TcpClient性能 - 發送4個標量值比發送包含所有值的1字節數組慢得多

Question

我正在編寫一個應用程序，其中兩個應用程序（比如服務器和客戶端）通過localhost上的基於TCP的連接進行通信。

代碼對性能至關重要，所以我盡量優化。

以下代碼來自服務器應用程序。 要發送消息，我的天真方法是從TcpClient的流創建BinaryWriter，並通過BinaryWriter寫入消息的每個值。 所以我們假設消息由4個值組成; 一個長的，然后是一個bolean值，然后再多2個; 天真的做法是：

TcpClient client = ...;
var writer = new BinaryWriter(client.GetStream());

// The following takes ca. 0.55ms:

writer.Write((long)123);
writer.Write(true);
writer.Write((long)456);
writer.Write((long)2);

使用0.55ms的執行時間，這讓我感覺相當慢。 然后，我嘗試了以下代碼：

TcpClient client = ...;

 // The following takes ca. 0.15ms:

var b1 = BitConverter.GetBytes((long)123);
var b2 = BitConverter.GetBytes(true);
var b3 = BitConverter.GetBytes((long)456);
var b4 = BitConverter.GetBytes((long)2);

var result = new byte[b1.Length + b2.Length + b3.Length + b4.Length];
Array.Copy(b1, 0, result, 0, b1.Length);
Array.Copy(b2, 0, result, b1.Length, b2.Length);
Array.Copy(b3, 0, result, b1.Length + b2.Length, b3.Length);
Array.Copy(b4, 0, result, b1.Length + b2.Length + b3.Length, b4.Length);

client.GetStream().Write(result, 0, result.Length);

后者在大約0.15ms內運行，而第一種方法大約需要0.55ms，因此慢3-4倍。

我在想......為什么？ 更重要的是，盡可能快地編寫消息的最佳方式是什么（同時保持至少最低的代碼可讀性）？

我現在想到的唯一方法是創建一個類似於BinaryWriter的自定義類; 但是不是直接將每個值寫入流，而是緩沖一定數量的數據（比如10,000個字節等），並且只在內部緩沖區已滿時將其發送到流，或者明確表示某些.Flush（）方法。被叫（例如，當寫完消息時）。

這應該有用，但是我想知道我是否過於復雜化，並且有一種更簡單的方法來實現良好的性能？ 如果這確實是最好的方法 - 任何建議理想情況下內部緩沖區應該有多大？ 將它與Winsock的發送和接收緩沖區對齊是否有意義，或者最好使它盡可能大（或者說在合理的內存限制下如此大）？

謝謝！

Answer 1

第一個代碼執行四個阻止網絡IO操作，而第二個代碼只執行一個。 通常，大多數類型的IO操作都會產生相當大的開銷，因此您可能希望避免小的寫入/讀取和批處理。

您應始終序列化您的數據，如果可行，則將其批量處理為單個消息。 這樣您就可以避免盡可能多的IO開銷。

Answer 2

可能問題更多的是關於進程間通信（IPC）而不是TCP協議。 IPC有多種選擇（請參閱Microsoft Dev Center上的“ 進程間通信”頁面）。 首先，您需要定義系統要求（系統應如何執行/擴展），而不是選擇使用性能指標在您的特定方案中最佳選擇的最簡單選項。

Joe Duffy撰寫的Performance Culture文章的相關摘錄：

體面的工程師直覺。 好的工程師測量。 偉大的工程師做到了。

雖然衡量什么？

我將指標分為兩個不同的類別：

• 消費指標。 這些直接測量運行測試所消耗的資源。
• 觀察指標。 它們使用系統“外部”的度量來衡量運行測試的結果。

消耗度量的示例是硬件性能計數器，諸如退出的指令，數據高速緩存未命中，指令高速緩存未命中，TLB未命中和/或上下文切換。 軟件性能計數器也是很好的候選者，例如I / O數量，分配（和收集）的內存，中斷和/或系統調用的數量。 觀察指標的示例包括由雲提供商計費的運行時間和運行測試的成本。 由於各種原因，兩者顯然都很重要。

對於TCP，當你可以一次寫入數據時，我沒有看到將數據寫成小塊的重點。 您可以使用BufferedStream來裝飾TCP客戶端流實例並使用相同的BinaryWriter 。 只是確保不要以強制BufferedStream嘗試將內部緩沖區寫回流的方式混合讀取和寫入，因為NetworkStream不支持該操作。 請參閱使用TCP時發送1個大塊或許多小塊是否更好？ 為什么BufferedStream.Write會拋出“此流不支持搜索操作”？ 關於StackOverflow的討論。

有關更多信息，請查看命名管道示例 ， C＃套接字與管道 ， C＃中的IPC機制 - 用法和最佳實踐 ， 何時使用.NET BufferedStream類？ 什么時候優化過早？ 關於StackOverflow的討論。