C# 네트워크 프로그래밍의 그래픽 코드에 대한 자세한 설명

오늘날의 소프트웨어 개발에서 네트워크 프로그래밍은 매우 중요한 부분입니다. 이 글에서는 네트워크 프로그래밍의 개념과 실무를 간략하게 소개하고 있습니다. 필요한 친구들은

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기본
소켓 프로그래밍
멀티 스레드 동시성
동기 IO 차단

기본
오늘날의 소프트웨어 개발에서 네트워크 프로그래밍은 매우 중요 중요한 부분인 이 기사에서는 네트워크 프로그래밍의 개념과 실습을 간략하게 소개합니다.
소켓은 전송 계층 TCP 및 UDP 통신 프로토콜을 캡슐화한 계층으로, 프로세스나 여러 시스템 간의 네트워크 통신을 용이하게 합니다.

소켓 프로그래밍

네트워크 프로그래밍에는 클라이언트와 서버라는 두 가지 역할이 있습니다. 예를 들어 브라우저를 열면 해당 프로그램에 액세스할 수 있습니다. 프로그램 관점에서 웹 페이지는 클라이언트(브라우저)가 서버에 소켓 요청을 시작하고 서버가 구문 분석 및 표시를 위해 웹 페이지의 내용을 브라우저에 반환하는 것을 의미합니다. 클라이언트와 서버 간의 데이터 통신 전에 공식적으로 연결이 설정되기 전에 세 가지 확인이 이루어지며 이는 3방향 핸드셰이크입니다.

1. 클라이언트메시지 보내기서버에 준비가 되었는지 물어보세요

2. 서버가 응답합니다. 나는 준비되었습니다. 당신은 어떻습니까? ? 준비됐나요?

3. 클라이언트가 준비가 되었다고 서버에 응답하고 통신할 수 있습니다

TCP/IP프로토콜은 네트워크 간 통신을 위한 기본 프로토콜입니다. 프로그래밍 언어 ​​와 운영 체제에 따라 노출되는 소켓 인터페이스의 사용법도 유사하지만 과 같이 내부 구현이 다릅니다. Windows에서는 Linux epoll이고 Windows에서는 IOCP입니다.

서버

• 소켓 인스턴스화

• 공용 주소 포트를 운영 체제에 바인딩

• 바운드 포트 청취 시작

• 클라이언트 연결 대기

IPEndPoint ip = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 6389);
      Socket listenSocket = new Socket(ip.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
      listenSocket.Bind(ip);
      listenSocket.Listen(100);
      listenSocket.Accept();

listen 함수 에 있습니다. 처리를 기다리는 최대 연결 수를 나타내는 int 유형 매개변수. 이는 설정되었지만 아직 처리되지 않은 연결 수를 나타냅니다. Accept 함수가 호출될 때마다 이 연결이 제거됩니다. 대기 대기열 . 일반적으로 서버는 여러 클라이언트가 요청한 연결을 제공해야 하므로 루프 하여 수신 및 전송을 위해 대기 중인 대기열에서 연결을 꺼냅니다.

while (true) 
      { 
        var accept= listenSocket.Accept();
        accept.Receive(); 
        accept.Send(); 
      }

멀티 스레드 동시성
위의 서버 프로그램 프로세스는 메시지 송수신이 현재 스레드에서 완료됩니다. 이는 클라이언트 연결을 의미합니다. 다음 연결을 처리하기 전에 처리해야 합니다. 현재 연결이 데이터베이스 또는 파일 읽기 및 쓰기와 같은 IO 작업용인 경우 서버의 CPU 리소스를 크게 낭비하고 서버 처리량을 줄입니다.

while (true)
      {
        var accept = listenSocket.Accept();
        ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>
        {
          byte[] receive = new byte[100];
          accept.Receive(receive);
          byte[] send = new byte[100];
          accept.Send(receive);
        });
      }

예제와 같이 새로운 연결 요청이 감지되면 Accept()를 호출하여 현재 연결된 소켓을 꺼내고, 새로운 스레드를 사용하여 정보 송수신을 처리하므로 서버는 동시 처리다중 클라이언트를 실현할 수 있습니다. 위 코드에서는 실제로 높은 동시성 문제가 있습니다. 수천 개의 클라이언트 연결 요청이 있는 경우 각 스레드의 스택 공간이 메모리의 일부를 소비해야 하며 스레드 컨텍스트 전환도 가능합니다. 과도한 서버 로드, 처리량의 현저한 감소, 심각한 경우 다운타임으로 이어지기 쉽습니다. 현재 예에서 시스템 ThreadPool을 사용하는 경우 스레드 수는 숫자로 고정되고 기본값은 1000이며 스레드는 무기한으로 열리지 않습니다. 스레드 수를 초과하는 요청은 대기열에 배치됩니다. 스레드 풀.
Unix에는 두 가지 유사한 구현이 있습니다.

클라이언트 연결을 처리하기 위한 새 프로세스 포크:

var connfd = Accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len); 
var m = fork(); 
if(m == 0) 
{
 //do something 
}

현재 제한을 처리하기 위한 새 스레드 만들기:

var *clientsockfd = accept(serversockfd,(struct sockaddr *)&clientaddress, (socklent *)&clientlen);
 if(pthreadcreate(&thread, NULL, recdata, clientsockfd)!=0) 
{ //do something 
}

동기식 IO 차단
위 예시에서는 모델을 사용했는데, 간단하고 사용하기 편리합니다.

while (true)
      {
        var accept = listenSocket.Accept();
        byte[] receive = new byte[100];
        accept.Receive(receive);
        byte[] send = new byte[100];
        accept.Send(receive);
      }

Receive 함수가 호출된 시점부터 클라이언트로부터 전송된 데이터를 수신하는 시점까지 함수는 차단하고 대기합니다. 이 차단 기간 동안의 처리 흐름은 다음과 같습니다.

1. 클라이언트는 WAN LAN

2. 네트워크를 통해 서버 시스템의 네트워크 카드 버퍼로

3. 데이터를 보냅니다. 카드 드라이버가 CPU에 인터럽트 명령을 보냅니다.

4. CPU는 데이터를 커널 버퍼에 복사합니다.

5. 그런 다음 CPU는 커널 버퍼에서 데이터를 복사합니다. 커널 버퍼를 사용자 버퍼로, 위의 수신 바이트 배열을 사용합니다.

至此处理成功，开始处理下一个连接请求。 调用发送函数同样会阻塞在当前，然后把用户缓冲区(send字节数组)数据拷贝到内核中TCP发送缓冲区中。 TCP的发送缓冲区也有一定的大小限制，如果发送的数据大于该限制，send函数会一直等待发送缓冲区有空闲时完全拷贝完才会返回，继续处理后续连接请求。

异步IO
上篇提到用多线程处理多个阻塞同步IO而实现并发服务端，这种模式在连接数量比较小的时候非常适合，一旦连接过多，性能会急速下降。 在大多数服务端网络软件中会采用一种异步IO的方式来提高性能。

同步IO方式：连接Receive请求->等待->等待->接收成功
异步IO方式：连接Receive请求->立即返回->事件或回调通知
采用异步IO方式，意味着单线程可以处理多个请求了，连接发起一个Receive请求后，当前线程可以立即去做别的事情，当数据接收完毕通知线程处理即可。
其数据接收分2部分：

数据从别的机器发送内核缓冲区
内核缓冲区拷贝到用户缓冲区
第二部分示例代码：

byte[] msg = new byte[256]; socket.Receive(msg);

介绍这2部分的目的是方便区分其他几种方式。 对于用户程序来说，同步IO和异步IO的区别在于第二部分是否需要等待。

非阻塞式同步IO
非阻塞式同步IO，由同步IO延伸出来，把这个名词拆分成2部分描述：

• 非阻塞式，指的是上节"数据从别的机器发送内核缓冲区"部分是非阻塞的。

• 同步IO，指的是上节"内核缓冲区拷贝到用户缓冲区"部分是等待的。

既然是第一部分是非阻塞的，那就需要一种方法得知什么时候内核缓冲区是OK的。 设置非阻塞模式后，在连接调用Receive方法时，会立即返回一个标记，告知用户程序内核缓存区有没有数据，如果有数据开始进行第二部分操作，从内核缓冲区拷贝到用户程序缓冲区。 由于系统会返回个标记，那可以通过轮询方式来判断内核缓冲区是否OK。

设置非阻塞模式参考代码：

SocketInformation sif=new SocketInformation();
sif.Options=SocketInformationOptions.NonBlocking;
sif.ProtocolInformation = new byte[24];
Socket socket = new Socket(sif);

轮询参考代码：

while(true) 
{
byte[] msg = new byte[256];
var temp = socket.Receive(msg);
if (temp=="OK"){
//do something
}else{ continue }
}

这种方式近乎淘汰了，了解即可。

基于回调的异步IO
上面介绍过：

异步IO方式：连接Receive请求->立即返回->事件或回调通知
当回调到执行时，数据已经在用户程序缓冲区已经准备好了，在回调代码中对这部分数据进行相应的逻辑即可。

发出接收请求：

static byte[] msg = new byte[256]; 
var temp = socket.BeginReceive(msg, 0, msg.Length, 0, new AsyncCallback(ReadCallback), socket);

回调函数中对数据做处理：

public static void ReadCallback(IAsyncResult ar) 
{ 
var socket = (Socket)ar.AsyncState;
 int read = socket.EndReceive(ar);
DoSomething(msg); 
socket.BeginReceive(msg, 0, msg.Length, 0, new AsyncCallback(Read_Callback), socket);
}

当回调函数执行时，表示数据已经准备好，需要先结束接收请求EndReceive，以便第二次发出接收请求。 在服务端程序中要处理多个客户端的接收，再次发出BeginReceive接收数据请求即可。

这里的回调函数是在另外一个线程的触发，必要时要对数据加锁防止数据竞争：

Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

위 내용은 C# 네트워크 프로그래밍의 그래픽 코드에 대한 자세한 설명의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!