c# - 如何最大化单个 TCP 套接字的吞吐量？

Question

我正在尝试让标准示例“echo”客户端/服务器应用程序尽快运行，并且我确信网络是一个限制因素。我有一个 1 GB 的网卡，当我使用资源监视器时，我只能从客户端获得 7 Mb。

我了解套接字、消息帧和长度指示符的基础知识，接收长度指示符指示的所有字节。保持事件数据包、半开连接等。

我开始使用常用的标准套接字操作，然后切换到使用异步。 (我没有将发送更改为异步，因为有人 [似乎知识渊博的人说它不应该有任何影响])我有完全相同的性能，我只能认为所有 Material 都假设我有其他一些工作可以在同一个线程上完成。但是在我的快速测试中，我有专门的 1 个线程连续地循环发送和另一个完全不同的线程来接收。

我已经尝试了所有方法，但完全不知道在哪里可以获得更高的性能。我使用 IPerf，它报告的返回速度为每秒 1 GB，资源监视器也显示它正在消耗带宽。

即使有人可以向我指出更完整示例的方向。我遇到的大多数都是琐碎的或不完整的。

这是通用代码。

class Program
{
private static Socket sock;
private static BlockingCollection<string> queue;
private static int bytesReceived;
private static byte[] dataBuffer;
private static readonly byte[] lengthBuffer = new byte[4];

private static byte[] PrependLengthIndicator(byte[] data)
{
    return BitConverter.GetBytes(data.Length).Concat(data).ToArray();
}

private static void Receive()
{
    if (dataBuffer == null)
    {
        sock.BeginReceive(lengthBuffer, 0, 4, SocketFlags.None, ReceiveCallback, null);
    }
    else
    {
        sock.BeginReceive(dataBuffer, 0, bytesReceived, SocketFlags.None, ReceiveCallback, null);
    }
}

private static void ReceiveCallback(IAsyncResult ar)
{
    bytesReceived += sock.EndReceive(ar);
    if (dataBuffer == null)
    {
        // Currently receiving length indicator
        if (bytesReceived >= 4)
        {
            var length = BitConverter.ToInt32(lengthBuffer, 0);
            dataBuffer = new byte[length];
            bytesReceived = 0;
        }
    }
    else
    {
        if (bytesReceived == dataBuffer.Length)
        {
            // Finished reading
            var request = Encoding.ASCII.GetString(dataBuffer);
            dataBuffer = null;
            bytesReceived = 0;
            queue.Add(request);
        }
    }
    ContinueReading();
}

private static void ContinueReading()
{
    // Read into the appropriate buffer: length or data
    if (dataBuffer != null)
    {
        sock.BeginReceive(dataBuffer, bytesReceived, dataBuffer.Length - bytesReceived, SocketFlags.None, ReceiveCallback, null);
    }
    else
    {
        sock.BeginReceive(lengthBuffer, bytesReceived, lengthBuffer.Length - bytesReceived, SocketFlags.None, ReceiveCallback, null);
    }
}

}

这是服务器部分:

static void Main(string[] args)
{
        var listenSock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        listenSock.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["LocalIp"]), 3333));
        listenSock.Listen(10);
        Console.WriteLine("Server started...");
        sock = listenSock.Accept();
        Console.WriteLine("Connection accepted.");

        queue = new BlockingCollection<string>();
        Receive();
        var count = 0;
        var sender = new Thread(() =>
            {
                while (true)
                {
                    var bar = queue.Take() + "Resp";
                    count++;
                    var resp = Encoding.ASCII.GetBytes(bar);
                    var toSend = PrependLengthIndicator(resp);
                    if (count % 10000 == 0)
                    {
                        Console.WriteLine(bar);
                    }
                    sock.Send(toSend);
                }
            });
        sender.Start();
    }

这是客户端部分:

static void Main(string[] args)
{

    sock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        Console.WriteLine("Connecting...");
        sock.Connect(IPAddress.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["EndPointIp"]), 3333);
        Console.WriteLine("Connected.");
        Receive();

        var count = 0;
        while(true)
        {
            count++;
            var foo = "Echo-" + count;
            var data = Encoding.ASCII.GetBytes(foo);
            var toSend = PrependLengthIndicator(data);
            sock.Send(toSend);
        }
    }

Answer 1

您正在发送小消息。想一想要使 1 Gbit/sec 的链路饱和，您需要多少百万个。每次调用套接字都会消耗 CPU。

发送更大的消息。另外，尽量不要一直分配新缓冲区。不要使用 Enumerable.Concat 连接字节缓冲区，因为它以非常低效的方式逐字节操作。将 Array.Copy 与预分配数组 一起使用。

如果您使用的线程很少，请切换到同步 IO，因为它会更快(真的!它的开销更少)。

您可以通过运行一直同步发送 64KB 缓冲区的愚蠢无限发送循环来确认这个答案是正确的。它会使链接饱和。