TCP 底层通信组件:HP-Socket

jopen 7年前

HP-Socket

以前为某大型通信项目开发了一套通用 Windows Socket TCP 底层通信组件,组件代号为 HP-Socket。现在把 HP-Socket 的所有代码向大众公开,希望能对大家有所帮助;另外,为了让大家能更方便的学习 HP-Socket,因此精心制作了一个功能测试示例(Test Echo)和一个性能测试示例(Test Echo-PFM),大家可以通过这两个测试示例入手,迅速掌握组件的设计思想和使用方法。HP-Socket 包含服务端组件(IOCP 模型)和客户端组件(Event Select 模型),具备以下重要特点:

通用性

  • 通信组件的唯一职责就是接受和发送字节流,绝对不能参与上层协议解析等工作;
  • 与上层使用者解耦、互不依赖,组件与使用者通过操作接口和监听器接口进行交互,组件实现操作接口为上层提供操作方法;使用者实现监听器接口把自己注册为组件的 Listener,接收组件通知。因此,任何使用者只要实现了监听器接口都可以使用组件;另一方面,甚至可以自己重新写一个实现方式完全不同的组件实现给使用者调用,只要该组件遵从组件的操作接口,这也是 DIP 设计原则的体现。

可用性

可用性对所有通用组件都是至关重要的,如果太难用还不如自己重头写一个来得方便。因此,组件的操作接口和监听器接口设计得尽量简单易用(通俗来说就是“傻瓜化”),这两个接口的主要方法均不超过 5 个。另外,组件完全封装了所有的底层 Socket 通信,上层应用看不到任何通信细节,不必也不能干预任何通信操作,Socket 连接被抽象为 Connection ID,该参数作为连接标识提供给上层应用识别不同的连接。

高性能

作为底层的通用组件,性能问题是必须考虑的,绝对不能成为系统的瓶颈。而另一方面,从实际出发,根据客户端组件与服务端组件的性能要求采用不同的 Socket 模型。组件在设计上充分考虑了性能、现实使用情景、可用性和实现复杂性等因素,确保满足性能要求的同时又不会写得太复杂。做出以下两点设计决策:
  • 客户端:在单独线程中实现 Socket 通信交互。这样可以避免与主线程或其他线程相互干扰;I/O 模型选择 Event Select 通信模型。
  • 服务端:采用 Windows 平台效率最高的 IOCP 通信模型;利用缓存池技术,在通信的过程中,通常需要频繁的申请和释放内存缓冲区,建立了动态缓存池, 只有当缓存池中没有可用对象时才创建新对象,而当缓存对象过多时则会压缩缓存池;另外,组件的动态内存通过私有堆(Private Heap)机制分配,避免与 new / malloc 竞争同时又减少内存空洞。

伸缩性

可以根据实际的使用环境要求设置组件的各项性能参数(如:工作线程的数量、各种缓存池的大小、收发缓冲区的大小、Socket 监听队列的大小、Accep 派发的数目以及心跳检查的间隔等)。

项目主页:http://www.open-open.com/lib/view/home/1364172275609