C# 实现的异步 Socket 服务器 已翻译 100%

oschina 投递于 2014/03/18 08:09 (共 6 段, 翻译完成于 03-18)
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C#
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介绍

我最近需要为一个.net项目准备一个内部线程通信机制. 项目有多个使用ASP.NET,Windows 表单和控制台应用程序的服务器和客户端构成. 考虑到实现的可能性,我下定决心要使用原生的socket,而不是许多.NET中已经提前为我们构建好的组件, 像是所谓的管道, NetTcpClient 还有 Azure 服务总线.

这篇文章中的服务器基于System.Net.Sockets类异步方法. 这些允许你支持大量的socket客户端, 而一个客户端的连接是唯一的阻塞机制. 阻塞的时间是可以忽略不记得,所以服务器基本上是在当做一个多线程socket服务器在运作的.

LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:18
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背景

原生的socket在为你提供通信层面的完全控制权上具有优势, 而在处理不同的数据类型是具有很大的灵活性. 你甚至可以通过socket发送序列化了的CLR对象,尽管我在这里不会那样做. 这个项目将会想你展示如何在socket之间发送文本.

代码的运用

使用下面的代码,你初始化了一个Server类,并运行了Start()方法:

Server myServer = new Server();
myServer.Start();

如果你计划在一个Windows表单中管理服务器的话,我建议使用一个BackgroundWorker, 因为socket方法(一般会是ManualResentEvent) 将会阻塞GUI线程的运行.

Server 类:

using System.Net.Sockets;

public class Server
{
    private static Socket listener;
    public static ManualResetEvent allDone = new ManualResetEvent(false);
    public const int _bufferSize = 1024;
    public const int _port = 50000;
    public static bool _isRunning = true;

    class StateObject
    {
        public Socket workSocket = null;
        public byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        public StringBuilder sb = new StringBuilder();
    }

    // Returns the string between str1 and str2
    static string Between(string str, string str1, string str2)
    {
        int i1 = 0, i2 = 0;
        string rtn = "";

        i1 = str.IndexOf(str1, StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase);
        if (i1 > -1)
        {
            i2 = str.IndexOf(str2, i1 + 1, StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase);
            if (i2 > -1)
            {
                rtn = str.Substring(i1 + str1.Length, i2 - i1 - str1.Length);
            }
        }
        return rtn;
    }

    // Checks if the socket is connected
    static bool IsSocketConnected(Socket s)
    {
        return !((s.Poll(1000, SelectMode.SelectRead) && (s.Available == 0)) || !s.Connected);
    }

    // Insert all the other methods here.
}
LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:22
3

ManualResetEvent 是一个实现了你的socket服务器中事件的.NET类. 我们需要这个项目在我们想要发布阻塞操作的时候向代码发送信号. 你可以试验一下用bufferSize来适配你的需求. 如果能预期到消息的大小, 使用byte单位来设置消息的大小参数bufferSize. port是侦听TCP的端口参数. 要意识到为其它应用程序伺服所使用的接口. 如果你想要能够方便地停止服务器,你需要实现一些机制来将_isRunning设置成false. 这一般可以借助于使用一个 BackgroundWorker做到, 其中你可以使用myWorker.CancellationPending替换_isRunning. 我提到_isRunning的原因是给你在处理取消操作的问题上提供一个方向, 并向你展示侦听器可以方便的停止的.

Between() 和IsSocketConnected() 是辅助方法.

LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:35
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现在转过来看看方法. 首先是Start()方法:

public void Start()
{
    IPHostEntry ipHostInfo = Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName());
    IPEndPoint localEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, _port);
    listener = new Socket(localEP.Address.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    listener.Bind(localEP);

    while (_IsRunning)
    {
        allDone.Reset();
        listener.Listen(10);
        listener.BeginAccept(new AsyncCallback(acceptCallback), listener);
        bool isRequest = allDone.WaitOne(new TimeSpan(12, 0, 0));  // Blocks for 12 hours

        if (!isRequest)
        {
            allDone.Set();
            // Do some work here every 12 hours
        }
    }
    listener.Close();
}

这个方法初始化了侦听器socket, 并开始等待用户连接的到来. 项目中主要的模式是使用异步委派. 异步委派是在调用者中的状态改变时被异步调用的方法. isRequest 告诉你WaitOne 是否已经因为有客户端连接或者超时而退出.

如果你有大量的客户端连接同时发生, 考虑提高Listen()方法的队列参数.

LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:41
2

现在来看看下一个方法, acceptCallback . 这个方法由listener.BeginAccept异步调用. 当方法完成执行时,侦听器会立即侦听新的客户端.

static void acceptCallback(IAsyncResult ar)
{
    // Get the listener that handles the client request.
    Socket listener = (Socket)ar.AsyncState;

    if (listener != null)
    {
        Socket handler = listener.EndAccept(ar);

        // Signal main thread to continue
        allDone.Set();

        // Create state
        StateObject state = new StateObject();
        state.workSocket = handler;
        handler.BeginReceive(state.buffer, 0, _bufferSize, 0, new AsyncCallback(readCallback), state);
    }
}

acceptCallback 会派生出另外一个异步指派: readCallback. 这个方法会读取来自socket的实际数据. 我已经为收发数据作了我自己的控制, 对于_bufferSize来说是不变的. 所有发送到服务器的字符串都必须用<!--SOCKET--> 和 <!--ENDSOCKET-->包起来. 同样,客户端在收到服务器的响应式,必须解除响应信息的包裹, 后者被<!--RESPONSE--> 和 <!--ENDRESPONSE-->包了起来。

static void readCallback(IAsyncResult ar)
{
    StateObject state = (StateObject)ar.AsyncState;
    Socket handler = state.workSocket;

    if (!IsSocketConnected(handler)) 
    {
        handler.Close();
        return;
    }

    int read = handler.EndReceive(ar);

    // Data was read from the client socket.
    if (read > 0)
    {
        state.sb.Append(Encoding.UTF8.GetString(state.buffer, 0, read));

        if (state.sb.ToString().Contains("<!--ENDSOCKET-->"))
        {
            string toSend = "";
            string cmd = ts.Strings.Between(state.sb.ToString(), "<!--SOCKET-->", "<!--ENDSOCKET-->");
                    
            switch (cmd)
            {
                case "Hi!":
                    toSend = "How are you?";
                    break;
                case "Milky Way?":
                    toSend = "No I am not.";
                    break;
            }

            toSend = "<!--RESPONSE-->" + toSend + "<!--ENDRESPONSE-->";

            byte[] bytesToSend = Encoding.UTF8.GetBytes(toSend);
            handler.BeginSend(bytesToSend, 0, bytesToSend.Length, SocketFlags.None
                , new AsyncCallback(sendCallback), state);
        }
        else 
        {
            handler.BeginReceive(state.buffer, 0, _bufferSize, 0
                    , new AsyncCallback(readCallback), state);
        }
    }
    else
    {
            handler.Close();
    }
}

readCallback 会派生另外一个方法, sendCallback, 它将会向客户端发送请求. 如果客户端没有关闭连接, sendCallback 将会向socket发送信号以获得更多的数据.

static void sendCallback(IAsyncResult ar)
{
    StateObject state = (StateObject)ar.AsyncState;
    Socket handler = state.workSocket;
    handler.EndSend(ar);

    StateObject newstate = new StateObject();
    newstate.workSocket = handler;
    handler.BeginReceive(newstate.buffer, 0, StateObject.BufferSize, 0, new AsyncCallback(readCallback), newstate);
}

我会将写一个socket客户端作为联系留给读者. socket客户端应该使用同异步调用同样的编程模式. 我希望你能从这篇文章中收获乐趣,并且会像一个socket程序员那样付诸实践!

LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:51
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要点

我在生产环境下使用了此代码,其中的socket服务器是一个自由文本搜索引擎。 SQL Server缺乏对自由文本搜索支持(你可以使用自由文本索引,但它们是缓慢和昂贵的)。socket服务器负载了大量导向IEnumerables的文本数据,并使用Linq来搜索文本。来自socket服务器的响应从数百万行的Unicode文本数据中搜索时间在几毫秒内。我们还使用了三个分布式的Sphinx服务器(www.sphinxsearch.com)。socket服务器充当了Sphinx服务器的高速缓存。如果你需要一个快速的自由文本搜索引擎,我强烈建议使用Sphinx

LeoXu
翻译于 2014/03/18 08:57
2
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评论(36)

mansfield
mansfield
@赵勇奎
高人,啥子比较牛内,java吗?屎一样的东西,做服务端,32核的cpu会吃光,老子一怒之下C直接干了现在只之用到0.5核的cup还不到。

独爱剑走偏锋
独爱剑走偏锋

引用来自“赵勇奎”的评论

唉,一群傻逼喷子,无语了。。。C#目前在国内确实处于市场边缘,这是现状,我做过5年的C#,我并没有说C#这个语言怎么怎么之类的,另外使用C#做异步Socket,在SDK文档中都有sample,何必还翻译一篇beginner级的外文放在首页?这不是low是什么?

呵呵,确实多年前就有了socket的AsyncState 所有在4.5上沉淀出现了 Await 你说没错,,但是再之前的表达似乎有些过

钢铁雄心
,,,,,,
中华人民共和国程序员
中华人民共和国程序员

引用来自“赵勇奎”的评论

唉,一群傻逼喷子,无语了。。。C#目前在国内确实处于市场边缘,这是现状,我做过5年的C#,我并没有说C#这个语言怎么怎么之类的,另外使用C#做异步Socket,在SDK文档中都有sample,何必还翻译一篇beginner级的外文放在首页?这不是low是什么?

还是闭嘴吧,已经暴露智商了!
大王叫我来卖萌
大王叫我来卖萌

引用来自“赵勇奎”的评论

呃。。。看到C#就头疼,毫无市场价值的技术。。。C#程序员不值钱,在国内也基本没人用C#,大部分都是些小公司,找几个北大青鸟毕业的,然后就给别人整什么企业网站之类的

你牛逼
T
Tou
又见装逼的逗比,常见的就是微软的东西简单,无价值,微软快完了
chazz
chazz

引用来自“赵勇奎”的评论

呃。。。看到C#就头疼,毫无市场价值的技术。。。C#程序员不值钱,在国内也基本没人用C#,大部分都是些小公司,找几个北大青鸟毕业的,然后就给别人整什么企业网站之类的

看来那么多人吐槽你是有原因的,人家这是一篇翻译的文章而已,原文都贴出来了,你应该去吐槽那个写文章的外国人。
liu w
liu w

引用来自“赵勇奎”的评论

呃。。。看到C#就头疼,毫无市场价值的技术。。。C#程序员不值钱,在国内也基本没人用C#,大部分都是些小公司,找几个北大青鸟毕业的,然后就给别人整什么企业网站之类的

虽然我是搞java的,但根据我在行业里面观察来看,c#在国内金融行业里面用的还是比较多的.国内整体来说应用面确实没有java大,不过绝对不是一些小公司,小项目。早前的jd,现在携程,汽车之家,易迅等,还是挺多的。
张亦俊
张亦俊

引用来自“Gmail.com”的评论

引用来自“赵勇奎”的评论

呃。。。看到C#就头疼,毫无市场价值的技术。。。C#程序员不值钱,在国内也基本没人用C#,大部分都是些小公司,找几个北大青鸟毕业的,然后就给别人整什么企业网站之类的

你看看你,人家辛辛苦苦翻译的好文,就是供人学习的,你若是能提一些翻译上的或者关于内容的指正也就算了。在这里说风凉话冷嘲热讽是什么意思?对作者有什么帮助?对学习的读者有什么帮助?
你看到C#就头疼,我理解。但你看到这种C#的文章不但没有绕道走开,还非要点进来高谈阔论一番我就不理解了,你是在自找苦吃吗?

说实话,这篇文章写得确实太过简陋。不过层主这样喷真是没意义。看看刚刚发布的Java 8,除开lambda表达式,那个精简运行时也是学习.NET的。
Gmail.com
Gmail.com

引用来自“赵勇奎”的评论

呃。。。看到C#就头疼,毫无市场价值的技术。。。C#程序员不值钱,在国内也基本没人用C#,大部分都是些小公司,找几个北大青鸟毕业的,然后就给别人整什么企业网站之类的

你看看你,人家辛辛苦苦翻译的好文,就是供人学习的,你若是能提一些翻译上的或者关于内容的指正也就算了。在这里说风凉话冷嘲热讽是什么意思?对作者有什么帮助?对学习的读者有什么帮助?
你看到C#就头疼,我理解。但你看到这种C#的文章不但没有绕道走开,还非要点进来高谈阔论一番我就不理解了,你是在自找苦吃吗?
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