一封给“X教授”的回信(讨论Socket通信)

转载：http://www.cnblogs.com/tianzhiliang/archive/2011/03/02/1969187.html

前几天“X教授”发Email与我讨论Socket通信方面的问题，主要涉及4个方面内容，现将回信公布出来，希望园友们能积极参与讨论，提出更好的解决方案。

下面是“X教授”的来信：

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您好，我看了您写的几篇博文，想请教你几个.net Socket通信方面的问题，这些问题以前一直困扰着我。 
1、按照你深入探析C# Socket的文中的说法。 
对于Socket的同步操作来说，Socket的RceiveBuffer和SendBuffer没有用处，因我发送时是从应用程序缓存（这里指字节数据）直接拷贝到基础系统发送缓冲区，接收时是从基础系统接收缓冲区拷贝到应用程序的缓存。 
Socket本身的接收缓存与发送缓存，是否只与异步Socket操作有关。在异步操作中又分为两种，一种是以BeginXXX系列操作，以BeginSend为例，对这种操作我的理解是，从线程池中取一个线程，把数据拷贝到Socket的自带的SendBuffer中，调用BenginSend的主线程然后立刻返回，该发送线程挂起，由操作系统把SendBuffer中的数据拷贝到基础系统缓冲区，发送完成后，挂起的线程激活，调用EndSend进行相应的操作，释放异步对象等资源。 
以上我的理解是否正确。 
2、除XXXAsync系列操作外， BeginXXX系统的Socket操作是否也是用的完成端口机制。 
3、.net与C/C++写的结构体通信。目前我熟悉的就两种： 
第一种是了MarShal类进行结构体的转换操作，但托管与非拖管之间交互时的封送开销，使得其效率不高。 
第二种是用流的方式去解析数据包。然后按包结构，一个字段一个字段的去读取。比如比流出读取一个浮点型，binr.ReadSingle();此种效率还可以。接收与解析好几M的数据没有问题。 
我想问一下，有没有效率更高的方法。 
4、服务器给客户端转发数据，当客户端接收包的地方堵塞（可能是socket.Receive），有没有什么好的方案，让服务器自动丢包。

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下面是我的回信：

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X教授，您好： 
非常抱歉，最近比较忙，耽误给您回复了。对于您提出的几个问题，我只能作浅层次的回答，更深的研究，我们以后慢慢探讨，共同学习。 
第一个问题： 
你的理解是正确的，对于同步发送，是直接拷贝发送数据到基础系统的发送缓冲区，与Socket本身的Buffer无关。对于异步发送，是将Socket自带的Buffer空间内的所有数据，拷贝到基础系统发送缓冲区，并立即返回。 
在实际开发中，个人觉得采用异步接受、同步发送。也许你会感到很惊讶，很明显，异步操作明显比同步操作效率高很多，为什么发送要采用同步呢？不知道你在开发过程中有没有遇到过“现在已经正在使用此 SocketAsyncEventArgs 实例进行异步套接字操作”错误，这个错误是由于SAEA对象在一个时刻中只能处于StartAccept、StartReceive、StartSend状态中的一种，试想，当Socket服务器处于高压力情形下，一条Socket连接在很短的时间内要发送大量数据，当Socket处于StartSend状态下尚未触发回调函数时，又一次调用此Socket的StartSend方法，便会抛出该异常。这也有改进方案：记录Socket的当前状态，并存储在Socket的UserToken对象下，当要执行StartSend时，判断状态。不过这样效率会很慢，远远低于同步发送的效率，当高并发时，还要用大量的锁机制来维护线程的同步，得不偿失。不知道你有没有更好的改进方案，如果有，请告知我，不胜感激。 
第二个问题： 
BeginXXX系统的Socket操作采用的是完成端口机制，在初始化SAEA对象时，会为SAEA对象设定回调函数。 
SocketAsyncEventArgs acceptEventArg = new SocketAsyncEventArgs(); 
acceptEventArg.Completed += new EventHandler<SocketAsyncEventArgs>(AcceptEventArg_Completed); 
第三个问题： 
建议使用流的方式解析数据包。 
在解析数据包的过程中，不知道您有没有遇到过粘包的现象，我觉得对粘包的处理是影响解析效率的关键，请参见博文：http://www.cnblogs.com/tianzhiliang/archive/2010/08/31/1813659.html。 
第四个问题： 
我觉得采用“心跳”是一个不错的解决方案。 
“心跳”分为两种，第一种是客户端发起的心跳，第二种是服务端发起的心跳。 
客户端发起的心跳：客户端每隔一段时间发送策略消息给Socket服务器，Socket服务器原路返回策略消息，如果客户端在设定时间段内没有收到Socket服务器的返回消息，经重试机制后，判定Socket服务器已Down，关闭连接。 
服务端发起的心跳：服务端实时记录每条Socket的IO操作时间，每隔一段时间获取所有Socket列表的快照，扫描每条Socket，如果该Socket的IO操作时间距当前时间已超出设定值，则判定客户端Down，关闭连接。