。

缺点：增加了状态表和锁机制，需要保证服务器用不异常断电，否则测试头锁处于假的空闲态和假锁定，需要人工恢复才能使用。