前言 

       本人从事编程开发十余年，因为工作关系，很早就接触socket通讯编程。常言道：人在压力下，才可能出非凡的成果。我从事的几个项目都涉及到通讯，为我研究通讯提供了平台，也带来了动力。处理socket通讯对初学者而言，具有很大的挑战性。

我有个梦想：能不能开发一套系统，能很好的实现性能和易用性的统一。高性能socket采用iocp（完成端口）是唯一选择。iocp像一匹烈马，虽然性能优良，但不宜驯服。

本套系统为这匹烈马套上了枷锁，让他变得温顺；但是，当你需要他时，又能迸发出强劲的动力。本文就介绍该系统如何实现易用性和高性能的统一。

此库的特点：高性能与易用性完美统一；全部自主编码，反复测试，尽最大程度做到了bug free。　

基于本文介绍的网络模块，开发的文件快速传输系统。

系统简介

1、系统采用c#，可以在.net core平台编译通过。所以可运行在windows、linux平台。

2、系统有两个模块组成IocpCore，EasyNetMessage。IocpCore对完成端口进行了封装，EasyNetMessage在IocpCore基础上进一步封装，实现了易用性。可在EasyNetMessage基础上，进一步扩展，实现分布式系统（类似WCF）。

3、系统只实现了TCP通讯，秉承simple is best的理念，不为过于冗余的功能干扰。

4、系统突出专业性(professional)。为了测试稳定性，开发了专门的测试程序，反复对系统蹂躏，检验系统的稳定性。为了测试性能，做了精确计时，检验每个功能点的效率。

       网上也有很多第三方网络库，好像没有必要再另起炉灶。但这些库大部分无法满足专业性、易用性要求。通过对系统API封装，可以完全了解底层特性，由于所有代码都是自己亲自编写，做到了心中有数，对所有代码了然于心。即使系统出现bug，也可以很快解决。

性能指标

Iocp是可扩展性通讯模型，就是不随着连接数增加而导致性能下降。所支持的连接数只与平台硬件有关。本系统保守估计可以支持10万个连接。普通平台下，可以满足千兆网传输需求。

设计思路

如果网络库可以用到各种场景，所处理的逻辑必须与业务无关。系统采用分层处理，底层处理字节流的收发，完全与业务无关。底层的目标就是收发速度足够快。

再上一层，就是对完整的数据包处理，处理的关键是如何将数据流分割成完整的数据包。再向上就是应用层，将收到的数据包转换成类，上层只需对c#类处理，不用关心底层细节。

IocpCore 模块介绍

本模块对iocp封装，充分挖掘iocp的潜质；可以处理字节流也可以处理一个完整的包。

对外接口：

程序接口非常简单就只有一个类。这个类对socket事件做了封装，就是告诉你socket 连接、关闭、读取这些事件。不需要关心任何底层的细节，所以使用起来非常简单。

使用举例

内部处理及优化说明

1、可以应对突发大数据量连接

每秒可以起送应对几千个客户端连接。接收对方监听采用AcceptAsync，也是异步操作。有单独的线程负责处理Accept。

线程会同时投递多个AcceptAsync，就是已经建立好多个socket，等待客户端连接。当客户端到达时，可以迅速生成可用socket。

2、接收优化

当收到接收完成消息后，立即投递下一次接收操作，再处理接收的数据。这样可以提高数据处理的实时性。

3、发送优化

发送时，将数据先放到发送缓冲。在对多个可发送数据，一次性发送。

SocketAsyncEventArgs类中有属性public IList<ArraySegment<byte>> BufferList { get; set; }，可以将多个发送buffer放入该列表，一次性发送走。

EasyNetMessage模块介绍

1、对外接口

这个接口和IocpCore有些类似。主要的区别是 public NetPacket Packet { get; set;}。

NetPacket包含的不再是字节流，而是封装好的类。用户不必再处理容易出错的字节流。当然，客户端和服务器都必须使用EasyNetMessage才可以。

NetPacket使用说明

客户端和服务器之间传输的是NetPacket类，完全忽略底层细节。客户端构造一个NetPacket，在服务端会收到一个完全一样的NetPacket。以发送文件为例：

以上只是使用NetPacket一个简单的例子。使用EasyNetMessage，短时间内可以开发出一个高性能的文件传输系统。

NetPacket详细定义

NetPacket中数据采用key、value的方式存储。

可以存储int,string,List<int>,List<string>,byte[]等类型，可以满足多种应用场景。

处理逻辑说明

处理的重点是NetPacket的序列化和反序列化。将NetPacket序列化为多个内存块，而不是序列化为一个单独的内存块。这样做意义就是：当NetPacket包含大量的数据（比如几百兆），如果只序列化为一个内存块，则需要系统分配连续的几百兆内存，这样很可能导致分配失败；序列化为多个小内存块就可以防止这种问题，所以NetPacket一次可以传输大量数据，而不用担心系统是否可以分配连续的大内存块。

性能验证测试

前文剖析了系统内部处理逻辑，系统的性能还需要现实检验。任何成功都不是一蹴而就，为了追求性能的极致，对系统做了多次优化，才达到了满意的效果。

系统的性能有两个指标：传输量、响应时间。响应时间指的是：数据发送到对端，再从对端返回的时长。传输量、响应时间这两个指标有关联，而又不完全一样。很多系统传输量大非常大，但是响应不够及时。响应及时是开发远程过程调用的基础，是更高一个层次的要求。这里主要测试响应时间。

主要测试数据发送到对方，再从对方返回数据所用时长。因为条件所限，客户端与服务器都在同一台机器上。