.Net socket服务器编程之为何也高效

浏览数：35 / 时间：2015年06月09日

说到Socket编程，肯定大部分人举手c，c++。可惜现在已没有机会去追随并达到写服务器的水平，所以将就下还是考虑c#版的Socket服务器吧。

经过一番查询，试用。一些数据和事实还是浮出水面，同时对c#版的服务器也有很大信心，下面慢慢列出。

基础知识：

1，首先socket按平台来分有两种一种是源自unix的和源自微软平台的winsock，句资料显示，winsock借鉴unix下的socket。

2，从编程模式来看有两种，同步和异步

3，按tcp协议又有短链接，长链接。

在unix中，socket也称为网络文件描述符，在window下可视为一个特殊的i/o句柄，这些都是系统资源。每个来自网络的请求都需要socket资源去处理。提高这些资源的利用率就达到了提高服务器性能的目的。指导思想有：异步，重用，多线程，线程池。而融合了这些思想的则是IOCP模型。

借用这个哥们的研究介绍下IOCP

1) 使用IOCP模型编程的优点
       ① 帮助维持重复使用的内存池。(与重叠I/O技术有关)
       ② 去除删除线程创建/终结负担。
       ③ 利于管理，分配线程，控制并发，最小化的线程上下文切换。
       ④ 优化线程调度，提高CPU和内存缓冲的命中率。

2) 使用IOCP模型编程汲及到的知识点（无先后顺序）
       ① 同步与异步
       ② 阻塞与非阻塞
       ③ 重叠I/O技术
       ④ 多线程
       ⑤ 栈、队列这两种基本的数据结构

.Net下的socket编程:

回到.Net，win32下有种技术叫做 Overlapped I/O，解释为：OVERLAPPED I/O是WIN32的一项技术，你可以要求操作系统为你传送数据，并且在传送完毕时通知你。这项技术使你的程序在I/O进行过程中仍然能够继续处理事务。事实上，操作系统内部正是以线程来I/O完成OVERLAPPED I/O。你可以获得线程的所有利益，而不需付出什么痛苦的代价。也就是说，OVERLAPPED主要是设置异步I/O操作，异步I/O操作是指应用程序可以在后台读或者写数据，而在前台做其他事情。OVERLAPPED 是winddows下的一种结构体，在c，c++中和.net中的不一样。CLR 中的 Overlapped 对象可以有效封装用于管理异步 I/O 操作的本机 Windows OVERLAPPED 结构。每个进行中的 Socket 异步 I/O 操作中都有一个 Overlapped 对象实例。在MSDN一篇杂志中宣城从3.5开始，可以拥有可以拥有 6 万个甚至更多的连接套接字，并同时在每个套接字上保持一个挂起的异步接收 I/O 操作。

基础的都有了后，我们来看看官方给出说明：

2.0 版本的 Socket 类使用 Windows I/O 完成端口来完成异步 I/O 操作。这使应用程序可以轻易地扩展到大量的打开的套接字。.NET Framework 实现了 System.Threading.ThreadPool 类，该类提供可读取完成端口并完成异步 I/O 操作的完成线程。在开发即将发布的 3.5 版本的 .NET Framework 的过程中，我们将大量的精力放在了消除代码路径中的开销上，包括读取完成端口和调用应用程序的完成代理或在 IAsyncResult 对象中发出 I/O 完成事件对象信号之间。

.NET Framework 中的 APM 也称为 Begin/End 模式。这是因为会调用 Begin 方法来启动异步操作，然后返回一个 IAsyncResult 对象。可以选择将一个代理作为参数提供给 Begin 方法，异步操作完成时会调用该方法。或者，一个线程可以等待 IAsyncResult.AsyncWaitHandle。当回调被调用或发出等待信号时，就会调用 End 方法来获取异步操作的结果。这种模式很灵活，使用相对简单，在 .NET Framework 中非常常见。

但是，您必须注意，如果进行大量异步套接字操作，是要付出代价的。针对每次操作，都必须创建一个 IAsyncResult 对象，而且该对象不能被重复使用。由于大量使用对象分配和垃圾收集，这会影响性能。为了解决这个问题，新版本提供了另一个使用套接字上执行异步 I/O 的方法模式。这种新模式并不要求为每个套接字操作分配操作上下文对象。

我们没有创建全新的模式，而只是采用现有模式并做了一个基本更改。现在，在 Socket 类中有了一些方法，它们使用基于事件的完成模型的变体。在 2.0 版本中，您可以使用下列代码在某个套接字上启动异步发送操作：

void OnSendCompletion(IAsyncResult ar) { }

IAsyncResult ar = socket.BeginSend(buffer, 0, buffer.Length, 
    SocketFlags.None, OnSendCompletion, state);

在新版本中，您还可以实现：

void OnSendCompletion(object src, SocketAsyncEventArgs sae) { }

SocketAsyncEventArgs sae = new SocketAsyncEventArgs();
sae.Completed += OnSendCompletion;
sae.SetBuffer(buffer, 0, buffer.Length);
socket.SendAsync(sae);

这里有一些明显的差别。封装操作上下文的是一个 SocketAsyncEventArgs 对象，而不是 IAsyncResult 对象。该应用程序创建并管理（甚至可以重复使用）SocketAsyncEventArgs 对象。套接字操作的所有参数都由 SocketAsyncEventArgs 对象的属性和方法指定。完成状态也由 SocketAsyncEventArgs 对象的属性提供。最后，需要使用事件处理程序回调完成方法。

基于以上基础知识，感觉完全有信心使用c#版的socket服务器。目前已经选用了SuperSocket，使用简单，官方已列出大干比较有名的使用者。博客园好像也有人推荐自己公司的产品。看上去都不不错的样子。

题外话，会写c，c++ socket服务器真爽啊，有猎头开出40w以上职位，可惜胜任不了。

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