如何建置高度可擴展的 TCP/IP 伺服器？

如何寫可擴充的基於TCP/IP 的伺服器

簡介

簡介

可擴展的TCP/IP 伺服器涉及最佳化其架構以處理大量並發連接，同時保持效能和可靠性。這需要仔細考慮網路架構、執行緒管理和資料流。

• 可擴展的網絡架構
• 異步套接字：利用異步BeginReceive/BeginAccept方法可以避免阻塞操作並提高可擴展性。這些方法允許同時服務多個客戶端，而不需要為每個連線提供專用執行緒。
• 執行緒池最佳化：使用.NET執行緒池根據需要動態分配工作執行緒。這消除了手動建立和管理執行緒的開銷。

連線池：實作一種機制來池化和重複使用。這減少了建立新連線所需的時間和資源，特別是對於長時間運行的連線。

• 資料流最佳化
• 序列化資料處理： 以一致的、可序列化的格式建構數據，以便於跨平台輕鬆傳輸和處理網路。
• 高效率緩衝：為資料傳輸和接收分配適當的緩衝區。根據預期的訊息大小和網路條件確定最佳緩衝區大小。

訊息重組：實作一種機制來重組從客戶端收到的碎片訊息。這保證了資料傳輸的完整性。

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class ScalableTcpServer
{
    private Socket _serverSocket;
    private List<Socket> _sockets;

    public void Start(IPAddress ipAddress, int port)
    {
        _serverSocket = new Socket(ipAddress.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        _sockets = new List<Socket>();

        _serverSocket.Bind(new IPEndPoint(ipAddress, port));
        _serverSocket.Listen(100);

        // Accept incoming connections asynchronously
        _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, null);
    }

    private void AcceptCallback(IAsyncResult result)
    {
        try
        {
            Socket socket = _serverSocket.EndAccept(result);
            _sockets.Add(socket);

            // Handle data from the client asynchronously
            socket.BeginReceive(new byte[_bufferSize], 0, _bufferSize, SocketFlags.None, DataReceivedCallback, socket);

            // Accept the next incoming connection
            _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, null);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // Handle exception
        }
    }

    private void DataReceivedCallback(IAsyncResult result)
    {
        Socket socket = (Socket)result.AsyncState;

        try
        {
            int bytesRead = socket.EndReceive(result);
            if (bytesRead > 0)
            {
                // Process received data
            }
            else
            {
                // Handle client disconnection
                RemoveSocket(socket);
            }

            // Register for the next data reception
            socket.BeginReceive(new byte[_bufferSize], 0, _bufferSize, SocketFlags.None, DataReceivedCallback, socket);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // Handle exception
        }
    }

    private void RemoveSocket(Socket socket)
    {
        lock (_sockets)
        {
            _sockets.Remove(socket);
        }
    }
}

範例實作

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