在 UDP 服务器中重用流

Question

我正在编写一个 UDP 服务器，我想减少每个传入和传出数据报包的分配数量。我想做的一件事是重新使用我分配的流来读取和写入我的数据报包。

我有这个方法，它在接收数据包时使用 BinaryReader 的实例将缓冲区读取到实例对象上。

// Simplified version of the receive data method.
private void ReceiveClientData(IAsyncResult result)
{
    int receivedData = socket.EndReceiveFrom(result, ref endPoint);
    if (receivedData == 0)
    {
        this.ListenForData(socket);
        return;
    }

    // Read the header in from the buffer first so we know what kind of message and how to route.
    this.binaryReader.BaseStream.SetLength(receivedData);
    this.binaryReader.BaseStream.Seek (0, SeekOrigin.Begin);

    // Can't reset the MemoryStream buffer to the new packet buffer.
    // How does this get consumed by the stream without allocating a new MemoryStream(buffer)?
    byte[] buffer = (byte[])result.AsyncState;

    // Deserialize the bytes into the header and datagram.
    IClientHeader header = new ClientHeader();
    header.GetMessageFromBytes(this.binaryReader);
    IClientDatagram datagram = this.datagramFactory.CreateDatagramFromClientHeader(header);
    datagram.GetMessageFromBytes(this.binaryReader);

    this.ListenForData(socket);
}

重新使用相同的 BinaryReader 和基础 MemoryStream 是否安全，前提是我要返回到流的开头？在做了一些阅读之后，Socket 似乎不会同时读取或写入数据包，这需要我在每次调用 EndReceiveFrom 时使用 Stream。听起来您可以并发执行每个操作，例如读取 + 写入，但不能同时执行读取或并发写入。因此，我认为我可以重新使用 reader 但我不确定是否可以。为了这样做，我必须给 MemoryStream 一个新的缓冲区来读取。你能做到吗？还是我需要为从套接字接收到的每个新数据包创建一个新的 MemoryBuffer？

我想采用同样的方法将数据包发送回客户端。为此，我尝试将 MemoryStream 的长度设置为 0 并返回到开头。如 another answer here 中所述，这似乎并没有清除缓冲区。我仍然在下面的 t 中看到旧的缓冲区数据。

public void SendMessage(IServerDatagram message)
{
    this.binaryStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    this.binaryStream.SetLength (0);

    // Contains old buffer data.
    var t = this.binaryStream.GetBuffer ();
    message.Serialize (this.binaryWriter);

    // Contains a mixture of new bytes + old bytes.
    byte[] data = this.binaryStream.GetBuffer();
    this.binaryWriter.Flush ();

    // Send the datagram packet.
    this.udpServerSocket.SendTo(data, this.connectedClients.FirstOrDefault().Key);
}

我事先不知道缓冲区需要多大，所以我无法 SetLength 调整新缓冲区的大小。有没有其他方法可以重用 Stream 而不必为每条消息实例化一个新 Stream ？如果我每秒发送数千条消息，这可能会导致一些内存压力，不是吗？

Answer 1

我在使用流、阅读器和网络时遇到了相关问题 - 并选择了一种稍微不同的方法。我研究了 BinaryReader、BinaryWriter 和 BitConverter 实现并编写了扩展方法以直接在底层 byte[] 缓冲区上读写数据。温和的 PITA，但我不再有流和读者或作家。

这里以int写扩展为例：

[System.Security.SecuritySafeCritical]
public unsafe static int Write( this byte[ ] array, int value, int offset = 0 )
{
  if ( offset + sizeof( int ) > array.Length ) throw new IndexOutOfRangeException( );
  fixed ( byte* b = array )
  {
    *( ( int* ) ( b + offset ) ) = value;
  }
  return sizeof( int );
}

return 可能看起来很傻，但是所有扩展方法 return 字节数我已经 "moved" 到字节数组中......所以我可以始终知道在哪里我在;伪流，如果你愿意的话。此外，编写代码并不总是知道它在写什么。每种简单类型都有相同的覆盖，一个用于字符串，一个用于 byte[].

我的更大的担忧是在客户端，我有一个更受限制的操作环境……并且我维护了一个长寿命的读取缓冲区。 UdpClient.Receive 方法为每次读取生成新的字节数组，这简直要了我的命。 GC 发疯了……这当然对 UDP 流式传输非常具有破坏性 :-) 所以，我找到了 Receive 和 ReceiveAsync 实现，并发现我可以控制底层 socked 需要的内容吃饱了又做了我自己的 RecieveBroadcastToBuffer 扩展方法：

const int MaxUdpSize = 0x0000ffff;
const int AnyPort = 0;
static EndPoint anyV4Endpoint = new IPEndPoint( IPAddress.Any, AnyPort );
static EndPoint anyV6Endpoint = new IPEndPoint( IPAddress.IPv6Any, AnyPort );

/// <summary>Receives a UDP datagram into the specified buffer at the specified offset</summary>
/// <returns>The length of the received data</returns>
public static int ReceiveBroadcastToBuffer( this UdpClient client, byte[ ] buffer, int offset = 0 )
{
  int received;
  var socket = client.Client;
  if ( socket.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork )
  {
    received = socket.ReceiveFrom( buffer, offset, MaxUdpSize, SocketFlags.None, ref anyV4Endpoint );
  }
  else
  {
    received = socket.ReceiveFrom( buffer, offset, MaxUdpSize, SocketFlags.None, ref anyV6Endpoint );
  }
  return received;
}

这几乎正是 UdpClient.Receive 所做的...除了我管理缓冲区。我发现 UdpClient 使用单个缓冲区来读取，而我只在发送端使用普通的 ol' Socket。

在 UDP 服务器中重用流

Reusing Streams in a UDP Server

c#

sockets

udp

memorystream

binarywriter