非同期プログラミングを使用して拡張性の高い TCP/IP サーバーを設計するにはどうすればよいですか?

スケーラブルな TCP/IP サーバーの設計に関する考慮事項

スケーラブルな TCP/IP サーバーを設計する場合、特に次の処理を行う場合に留意すべき重要な考慮事項がいくつかあります。長時間実行される接続。

非同期プログラミング

の利用非同期 (Async) API (BeginReceive など) は、受信クライアント接続を処理するための推奨されるアプローチです。この方法では、接続ごとに個別のスレッドを必要とせずにクライアント接続を管理できるため、リソースを効率的に使用できます。

データ フロー

データが主にサーバーからクライアントに流出するシナリオ、一方向のデータ フロー モデルを実装できます。これには、クライアントが開始する通信に大きく依存することなく、サーバーが接続されたクライアントへのデータ送信を開始することが含まれます。ステータスの更新やデータの監視をクライアントに定期的に送信することは、このアプローチの適切な適用例です。

最適化されたパフォーマンス

高いパフォーマンスとスケーラビリティを確保するには、Asynch API を使用してカスタム ソケット実装を実装することを検討してください。このアプローチにより、効果的なリソース管理と受信接続の効率的な処理が実現します。 .NET スレッド プールを活用することで、ブロック操作を最小限に抑え、サーバーの全体的なパフォーマンスを最適化できます。

ワークフロー

1. サーバーの起動:特定のポートで受信接続をリッスンするリスニング ソケット。
2. Accept接続: BeginAccept メソッドを使用して、受信クライアント接続を非同期的に受け入れます。
3. データの受信: 接続が確立されたら、非同期 BeginReceive オペレーションを開始して、クライアントからデータを継続的に受信します。
4. ハンドル データ: ReceiveCallback メソッドで、データを受信し、必要なアクション (メッセージの再構築、コマンドの処理など) を実行します。
5. Send Data: 必要に応じて、Send メソッドを使用して、同期または非同期でクライアントにデータを送信します。

サンプル実装

非同期 TCP/IP サーバーを実装するための開始点として、次のコード スニペットを検討してください。

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace AsyncTcpServer
{
    class Server
    {
        private Socket _serverSocket;
        private List<xConnection> _sockets;

        public void Start()
        {
            _sockets = new List<xConnection>();

            _serverSocket = new Socket(SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            _serverSocket.Listen(100);

            _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, _serverSocket);
        }

        private void AcceptCallback(IAsyncResult result)
        {
            xConnection conn = new xConnection();
            try
            {
                conn.Socket = (Socket)_serverSocket.EndAccept(result);
                _sockets.Add(conn);
                conn.Socket.BeginReceive(conn.buffer, 0, conn.buffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveCallback, conn);
                _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, _serverSocket);
            }
            catch (SocketException ex)
            {
                DisposeConnection(conn);
                _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, _serverSocket);
            }
        }

        private void ReceiveCallback(IAsyncResult result)
        {
            xConnection conn = (xConnection)result.AsyncState;
            try
            {
                int bytesRead = conn.Socket.EndReceive(result);
                if (bytesRead > 0)
                {
                    ProcessData(conn.buffer, bytesRead);
                    conn.Socket.BeginReceive(conn.buffer, 0, conn.buffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveCallback, conn);
                }
            }
            catch (SocketException ex)
            {
                DisposeConnection(conn);
            }
        }

        private void ProcessData(byte[] data, int length)
        {
            // Handle incoming data here
        }

        private void DisposeConnection(xConnection conn)
        {
            if (conn == null || conn.Socket == null)
                return;

            lock (_sockets)
                _sockets.Remove(conn);

            conn.Socket.Close();
        }
    }
}

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