.net 如何编写可扩展的基于 TCPIP 的服务器

我以前也写过类似的东西.我几年前的研究表明，使用asynchronous个套接字编写您自己的套接字实现是最好的 Select .这意味着客户端并不真正做任何事情，实际上只需要相对较少的资源.发生的任何事情都由.NET线程池处理.

我把它写成一个类，管理服务器的所有连接.

我只是使用了一个列表来保存所有的客户端连接，但是如果你需要更快地查找更大的列表，你可以随心所欲地编写它.

private List<xConnection> _sockets;

此外，还需要套接字实际监听传入的连接.

private System.Net.Sockets.Socket _serverSocket;

start方法实际启动服务器套接字，并开始侦听任何传入连接.

public bool Start()
{
  System.Net.IPHostEntry localhost = System.Net.Dns.GetHostEntry(System.Net.Dns.GetHostName());
  System.Net.IPEndPoint serverEndPoint;
  try
  {
     serverEndPoint = new System.Net.IPEndPoint(localhost.AddressList[0], _port);
  }
  catch (System.ArgumentOutOfRangeException e)
  {
    throw new ArgumentOutOfRangeException("Port number entered would seem to be invalid, should be between 1024 and 65000", e);
  }
  try
  {
    _serverSocket = new System.Net.Sockets.Socket(serverEndPoint.Address.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
   }
   catch (System.Net.Sockets.SocketException e)
   {
      throw new ApplicationException("Could not create socket, check to make sure not duplicating port", e);
    }
    try
    {
      _serverSocket.Bind(serverEndPoint);
      _serverSocket.Listen(_backlog);
    }
    catch (Exception e)
    {
       throw new ApplicationException("An error occurred while binding socket. Check inner exception", e);
    }
    try
    {
       //warning, only call this once, this is a bug in .net 2.0 that breaks if
       // you're running multiple asynch accepts, this bug may be fixed, but
       // it was a major pain in the rear previously, so make sure there is only one
       //BeginAccept running
       _serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(acceptCallback), _serverSocket);
    }
    catch (Exception e)
    {
       throw new ApplicationException("An error occurred starting listeners. Check inner exception", e);
    }
    return true;
 }

我只想指出异常处理代码看起来很糟糕，但原因是我在里面有异常 suppress 代码，所以如果设置了配置选项，任何异常都会被 suppress 并返回false，但为了简洁起见，我想删除它.

上面的_serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(CeptCallback))，_serverSocket)实质上将我们的服务器套接字设置为在用户连接时调用ceptCallback方法.此方法从.NET线程池运行，如果您有许多阻塞操作，它会自动处理创建额外的工作线程.这将以最佳方式处理服务器上的任何负载.

    private void acceptCallback(IAsyncResult result)
    {
       xConnection conn = new xConnection();
       try
       {
         //Finish accepting the connection
         System.Net.Sockets.Socket s = (System.Net.Sockets.Socket)result.AsyncState;
         conn = new xConnection();
         conn.socket = s.EndAccept(result);
         conn.buffer = new byte[_bufferSize];
         lock (_sockets)
         {
           _sockets.Add(conn);
         }
         //Queue receiving of data from the connection
         conn.socket.BeginReceive(conn.buffer, 0, conn.buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveCallback), conn);
         //Queue the accept of the next incoming connection
         _serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(acceptCallback), _serverSocket);
       }
       catch (SocketException e)
       {
         if (conn.socket != null)
         {
           conn.socket.Close();
           lock (_sockets)
           {
             _sockets.Remove(conn);
           }
         }
         //Queue the next accept, think this should be here, stop attacks based on killing the waiting listeners
         _serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(acceptCallback), _serverSocket);
       }
       catch (Exception e)
       {
         if (conn.socket != null)
         {
           conn.socket.Close();
           lock (_sockets)
           {
             _sockets.Remove(conn);
           }
         }
         //Queue the next accept, think this should be here, stop attacks based on killing the waiting listeners
         _serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(acceptCallback), _serverSocket);
       }
     }

上述代码基本上刚刚完成接受传入的连接，队列BeginReceive是一个将在客户端发送数据时运行的回调，然后将接受传入的下一个客户端连接的下一个acceptCallback排队.

BeginReceive方法调用告诉套接字从客户端接收数据时该做什么.对于BeginReceive，您需要给它一个字节数组，当客户端发送数据时，它将在该数组中复制数据.ReceiveCallback方法将被调用，这就是我们处理接收数据的方式.

private void ReceiveCallback(IAsyncResult result)
{
  //get our connection from the callback
  xConnection conn = (xConnection)result.AsyncState;
  //catch any errors, we'd better not have any
  try
  {
    //Grab our buffer and count the number of bytes receives
    int bytesRead = conn.socket.EndReceive(result);
    //make sure we've read something, if we haven't it supposadly means that the client disconnected
    if (bytesRead > 0)
    {
      //put whatever you want to do when you receive data here

      //Queue the next receive
      conn.socket.BeginReceive(conn.buffer, 0, conn.buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveCallback), conn);
     }
     else
     {
       //Callback run but no data, close the connection
       //supposadly means a disconnect
       //and we still have to close the socket, even though we throw the event later
       conn.socket.Close();
       lock (_sockets)
       {
         _sockets.Remove(conn);
       }
     }
   }
   catch (SocketException e)
   {
     //Something went terribly wrong
     //which shouldn't have happened
     if (conn.socket != null)
     {
       conn.socket.Close();
       lock (_sockets)
       {
         _sockets.Remove(conn);
       }
     }
   }
 }

编辑:在这个模式中，我忘了在这个代码区域中提到:

//put whatever you want to do when you receive data here

//Queue the next receive
conn.socket.BeginReceive(conn.buffer, 0, conn.buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveCallback), conn);

通常，在"随心所欲"代码中，我会将数据包重新组装成消息，然后在线程池中创建它们作为作业(job).这样，在运行任何消息处理代码时，从客户机开始接收下一个数据块不会延迟.

Accept回调通过调用End Receive完成对数据套接字的读取.这将填充BEGIN RECEIVE函数中提供的缓冲区.一旦您在我离开注释的位置执行了任何操作，我们将调用下一个BeginReceive方法，该方法将在客户端发送更多数据时再次运行回调.

现在有一个非常棘手的部分:当客户端发送数据时，您的receive回调可能只会被部分消息调用.重新组装可能会变得非常复杂.我使用自己的方法，创建了一种专有协议来实现这一点.我漏掉了，但如果你要求，我可以加进go .这个处理程序实际上是我写过的最复杂的代码.

public bool Send(byte[] message, xConnection conn)
{
  if (conn != null && conn.socket.Connected)
  {
    lock (conn.socket)
    {
    //we use a blocking mode send, no async on the outgoing
    //since this is primarily a multithreaded application, shouldn't cause problems to send in blocking mode
       conn.socket.Send(bytes, bytes.Length, SocketFlags.None);
     }
   }
   else
     return false;
   return true;
 }

上面的send方法实际上使用了一个同步Send调用.对我来说，由于消息大小和应用程序的多线程特性，这很好.如果你想发送给每一个客户端，你只需要在_sockets列表中循环.

您在上面看到的xConnection类基本上是套接字的一个简单包装器，它包括字节缓冲区，在我的实现中还包括一些额外的.

public class xConnection : xBase
{
  public byte[] buffer;
  public System.Net.Sockets.Socket socket;
}

这里还提供了我列出的using个，因为当它们没有被包括在内时，我总是感到恼火.

using System.Net.Sockets;

我希望这会有帮助.它可能不是最干净的代码，但它可以工作.代码中还有一些细微差别，你应该对这些细微差别感到厌倦.例如，每次只能打BeginAccept个电话.过go 有一个很烦人的地方.这是多年前的事了，所以我不记得细节了.

此外，在ReceiveCallback代码中，我们在对下一个接收进行排队之前处理从套接字接收的任何内容.这意味着，对于单个套接字，在任何时间点，我们实际上只有ReceiveCallback次，并且我们不需要使用线程同步.但是，如果在提取数据后立即对其重新排序以调用下一个receive(这可能会快一点)，则需要确保正确同步线程.

此外，我破解了很多代码，但保留了正在发生的事情的本质.这对你的设计来说应该是一个好的开始.如果你对此有任何疑问，请留下 comments .