基于第三方开源库的OPC服务器开发指南（1）——OPC与DCOM

事儿太多，好多事情并不以我的意志为转移，原想沉下心好好研究、学习图像识别，继续丰富我的机器视觉库，并继续《机器视觉及图像处理系列》博文的更新，但计划没有变化快，好多项目要完成，只好耽搁下来（这一耽搁又是多半年啊，惭愧，）。最近某个项目需要OPC服务器支持，于是又转战OPC战场。说实话这之前对于OPC我只是粗浅了解，知道这是基于微软的DCOM技术制定的用于工控领域的技术标准，制定并持续维护这一标准的组织被称作OPC基金会。我不知道基金会对OPC的应用推广做了多少工作，做出了多大贡献，但至少可以确定的是，这个基金会对普通开发人员相当不友好，我即使成功注册了用户，依然在它的网站上没找到OPC的支持组件“OPC Core Components Redistributable 3.0”，我估计这是他们的商业考虑，为的是多发展企业用户，好多赚钱。这么LaJi的组织，实在是让人鄙视，OPC的未来最终会被这满是铜臭味的GouPi基金会葬送。要不是目前的工控市场还被OPC把持（没人和小钱钱有仇啊），说实话我是不会把精力浪费在这么封闭的系统上。所以，我对OPC的定位就是不求甚解，只求一用。有了清晰的目标，我开始在网上满世界的找OPC开发相关的资料和源码，度娘、bing、github、gitee、CodeForge以及搭梯子google之，反正能想到的方法都想到了，但结果相当不理想。CSDN上倒是有不少OPC服务器源码可供下载，但需要积分，我没有积分，我也不想挣或者花钱买积分，因为我一直主张并坚持技术共享精神，CSDN和众多CSDNers严重违背了这一精神，特别是那些拿着别人开源的源码赚积分的WuChi小“人”们。这无疑增加了我的难度，好在我们有github，有众多的具备分享精神的程序猿们，当然还有强大的搜索引擎，最终我找齐了所有资料和源码，搞明白了OPC服务器的整个开发流程。再次鄙视OPC基金会、CSDN，感谢如下网址的主人们：

开源OPC服务器库 http://www.ipi.ac.ru/lab43/lopc-en.html

DCOM开发样例 https://blog.csdn.net/u011402642/article/details/46516559

上面的DCOM开发样例出现0x80080005错误时的解决方案 https://blog.csdn.net/oshuangyue12/article/details/88424114

OPC头文件 https://www.cnblogs.com/opcconnect/archive/2010/12/20/1911604.html

本指南的样例代码请直接从github上拉取：https://github.com/Neo-T/OPCDASrvBasedOnLightOPC

 

吐槽完毕，言归正传。前面我们已经说过，OPC基于微软的DCOM技术，所以要想明白如何开发OPC服务器，首先就得知道如何开发DCOM。否则，你会摔得遍体鳞伤，浪费大把时间后依然是——不得其门而入。因为这个DCOM啊，实在是太过啰嗦，开发啰嗦、部署和使用更啰嗦，个人感觉它早晚会被淘汰。关于DCOM开发样例，上面给出的链接虽然是作者2015年写的，时间不算老，但开发环境竟然是1998年发布的VC6，这个鸿沟就有点大了。现在常用的VS2010和VS2015在DCOM开发上均做了不少改进，因此有必要在这里再开一篇，简明扼要地介绍VS2010和VS2015下的DCOM开发流程，以备后查。

首先，打开VS2010或VS2015（下简称VS），”新建项目”->”Visual C++”->”ATL项目”，输入名称“iDCOMTestSrv”：

然后“确定”->”下一步”，选择“服务(EXE)”，最后点选“完成”。

接下来，添加COM对象。工程名称节点鼠标右键，点选“添加”->”类”：

在弹出窗口选择“ATL简单对象”：

点击“添加”后，按下图输入相关信息，然后直接点击“完成”：

在“类视图”窗口，鼠标右键点选“IArithmeticLib”，在弹出的右键菜单中选择“添加”->”添加方法”：

弹出窗口中按下图所示添加add()方法：

最后点击“完成”按钮，add()方法添加完毕。接着按照如上步骤再添加一个sub()方法：

我们的目的是熟悉DCOM的开发流程，所以不用编写复杂的函数，添加两个add()和sub()方法就行了。

转到VS的解决方案资源管理器，“源文件”节点双击“ArithmeticLib.cpp”，添加两个方法的处理代码：

  1 STDMETHODIMP CArithmeticLib::add(int nNum1, int nNum2, int * pnResult)
  2 {
  3 	*pnResult = nNum1 + nNum2;
  4 	return S_OK;
  5 }
  6 
  7 
  8 STDMETHODIMP CArithmeticLib::sub(int nNum1, int nNum2, int * pnResult)
  9 {
 10 	*pnResult = nNum1 - nNum2;
 11 	return S_OK;
 12 }

接下来我们还需要调整一个地方，在左侧的“解决方案资源管理器”窗口，找到“iDCOMTestSrv”工程的“资源文件”->“ArithmeticLib.rgs”，双击打开，然后在这个文件增加如下一句：

val AppID = s '%APPID%'

增加位置如下：

这一句解决客户端连接DCOM组件服务器时报0x80080005错误的问题。

接着编译，如果不出意外，VS2015编译应该能够成功，VS2010则不一定，因为VS2010相对VS2015多做了一步：

如果你有系统管理员权限，那么编译完成后这个注册是能够成功的，如果不是则失败。由于我们是把DCOM部署到其它机器远程执行，不在本机注册，所以这里可以删掉。不过，这一步倒是告诉我们，DCOM需要注册才能使用。

接下来我们需要生成代理/存根动态库，以用于远程访问DCOM组件。相对VC6，新版本的VS帮我们自动建立了代理/存根动态库工程，工程需要的相关文件，是VS通过对应的IDL文件编译生成的，我们在刚才编译DCOM时VS已经帮我们生成了相关文件并添加到对应工程下：

在编译生成代理/存根动态库之前，我们需要更改一下该工程的链接器设置，见下图：

把“注册输出”一项改为“否”，这样VS就不会在编译完成后顺带首帮我们在本机上注册该动态库了。虽然，VS这样设计对直接调试来说比较省事，但这样也掩盖了技术细节，所以还是禁止VS这种越俎代庖的行为更好。接下来鼠标右键点选“解决方案资源管理器”中的“iDCOMTestSrcPS”，点击“生成”，如无意外，我们将生成iDCOMTestSrv的代理/存根动态库。

接下来我们还需要编写一个使用这个DCOM组件的客户端，看看效果如何。继续在VS中新建一个“Win32控制台应用程序”，在打开的源文件“iDCOMTestClient.cpp”中添加如下代码：

  1 // iDCOMTestClient.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
  2 //
  3 
  4 #include "stdafx.h"
  5 #include <windows.h>
  6 #include "iDCOMTestSrv_i.h"
  7 #include "iDCOMTestSrv_i.c"
  8 
  9 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
 10 {
 11     CoInitialize(NULL);
 12     {
 13         do{
 14             HRESULT hr;
 15 
 16             COSERVERINFO stCoServerInfo;
 17             COAUTHINFO stCoAuthInfo;
 18             COAUTHIDENTITY stCoAuthID;
 19             INT nSize = strlen("192.168.xxx.xxx") * sizeof(WCHAR);
 20             memset(&stCoServerInfo, 0, sizeof(stCoServerInfo));
 21             stCoServerInfo.pwszName = (WCHAR *)CoTaskMemAlloc(nSize * sizeof(WCHAR));
 22             if(!stCoServerInfo.pwszName)
 23             {
 24                 printf("CoTaskMemAlloc()函数执行失败!\r\n");
 25                 break;
 26             }
 27 
 28             ZeroMemory(&stCoAuthID, sizeof(COAUTHIDENTITY));
 29             stCoAuthID.User =  reinterpret_cast<USHORT *>("user");
 30             stCoAuthID.UserLength = strlen("user");
 31             stCoAuthID.Domain = reinterpret_cast<USHORT *>("");
 32             stCoAuthID.DomainLength = 0;
 33             stCoAuthID.Password = reinterpret_cast<USHORT *>("user_password");
 34             stCoAuthID.PasswordLength = strlen("user_password");
 35             stCoAuthID.Flags = SEC_WINNT_AUTH_IDENTITY_ANSI;
 36 
 37             ZeroMemory(&stCoAuthInfo, sizeof(COAUTHINFO));
 38             stCoAuthInfo.dwAuthnSvc =  RPC_C_AUTHN_WINNT;
 39             stCoAuthInfo.dwAuthzSvc = RPC_C_AUTHZ_NONE;
 40             stCoAuthInfo.pwszServerPrincName = NULL;
 41             stCoAuthInfo.dwAuthnLevel = RPC_C_AUTHN_LEVEL_CONNECT;
 42             stCoAuthInfo.dwImpersonationLevel = RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE;    //* 必须是模拟登陆
 43             stCoAuthInfo.pAuthIdentityData = &stCoAuthID;
 44             stCoAuthInfo.dwCapabilities = EOAC_NONE;
 45 
 46             mbstowcs(stCoServerInfo.pwszName, "192.168.xxx.xxx", nSize);
 47             stCoServerInfo.pAuthInfo = &stCoAuthInfo;
 48             stCoServerInfo.dwReserved1 = 0;
 49             stCoServerInfo.dwReserved2 = 0;
 50 
 51             MULTI_QI stMultiQI;
 52             ZeroMemory(&stMultiQI, sizeof(stMultiQI));
 53             stMultiQI.pIID = &IID_IArithmeticLib;    //* 参见iDCOMTestSrv_i.c
 54             stMultiQI.pItf = NULL;
 55 
 56             //* 初始化安全结构，模拟登录远程机器
 57             hr = CoInitializeSecurity(NULL, -1, NULL, NULL, RPC_C_AUTHN_LEVEL_CONNECT, RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, NULL, EOAC_NONE, NULL);
 58             if(!(SUCCEEDED(hr) || RPC_E_TOO_LATE == hr))
 59             {
 60                 printf("CoInitializeSecurity()函数执行失败，错误码：0x%08X\r\n", hr);
 61                 break;
 62             }
 63 
 64             //* 建立COM组件实例并按照需求获取查询接口
 65             hr = CoCreateInstanceEx(CLSID_ArithmeticLib,    //* 参见iDCOMTestSrv_i.c
 66                                     NULL,
 67                                     CLSCTX_REMOTE_SERVER,    //* 显式的指定要连接远程机器
 68                                     &stCoServerInfo,
 69                                     sizeof(stMultiQI)/sizeof(MULTI_QI),
 70                                     &stMultiQI);
 71 
 72             //* 无论成功与否，先释放刚才申请的内存
 73             CoTaskMemFree(stCoServerInfo.pwszName);
 74 
 75             //* 如果CoCreateInstanceEx()执行失败
 76             if(FAILED(hr))
 77             {
 78                 printf("CoCreateInstanceEx()函数执行失败，错误码：0x%08X\r\n", hr);
 79                 break;
 80             }
 81 
 82             //* 如果没有获取到DCOM组件的查询接口
 83             if(FAILED(stMultiQI.hr))
 84             {
 85                 printf("获取组件的查询接口失败，错误码：0x%08X\r\n", stMultiQI.hr);
 86                 break;
 87             }
 88 
 89             //* 查询并获取组件的调用接口，获取完毕后直接释放即可
 90             IArithmeticLib *piobjArithmetic = NULL;
 91             stMultiQI.pItf->QueryInterface(&piobjArithmetic);
 92             stMultiQI.pItf->Release();
 93 
 94             //* 接收用户输入并调用远程组件获得计算结果
 95             INT blIsRunning = TRUE;
 96             while(blIsRunning)
 97             {
 98                 INT nEnterFunCode;
 99                 INT nNum1, nNum2, nResult;
100 
101                 printf("1: 加; 2: 减; 0: 退出");
102                 scanf("%d", &nEnterFunCode);
103 
104                 switch(nEnterFunCode)
105                 {
106                 case 1:
107                     printf("请输入相加的两个整型数字（空格分开）：");
108                     scanf("%d%d", &nNum1, &nNum2);
109                     piobjArithmetic->add(nNum1, nNum2, &nResult);
110                     printf("[加]操作结果为：%d\r\n", nResult);
111                     break;
112 
113                 case 2:
114                     printf("请输入相减的两个整型数字（空格分开）：");
115                     scanf("%d%d", &nNum1, &nNum2);
116                     piobjArithmetic->sub(nNum1, nNum2, &nResult);
117                     printf("[减]操作结果为：%d\r\n", nResult);
118                     break;
119 
120                 case 0:
121                 default:
122                     blIsRunning = FALSE;
123                     break;
124                 }
125             }
126         }while(FALSE);
127     }
128     CoUninitialize();
129 
130     return 0;
131 }

代码很简单，关键地方都添加了注释，这里不再作过多说明。重点说一下“#include”进来的两个文件“iDCOMTestSrv_i.h”和“iDCOMTestSrv_i.c”，这两个文件与代理/存根动态库使用的文件是同一个，所以我们没必要再将其单独添加到这个测试客户端工程中来，只需在工程属性中把这两个文件所在的目录包含进来即可：

设置完成后直接编译、生成EXE文件。

接下来就是部署工作了，这块工作是最麻烦的。首先我们把刚才生成的“iDCOMTestSrvPS.dll”、“iDCOMTestSrv.exe”两个文件复制到另外一台机器的某个目录下，然后在这个目录下以管理员身份打开控制台，输入如下指令：

iDCOMTestSrv.exe/RegServer/Service

如果你的权限没问题，这一步将很顺利。此时我们可以打开“服务管理器”看到我们注册的DCOM服务已经被添加进来了：

服务的启动类型位“手动”，尚未启动，这个不用管它，一旦客户端成功连接，OS会为我们启动它的。

接着我们注册代理/存根动态库，如果你编译的是32位的DCOM，请使用如下指令注册：

c:\windows\SysWOW64\regsvr32.exe iDCOMTestSrvPS.dll

如果是是64位DCOM则输入如下指令：

c:\windows\System32\regsvr32.exe iDCOMTestSrvPS.dll

只有如此才能正确注册32位和64位DCOM。

接着我们在DCOM客户端所在的机器注册代理/存根动态库，注册指令与上同。

注册完毕，我们再把工作焦点转移到DCOM服务器。首先我们添加一个DCOM用户“user”，设定一个密码（不能是空密码），然后让其隶属于“Distributed COM Users”组，如下所示：

用户添加完毕，接着控制台输入如下指令：

mmc comexp.msc

如果是32位的DCOM组件，请在上述指令后再增加“ /32”，注意别漏了开头的空格。

在打开“组件服务”窗口我们找到“我的电脑”节点，然后鼠标右键选择“属性”，在打开的窗口首先设置“默认属性”：

接着“默认协议”选择“面向连接的TCP/IP”：

然后是“COM安全”，为刚才添加的“user”用户分配权限：

“访问权限”之“编辑限制”的“user”权限：

“访问权限”之“编辑默认值”的“user”权限：

“启动和激活权限”之“编辑默认值”的“user”权限：

DCOM组件的缺省配置完成，我们还需要在继续配置iDCOMTestSrv组件的权限。在下图红框所示位置，鼠标右键点选“ArithmeticLib class”：

右键菜单选择“属性”，按照下图所示设置相关权限：

至此，所有配置完成，DCOM所在的机器重启，无需登录，稍等一段时间待RPC服务被OS启动，然后在客户端所在机器打开控制台，输入如下指令：

iDCOMTestClient.exe

如果上面的操作完全无误的话，你会看到如下界面：

至此，我们对DCOM的开发已经完全了解，接下来就是在开源库基础上开发OPC服务器了。

github上有该例子的完整代码（链接见本文顶部开始部分），分别由VS2010和VS2015建立，VS2010是32位的DEBUG版本，编译通过，但未实际测试，VS2015则是64位的Release版本，已在两台机器上按照上述步骤测试通过。