堆栈内存溢出
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异步使用NamedPipeServerStream和NamedPipeClientStream

[英]Using NamedPipeServerStream and NamedPipeClientStream asynchronously

 原文  2018-01-02 10:36:34  8   2    c#/ .net/ named-pipes

问题描述

我对服务器/客户端架构有以下要求：

  1. 编写异步工作的服务器/客户端。

  2. 通信需要是双工的，即两端的读写。

  3. 多个客户端可以在任何给定时间连接到服务器。

  4. 服务器/客户端应该等到它们可用并最终建立连接。

  5. 一旦客户端连接，它应该写入流。

  6. 然后服务器应该从流中读取并将响应写回客户端。

  7. 最后，客户端应该阅读响应并且通信应该结束。

因此，考虑到以下要求，我编写了以下代码，但我不太确定它，因为管道的文档有点缺乏，遗憾的是代码似乎无法正常工作，它挂起在某一点上。 

namespace PipesAsyncAwait471
{
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.IO.Pipes;
    using System.Linq;
    using System.Threading.Tasks;

    internal class Program
    {
        private static async Task Main()
        {
            List<Task> tasks = new List<Task> {
                HandleRequestAsync(),
            };

            tasks.AddRange(Enumerable.Range(0, 10).Select(i => SendRequestAsync(i, 0, 5)));

            await Task.WhenAll(tasks);
        }

        private static async Task HandleRequestAsync()
        {
            using (NamedPipeServerStream server = new NamedPipeServerStream("MyPipe",
                                                                            PipeDirection.InOut,
                                                                            NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances,
                                                                            PipeTransmissionMode.Message,
                                                                            PipeOptions.Asynchronous))
            {
                Console.WriteLine("Waiting...");

                await server.WaitForConnectionAsync().ConfigureAwait(false);

                if (server.IsConnected)
                {
                    Console.WriteLine("Connected");

                    if (server.CanRead) {
                        // Read something...
                    }

                    if (server.CanWrite) {
                        // Write something... 

                        await server.FlushAsync().ConfigureAwait(false);

                        server.WaitForPipeDrain();
                    }

                    server.Disconnect();

                    await HandleRequestAsync().ConfigureAwait(false);
                }
            }
        }

        private static async Task SendRequestAsync(int index, int counter, int max)
        {
            using (NamedPipeClientStream client = new NamedPipeClientStream(".", "MyPipe", PipeDirection.InOut, PipeOptions.Asynchronous))
            {
                await client.ConnectAsync().ConfigureAwait(false);

                if (client.IsConnected)
                {
                    Console.WriteLine($"Index: {index} Counter: {counter}");

                    if (client.CanWrite) {
                        // Write something...

                        await client.FlushAsync().ConfigureAwait(false);

                        client.WaitForPipeDrain();
                    }

                    if (client.CanRead) {
                        // Read something...
                    }
                }

                if (counter <= max) {
                    await SendRequestAsync(index, ++counter, max).ConfigureAwait(false);
                }
                else {
                    Console.WriteLine($"{index} Done!");
                }
            }
        }
    }
}

假设：

我期望它工作的方式是我调用SendRequestAsync同时执行时所做的所有请求，其中每个请求然后发出额外的请求，直到达到6 ，最后，它应该打印“完成！”。

备注：

  1. 我在.NET Framework 4.7.1和.NET Core 2.0上测试了它，我得到了相同的结果。

  2. 客户端和服务器之间的通信 始终是本地的机器，其中客户端是Web应用程序，可以排队某些工作，如启动第三方进程，服务器将作为Windows服务部署在与Web服务器相同的计算机上这些客户端部署在。

2 个解决方案

解决方案1
 2 已采纳  2018-01-03 01:24:44

断开连接时，由于管道损坏， WaitForPipeDrain()可能会抛出IOException 。

如果在您的服务器Task发生这种情况，那么它将永远不会侦听下一个连接，并且所有剩余的客户端连接都会挂起在ConnectAsync() 。

如果在其中一个客户端任务中发生这种情况，则它将不会继续递归并递增该索引的计数器。

如果在try / catch包装对WaitForPipeDrain()的调用，程序将继续运行，因为函数HandleRequestAsync()是无限递归的。

简而言之，为了让这个工作：

  1. 从WaitForPipeDrain()处理IOException
  2. HandleRequestAsync()必须在某个时候完成。

解决方案2
 1  2018-01-03 09:01:02

以下是一些迭代后的完整代码： 

namespace PipesAsyncAwait471
{
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.IO;
    using System.IO.Pipes;
    using System.Linq;
    using System.Threading.Tasks;

    internal class Program
    {
        private const int MAX_REQUESTS = 1000;

        private static void Main()
        {
            var tasks = new List<Task> {
                //Task.Run(() => HandleRequest(0))
                HandleRequestAsync(0)
            };

            tasks.AddRange(Enumerable.Range(0, MAX_REQUESTS).Select(i => Task.Factory.StartNew(() => SendRequest(i), TaskCreationOptions.LongRunning)));

            Task.WhenAll(tasks);

            Console.ReadKey();
        }

        private static void HandleRequest(int counter)
        {
            try {
                var server = new NamedPipeServerStream("MyPipe",
                                                    PipeDirection.InOut,
                                                    NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances,
                                                    PipeTransmissionMode.Message,
                                                    PipeOptions.Asynchronous);

                Console.WriteLine($"Waiting a client... {counter}");

                server.BeginWaitForConnection(WaitForConnectionCallback, server);
            }
            catch (Exception ex) {
                Console.WriteLine(ex);
            }

            void WaitForConnectionCallback(IAsyncResult result)
            {
                var server = (NamedPipeServerStream)result.AsyncState;

                int index = -1;

                try {
                    server.EndWaitForConnection(result);

                    HandleRequest(++counter);

                    if (server.IsConnected) {
                        var request = new byte[4];
                        server.BeginRead(request, 0, request.Length, ReadCallback, server);
                        index = BitConverter.ToInt32(request, 0);
                        Console.WriteLine($"{index} Request.");

                        var response = BitConverter.GetBytes(index);
                        server.BeginWrite(response, 0, response.Length, WriteCallback, server);
                        server.Flush();
                        server.WaitForPipeDrain();
                        Console.WriteLine($"{index} Pong.");

                        server.Disconnect();
                        Console.WriteLine($"{index} Disconnected.");
                    }
                }
                catch (IOException ex) {
                    Console.WriteLine($"{index}\n\t{ex}");
                }
                finally {
                    server.Dispose();
                }
            }

            void ReadCallback(IAsyncResult result) 
            {
                var server = (NamedPipeServerStream)result.AsyncState;

                try {
                    server.EndRead(result);
                }
                catch (IOException ex) {
                    Console.WriteLine(ex);
                }
            }

            void WriteCallback(IAsyncResult result) 
            {
                var server = (NamedPipeServerStream)result.AsyncState;

                try {
                    server.EndWrite(result);
                }
                catch (IOException ex) {
                    Console.WriteLine(ex);
                }
            }
        }

        private static async Task HandleRequestAsync(int counter)
        {
            NamedPipeServerStream server = null;

            int index = -1;

            try {
                server = new NamedPipeServerStream("MyPipe",
                                                PipeDirection.InOut,
                                                NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances,
                                                PipeTransmissionMode.Message,
                                                PipeOptions.Asynchronous);

                Console.WriteLine($"Waiting a client... {counter}");

                await server.WaitForConnectionAsync()
                            .ContinueWith(async t => await HandleRequestAsync(++counter).ConfigureAwait(false))
                            .ConfigureAwait(false);

                if (server.IsConnected) {
                    var request = new byte[4];
                    await server.ReadAsync(request, 0, request.Length).ConfigureAwait(false);
                    index = BitConverter.ToInt32(request, 0);
                    Console.WriteLine($"{index} Request.");

                    var response = BitConverter.GetBytes(index);
                    await server.WriteAsync(response, 0, response.Length).ConfigureAwait(false);
                    await server.FlushAsync().ConfigureAwait(false);
                    server.WaitForPipeDrain();
                    Console.WriteLine($"{index} Pong.");

                    server.Disconnect();
                    Console.WriteLine($"{index} Disconnected.");
                }
            }
            catch (IOException ex) {
                Console.WriteLine($"{index}\n\t{ex}");
            }
            finally {
                server?.Dispose();
            }
        }

        private static void SendRequest(int index)
        {
            NamedPipeClientStream client = null;

            try {
                client = new NamedPipeClientStream(".", "MyPipe", PipeDirection.InOut, PipeOptions.None);

                client.Connect();

                var request = BitConverter.GetBytes(index);
                client.Write(request, 0, request.Length);
                client.Flush();
                client.WaitForPipeDrain();
                Console.WriteLine($"{index} Ping.");

                var response = new byte[4];
                client.Read(response, 0, response.Length);
                index = BitConverter.ToInt32(response, 0);
                Console.WriteLine($"{index} Response.");
            }
            catch (Exception ex) {
                Console.WriteLine($"{index}\n\t{ex}");
            }
            finally {
                client?.Dispose();
            }
        }
    }
}

您可以对消息进行排序并观察以下内容：

  1. 连接正确打开和关闭。

  2. 正确发送和接收数据。

  3. 最后，服务器仍在等待进一步的连接。

更新：

  1. 将PipeOptions.Asynchronous更改为PipeOptions.None否则它似乎在请求的持续时间内挂起，然后立即处理它们。

    PipeOptions.Asynchronous只是导致与PipeOptions.None不同的执行顺序，并且在代码中暴露了竞争条件/死锁。 如果你使用任务管理器，你可以看到它的效果，例如，监视你的进程的线程数...你应该看到它以每秒appx 1线程的速率爬升，直到它达到大约100个线程（可能是110左右），此时您的代码将运行完成。 或者如果您在开头添加ThreadPool.SetMinThreads（200,200）。 您的代码有一个问题，如果发生错误的排序（并且通过使用异步更有可能），您创建一个循环，直到有足够的线程运行您的主方法已排队的所有并发ConnectAsyncs时，它不能满足，这不是真正的异步，而只是创建一个工作项来调用同步Connect方法（这是不幸的，这是像这样的问题，我敦促人们不要暴露异步API，只是简单地将工作项排队到呼叫同步方法）。 来源 。

  2. 修改并简化了示例：

    1. 有没有真正的异步Connect方式为管道， ConnectAsync使用Task.Factory.StartNew幕后，所以你还不如用Connect ，然后通过该方法（ SendRequest在我们的例子）调用同步Connect版本Task.Factory.StartNew 。

    2. 服务器现在是完全异步的，据我所知，它没有任何问题。

    3. 为服务器添加了两个使用回调的实现，另一个实现了async / await功能，因为我找不到这两个的好例子。

我希望它有所帮助。

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