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异步通讯实际是利用windows完成端口(IOCP)来处理的,关于完成端口实现原理,大家可以参考网上文章。
我这里想强调的是采用完成端口机制的异步通讯是windows下效率最高的通讯方式,没有之一!
异步通讯比同步通讯处理要难很多,代码编写中会遇到许多“坑“。如果没有经验,很难完成。
我搜集了大量资料,完成了对异步socket的封装。此库已用稳定高效的运行几个月。
纵观网上的资料,我还没有遇到一个满意的封装库。许多文章把数据收发和协议处理杂糅在一块,代码非常难懂,也无法扩展。
在编写该库时,避免以上缺陷。将逻辑处理层次化,模块化!同时实现了高可用性与高性能。
为了使大家对通讯效率有初步了解,先看测试图。
主机配置情况
百兆带宽基本占满,cpu占用40%,我的电脑在空闲时,cpu占用大概20%,也就是说程序占用cpu 20%左右。
这个库是可扩展的,就是说即使10万个连接,收发同样的数据,cpu占用基本相同。
库的结构图
目标
即可作为服务端(监听)也可以作为客户端(主动连接)使用。
可以适应任何网络协议。收发的数据针对字节流或一个完整的包。对协议内容不做处理。
高可用性。将复杂的底层处理封装,对外接口非常友好。
高性能。大限度优化处理。单机可支持数万连接,收发速度可达几百兆bit。
实现思路
网络处理逻辑可以分为以下几个部分:
网络监听 可以在多个端口实现监听。负责生成socket,生成的socket供后续处理。监听模块功能比较单一,如有必要,可对监听模块做进一步优化。
主动连接 可以异步或同步的连接对方。连接成功后,对socket的后续处理,与监听得到的socket完全一样。注:无论是监听得到的socket,还是连接得到的socket,后续处理完全一样。
Socket收发处理 每个socket对应一个收发实例,socket收发只针对字节流处理。收发时,做了优化。比如发送时,对数据做了沾包,提高发送性能;接收时,一次投递1K的数据。
组包处理 一般数据包都有包长度指示;比如 报头的前俩个字节表示长度,根据这个值就可以组成一个完整的包。
NetListener 监听
using System; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Threading; namespace IocpCore { class NetListener { private Socket listenSocket; public ListenParam _listenParam { get; set; } public event ActionOnAcceptSocket; bool start; NetServer _netServer; public NetListener(NetServer netServer) { _netServer = netServer; } public int _acceptAsyncCount = 0; public bool StartListen() { try { start = true; IPEndPoint listenPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("0.0.0.0"), _listenParam._port); listenSocket = new Socket(listenPoint.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); listenSocket.Bind(listenPoint); listenSocket.Listen(200); Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(NetProcess)); thread1.Start(); StartAccept(); return true; } catch (Exception ex) { NetLogger.Log(string.Format("**监听异常!{0}", ex.Message)); return false; } } AutoResetEvent _acceptEvent = new AutoResetEvent(false); private void NetProcess() { while (start) { DealNewAccept(); _acceptEvent.WaitOne(1000 * 10); } } private void DealNewAccept() { try { if(_acceptAsyncCount <= 10) { StartAccept(); } while (true) { AsyncSocketClient client = _newSocketClientList.GetObj(); if (client == null) break; DealNewAccept(client); } } catch (Exception ex) { NetLogger.Log(string.Format("DealNewAccept 异常 {0}***{1}", ex.Message, ex.StackTrace)); } } private void DealNewAccept(AsyncSocketClient client) { client.SendBufferByteCount = _netServer.SendBufferBytePerClient; OnAcceptSocket?.Invoke(_listenParam, client); } private void AcceptEventArg_Completed(object sender, SocketAsyncEventArgs acceptEventArgs) { try { Interlocked.Decrement(ref _acceptAsyncCount); _acceptEvent.Set(); acceptEventArgs.Completed -= AcceptEventArg_Completed; ProcessAccept(acceptEventArgs); } catch (Exception ex) { NetLogger.Log(string.Format("AcceptEventArg_Completed {0}***{1}", ex.Message, ex.StackTrace)); } } public bool StartAccept() { SocketAsyncEventArgs acceptEventArgs = new SocketAsyncEventArgs(); acceptEventArgs.Completed += AcceptEventArg_Completed; bool willRaiseEvent = listenSocket.AcceptAsync(acceptEventArgs); Interlocked.Increment(ref _acceptAsyncCount); if (!willRaiseEvent) { Interlocked.Decrement(ref _acceptAsyncCount); _acceptEvent.Set(); acceptEventArgs.Completed -= AcceptEventArg_Completed; ProcessAccept(acceptEventArgs); } return true; } ObjectPool _newSocketClientList = new ObjectPool (); private void ProcessAccept(SocketAsyncEventArgs acceptEventArgs) { try { using (acceptEventArgs) { if (acceptEventArgs.AcceptSocket != null) { AsyncSocketClient client = new AsyncSocketClient(acceptEventArgs.AcceptSocket); client.CreateClientInfo(this); _newSocketClientList.PutObj(client); _acceptEvent.Set(); } } } catch (Exception ex) { NetLogger.Log(string.Format("ProcessAccept {0}***{1}", ex.Message, ex.StackTrace)); } } } }
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