Socket服务器整体架构概述

 

Socket服务器主要用于提供高效、稳定的数据处理、消息转发等服务，它直接决定了前台应用程序的性能。我们先从整体上认识一下Socket服务器，Socket服务器从架构上一般分为：网络层、业务逻辑层、会话层、数据访问层，如图：

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(一) 网络层

网络层主要用于侦听socket连接、创建socket、接受消息、发送消息、关闭连接。作为socket通信服务器，网络层的性能相当重要，所以我们在设计网络层时，要着重在以下几方面获得突破：最大连接数、最大并发数、秒处理消息数。如何突破呢？下面我为大家介绍几种网络层常用到的一些技术和技巧（具体实现，我将在博文中逐一具体阐述）：

 

1）Buffer管理

       每一个SocketAsyncEventArgs对象（以下简称SAEA）在内存中都有其对应的缓存空间，如果不对这些缓存空间进行同一管理，当SAEA对象逐渐增多时，这些SAEA对象的缓存空间会越来越大，它们在系统内存中不是连续的，造成很多内存碎片，而且这些缓存不能重复利用，当创建、销毁SAEA对象时，造成CPU很多额外消耗，影响服务器性能。面对这问题如何解决呢？用Buffer池管理！

 

2）双工通信

       Socket服务器提高通信效率是一个永恒的话题，提高通信效率有很多种方法，双工通信就是其中之一。一个SAEA对象在同一时刻只能用来接收数据或发送数据，有人想，如果一个SAEA对象在同一时刻既能发送数据又能接受数据，那肯定会提高socket通信效率。恩，很有想法！可是你能让你的头在同一时刻既往左转又往右转吗？答案是不行的，那如何实现双工通信呢？既然一个SAEA对象在同一时刻只能做一件事，那我自定义DuplexSAEA对象，在该对象中封装两个SAEA，一个用于接受，一个用于发送，问题不就解决了吗。

 

3）poolOfAcceptEventArgs

       poolOfAcceptEventArgs是个什么东西？它不是个东西，是一个容器，一个容纳AcceptSAEA对象的容器。给你两个socket服务器，你能很快判别两个服务器性能的优异吗？很简单，你瞬间向一台服务器打入5、6万的连接，看看会不会都连上，如果都连上，说明这台socket服务器的并发处理连接的能力还是不错的。那如何提高socket服务器的并发连接能力呢？答案：poolOfAcceptEventArgs！

 

4）消息队列调度器

       消息队列调度器主要分为两种：接受消息队列、发送消息队列。为什么要用消息队列呢？主要是提高socket服务器的吞吐量。首先我们定义一个队列Queue，然后编写N个调度器，不断从队列中调度消息，接受队列调度器用于将消息抛至业务逻辑层处理，发送队列调度器用于调用网络层发送消息接口，向指定端口发送数据。

 

5）心跳扫描

       有一个困惑：客户端连接socket服务器，连接没有断开，但客户端挂了，这样这条连接在socket服务器中就成了钉子户，落地生根不走了！一个钉子户还可以忍受，千千万万个呢？那就崩溃了！怎样解决这个问题呢？定时扫描每条连接，如果该条连接在超时时间内没有IO响应，则关闭它。

 

6）粘包

       服务器在接受消息包时，如果两个数据包同时被你服务器收了怎么办？你会把他当成一个数据包吗？如果一个数据包断了，分成两次被你服务器收了，你会把他们拼接起来吗？这些就是粘包了，怎么解决？正则表达式扫描！

 

7）多线程编程

       Socket服务器的编程就是多线程编程，面对多线程，线程间怎样同步、怎样避免死锁？多线程访问公共资源如何处理，在下面的博文中，我将会为大家具体阐述。

 

(二) 业务逻辑层

　　网络层将解包后的消息包抛至业务逻辑层，业务逻辑层收到消息包后，解析消息类型，然后转入相应的处理流程处理。

　　网络层应提供发送消息的接口供业务逻辑层调用，因为网络层不会主动发送消息，发送消息的操作是由业务逻辑层来控制的，所以业务逻辑层应根据具体的业务应用，封装不同功能的发送消息的方法。

 

(三) 会话层

　　会话层主要用于记录在线用户信息，该层隶属于业务逻辑层。既然隶属于业务逻辑层，那为什么还要独立出来呢？这主要为以后分布式开发拓展用，试想，一台服务器最大能支持多少人同时在线？中国有多少人？如果1亿人同时在线，你一台服务器能支持得了吗？答案肯定是否定的，所以要分布式开发。分布式开发涉及到用户信息同步的问题，所以会话层就要独立出来了。

 

(四) 数据访问层

　　数据库执行效率是整个socket服务器的瓶颈？为什么呢？举个例子：假设我们的socket服务器的秒处理消息的条数为3000，每处理一条消息都会保存历史记录，那么，如果数据访问层不想拖网络层的后腿，那么他的执行sql语句的效率也必须达到每秒3000！如果socket服务器和数据库服务器部署在同一网段上，这个速度是没有问题的，但如果数据库服务器部署在外网呢？你的sql语句的执行效率能达到那么高吗？很困难！

　　再思考一个问题：如果网络层执行线程和数据库执行线程是同一个线程，那么网络层的处理必须等待数据库执行完毕后，才能进行！如果数据库执行效率比较慢，那对整个socket服务器将是一个毁灭性的打击。

　　那么怎样将数据访问层与网络层分离，让他们互不影响？如何提高数据库执行效率，让网络层的处理速度和数据访问层的处理速度达到一个平衡？答案：连接池+sql调度器+主从数据库。

 

Socket服务器的整体架构就为大家介绍到这里，下面我将会为大家具体阐述各个技术的实现。

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