高性能TCP&UDP通信框架HP-Socket v3.2.2发布

HP-Socket 是一套通用的高性能 TCP/UDP 通信框架,包含服务端组件、客户端组件和 Agent 组件,广泛适用于各种不同应用场景的 TCP/UDP 通信系统,提供 C/C++、C#、Delphi、E(易语言)、Java、Python 等编程语言接口。HP-Socket 对通信层实现完全封装,应用程序不必关注通信层的任何细节;HP-Socket 提供基于事件通知模型的 API 接口,能非常简单高效地整合到新旧应用程序中。

为了让使用者能方便快速地学习和使用 HP-Socket,迅速掌握框架的设计思想和使用方法,特此精心制作了大量 Demo 示例(如:PUSH 模型示例、PULL 模型示例、性能测试示例以及其它编程语言示例)。HP-Socket 目前运行在 Windows 平台,将来会实现跨平台支持。

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通用性

  • HP-Socket 的唯一职责就是接收和发送字节流,不参与应用程序的协议解析等工作。
  • HP-Socket 与应用程序通过接口进行交互,并完全解耦。任何应用只要实现了 HP-Socket 的接口规范都可以无缝整合 HP-Socket。

易用性

易用性对所有通用框架都是至关重要的,如果太难用还不如自己重头写一个来得方便。因此,HP-Socket 的接口设计得非常简单和统一。

HP-Socket 完全封装了所有底层通信细节,应用程序不必也不能干预底层通信操作。通信连接被抽象为 Connection ID,Connection ID 作为连接的唯一标识提供给应用程序来处理不同的连接。

高性能

HP-Socket 作为底层的通用框架,性能是关键指标,绝对不能成为系统的瓶颈。HP-Socket 在设计上充分考虑性能、使用场景、复杂性和易用性等因素,作出以下几点设计决策:

  • Client 组件:基于 Event Select 通信模型,在单独线程中执行通信操作,避免与主线程或其他线程相互干扰。每个组件对象管理一个 Socket 连接。
  • Server 组件:基于 IOCP 通信模型,并结合缓存池、私有堆(Private Heap)等技术,支持超大规模连接,在高并发场景下实现高效内存管理。
  • Agent 组件:对于代理服务器或中转服务器等应用场景,服务器自身也作为客户端向其它服务器发起大规模连接,一个 Agent 组件对象同时可管理多个 Socket 连接;Agent 组件与 Server 组件采用相同的技术架构,可以用作代理服务器或中转服务器的客户端部件。

伸缩性

应用程序能够根据不同的容量要求、通信规模和资源状况等现实场景调整 HP-Socket 的各项性能参数(如:工作线程的数量、缓存池的大小、发送模式和接收模式等),优化资源配置,在满足应用需求的同时不必过度浪费资源。

(项目主页:点击这里,下载地址:点击这里)


*** v3.2.2 更新 ***

 > 增加若干帮助方法:

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  1. 批量发送方法 SendPackets()
    Txt代码
    1. 1) IClient/IServer/IAgent 增加方法 SendPackets(dwConnID, pBuffers[], iBufferCount)
    2. 2) 对于 TCP 组件 – 顺序发送所有数据包
    3. 3) 对于 UDP 组件 – 把所有数据包组合成一个数据包发送(总长度不能大于 UDP 包最大长度)
  2. 小文件发送方法 SendSmallFile()
    Txt代码
    1. 1) ITcpClient/ITcpServer/ITcpAgent 增加方法 SendSmallFile(lpszFileName, pHead, pTail)
    2. 2) 通过 pHead 和 pTail 参数,可以分别在文件数据的头部和尾部加入自定义数据
    3. 3) SendSmallFile() 只能发送 4096 KB 以内大小的文件
  3. HPSocket.dll 和 HPSocket4C.dll 增加以下导出方法
    Txt代码
    1. 1) SYS_WSAGetLastError():调用系统的 WSAGetLastError()
    2. 2) SYS_SetSocketOption():调用系统的 setsockopt()
    3. 3) SYS_GetSocketOption():调用系统的 getsockopt()
    4. 4) SYS_IoctlSocket()    :调用系统的 ioctlsocket()
    5. 5) SYS_WSAIoctl()   :调用系统的 WSAIoctl()

> 升级说明:

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  1. 使用 HP-Socket v3.2.1 及以前版本的应用程序可以安全升级到 HP-Socket v3.2.2

*** v3.2.1 更新 ***

 > 增加 TcpAgent / TcpPullAgent 通信组件:

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  1. 对于代理服务器或中转服务器等应用场景,服务器自身也作为客户端向其它服务器发起大规模连接
  2. TcpClient / TcpPullClient 基于 Event Select 通信模型,每个组件对象管理一个 Socket,并开启一个线程,不适合上述应用场景
  3. TcpAgent / TcpPullAgent 基于 IOCP 通信模型,一个组件对象管理多个 Socket,适合用作代理服务器或中转服务器的客户端通信组件
  4. TcpAgent / TcpPullAgent 的使用方式依然简单,提供以下接口方法:
    Cpp代码
    1. /* 1) 通知接口方法 */
    2. OnPrepareConnect(CONNID dwConnID, SOCKET socket)
    3. OnConnect(CONNID dwConnID)
    4. OnSend(CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength)
    5. OnReceive(CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength)  //(Push 模型)
    6. OnReceive(CONNID dwConnID, int iLength)             //(Pull 模型)
    7. OnClose(CONNID dwConnID)
    8. OnError(CONNID dwConnID, EnSocketOperation enOperation, int iErrorCode)
    9. OnAgentShutdown()
    10. /* 2) 主要操作方法 */
    11. Start(LPCTSTR pszBindAddress = nullptr, BOOL bAsyncConnect = TRUE)
    12. Stop()
    13. Connect(LPCTSTR pszRemoteAddress, USHORT usPort, CONNID* pdwConnID = nullptr)
    14. Send(CONNID dwConnID, const BYTE* pBuffer, int iLength)
    15. Disconnect(CONNID dwConnID, BOOL bForce = TRUE)
    16. Fetch(CONNID dwConnID, BYTE* pData, int iLength)    //(Pull 模型)
  5. 增加 TcpAgent / TcpPullAgent 使用示例:Agent-PFM / Agent-Pull / Agent-4C
  6. 增加 TcpAgent + TcpServer 实现的 HTTP 代理服务器示例:HttpProxy

> 增加 HPSocket for Java SDK:

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  1. 提供 Java 开发包:hpsocket-3.2.1.jar(通过 JNA 实现,目前只支持 Windows 平台)
  2. 运行环境:JDK 1.6+,JVM 运行在 server 模式(”java -server”,在 client 模式下性能受影响)
  3. MBCS 和 Unicode 版本分布位于包 org.jessma.hpsocket.mbcs 和 org.jessma.hpsocket.unicode
  4. HPSocket for Java SDK 提供以下通信组件:
    Html代码
    1. 1) TcpServer:TCP 通信服务端组件,支持 PUSH/PULL 模型
    2. 2) TcpClient:TCP 通信客户端组件,支持 PUSH/PULL 模型
    3. 3) TcpAgent :TCP 通信 Agent 组件,支持 PUSH/PULL 模型
    4. 4) UdpServer:UDP 通信服务端组件,支持 PUSH 模型
    5. 5) UdpClient:UDP 通信客户端组件,支持 PUSH 模型
  5. HPSocket4J 的使用方法(以 TcpAgent 为例):
    Java代码
    1. /* 0: 应用程序加入 hpsocket-3.2.1.jar 和 jna-4.1.0.jar */
    2. /* 1: 创建通信组件对象 */
    3. TcpAgent agent = TcpAgent.create(Mode.PUSH);
    4. /* 2: 设置回调函数对象 */
    5. // (可选)
    6. agent.setCallBackOnPrepareConnect(new OnPrepareConnectImpl());
    7. // (可选)
    8. agent.setCallBackOnConnect(new OnConnectImpl());
    9. // (必须)PUSH 模型需要设置 OnReceive 回调函数对象
    10. agent.setCallBackOnReceive(new OnReceiveImpl());
    11. // (必须)PULL 模型需要设置 OnPullReceive 回调函数对象
    12. // agent.setCallBackOnPullReceive(new OnPullReceiveImpl());
    13. // (可选)
    14. agent.setCallBackOnSend(new OnSendImpl());
    15. // (必须)
    16. agent.setCallBackOnClose(new OnCloseImpl());
    17. // (必须)
    18. agent.setCallBackOnError(new OnErrorImpl());
    19. // (可选)
    20. agent.setCallBackOnAgentShutdown(new OnAgentShutdownImpl());
    21. /* 3:启动通信组件 */
    22. agent.start(“127.0.0.1”, false);
    23. /* 4:连接服务器 */
    24. agent.connect(“localhost”, (short)5555, pdwConnID);
    25. /* 5:处理通信数据 */
    26. // 响应 OnReceive / OnPullReceive 事件接收数据
    27. // 使用 agent.send(dwConnID, data, data.length) 发送数据
    28. /* 6:关闭通信组件 */
    29. agent.stop();
    30. /* 7:销毁通信组件 */
    31. TcpAgent.destroy(agent);
  6. 增加示例工程 TestEcho-4J,展示 HPSocket4J 的使用方法(包括 PULL 模型示例和性能测试示例)

> 优化数据收发策略:

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  1. Server 和 Agent 组件提供以下三种数据发送策略
    Html代码
    1. 1)PACK – 打包模式(默认):尽量把多个发送操作的数据组合在一起,增加传输效率
    2. 2)SAFE – 安全模式     :尽量把多个发送操作的数据组合在一起,控制传输速度,避免缓冲区溢出
    3. 3)DIRECT – 直接模式   :对每一个发送操作都直接投递,适用于负载不高但要求实时性较高的场合
  2. Server 和 Agent 组件提供以下两种数据接收策略
    Html代码
    1. 1)SERIAL – 串行模式(默认):顺序触发同一连接的 OnReceive 和 OnClose/OnError 事件
    2. 2)PARALLEL – 并行模式:在不同的通信线程中同时触发同一连接的 OnReceive 和 OnClose/OnError 事件

*** v3.1.3 更新 ***

 > 增加其它语言 Demo:

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  1. C#
  2. Delphi
  3. E 语言

> Bug Fix:

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  1. 修复 IP 地址判断错误 Bug
    Plain代码
    1. 1) 客户端连接服务器时,如果服务器 IP 地址满位(12个数字:‘AAA.BBB.CCC.DDD’),IP 地址解析错误
    2. 2) 影响组件:所有 TCP/UDP 客户端组件
    3. 3) 影响版本:v3.1.2 及之前所有版本
  2. 修复域名或主机名的 IP 地址解析错误 Bug
    Plain代码
    1. 1) 客户端组件通过域名或主机名连接服务器时,可能会解析到错误的 IP 地址
    2. 2) 影响组件:所有 TCP/UDP 客户端组件
    3. 3) 影响版本:v3.1.2 及之前所有版本

*** v3.1.2 更新 ***

 > 修改 Server 组件的 OnClose() / OnError() 事件的触发规则:

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  1. 以前版本的 TCP/UDP Server 组件中,当关闭一个连接时可能会同时触发一个 OnClose() 事件和若干个 OnError() 事件
  2. 由于存在上述可能性,所以应用程序需要对 OnClose() / OnError() 的处理事件代码段进行同步
  3. 从 v3.1.2 开始,当多个 OnClose() / OnError() 事件同时发生时,组件只会向应用程序通知第一个事件,后续事件则忽略
  4. 因此,应用程序在处理 OnClose() / OnError() 事件时不必处理同步,减少了出错的可能和编写同步及检测代码的负担
  5. 示例代码
    Cpp代码
    1. /* 示例代码一:*/
    2. /*—————————————————————————-*/
    3. ISocketListener::EnHandleResult CServerDlg::OnClose(CONNID dwConnID)
    4. {
    5.     // 以前版本:有可能存在并发的 OnClose()/OnError(),要把代码放在临界区中并检测返回值
    6.     CCriSecLock locallock(m_csPkgInfo); // <– 临界区
    7.     PVOID pInfo = nullptr;
    8.     // <– 检测返回值
    9.     if(m_Server->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo) && pInfo != nullptr)
    10.     {
    11.         m_Server->SetConnectionExtra(dwConnID, nullptr);
    12.         delete pInfo;
    13.     }
    14. }
    15. /* 示例代码二:*/
    16. /*—————————————————————————-*/
    17. ISocketListener::EnHandleResult CServerDlg::OnClose(CONNID dwConnID)
    18. {
    19.     // v3.1.2 版本:只会接收到一个 OnClose()/OnError() 事件,能安全地移除临界区代码和检测代码
    20.     PVOID pInfo = nullptr;
    21.     m_Server->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo);
    22.     ASSERT(pInfo != nullptr);
    23.     delete pInfo;
    24. }

*** v3.1.1 更新 ***

 > 增加导出纯 C 函数的动态链接库 HPSocket4C.dll:

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  1. 增加代码文件 HPSocket4C.h 和 HPSocket4C.cpp,用于创建 HPSocket4C.dll
  2. 导出纯 C 函数,让其它语言(如:C/C#/Delphi 等)能方便地使用 HPSocket
  3. HPSocket4C.dll 使用方法
    Plain代码
    1. 方法一:
    2. ——————————————————————————
    3. (0) (C/C++ 程序)包含 HPSocket4C.h 头文件
    4. (1) 调用 ::Create_HP_XxxListener() 函数创建监听器对象
    5. (2) 调用 ::Create_HP_Xxx(pListener) 函数创建 HPSocket 对象
    6. (3) 调用 ::HP_Set_FN_Xxx_OnYyy(pListener, …) 函数设置监听器的回调函数
    7. (4) 调用相关导出函数操作 HPSocket 对象
    8. (5) …… ……
    9. (6) 调用 ::Destroy_HP_Xxx(pSocket) 函数销毁 HPSocket 对象
    10. (7) 调用 ::Destroy_HP_XxxListener(pListener) 函数销毁监听器对象
    11. 方法二:
    12. ——————————————————————————
    13. (1) 应用程序把需要用到的导出函数封装到特定语言的包装类中
    14. (2) 通过包装类封装后,以面向对象的方式使用 HPSocket
  4. 动态链接库发行版本
    Plain代码
    1. (1) x86/HPSocket4C.dll      – (32位/MBCS/Release)
    2. (2) x86/HPSocket4C_D.dll    – (32位/MBCS/DeBug)
    3. (3) x86/HPSocket4C_U.dll    – (32位/UNICODE/Release)
    4. (4) x86/HPSocket4C_UD.dll   – (32位/UNICODE/DeBug)
    5. (5) x64/HPSocket4C.dll      – (64位/MBCS/Release)
    6. (6) x64/HPSocket4C_D.dll    – (64位/MBCS/DeBug)
    7. (7) x64/HPSocket4C_U.dll    – (64位/UNICODE/Release)
    8. (8) x64/HPSocket4C_UD.dll   – (64位/UNICODE/DeBug)

> 全面启用 Buffer Pool 缓存机制:

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  1. Common/Src 增加代码文件 bufferpool.h 和 bufferpool.cpp,实现 Buffer Pool 缓存机制
  2. 通过 Buffer Pool 缓存机制提升内存使用效率,减少动态内存分配和释放操作,避免内存空洞
  3. ICTcpClient 用 CItemPool 和 TItemList 实现发送缓冲区
  4. CUdpClient 用 CItemPool 和 TItemList 实现发送缓冲区
  5. CTcpPullClient 用 CItemPool 和 TItemList 实现发送缓冲区和 PULL 缓冲区
  6. CTcpPullServer 用 CBufferPool 和 TBuffer 实现 PULL 缓冲区

*** v3.0.2 更新 ***

> 把 HP-Socket 编译为动态链接库:

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  1. 应用程序可以通过导入源代码或动态链接库方式使用 HP-Socket
  2. 动态链接库使用方法
    Plain代码
    1. 方法一:
    2. ——————————————————————————
    3. (0) 应用程序包含 SocketInterface.h 和 HPSocket.h 头文件
    4. (1) 调用 HP_Create_Xxx() 函数创建 HPSocket 对象
    5. (2) 使用完毕后调用 HP_Destroy_Xxx() 函数销毁 HPSocket 对象
    6. 方法二:
    7. ——————————————————————————
    8. (0) 应用程序包含 SocketInterface.h 和 HPSocket.h 头文件
    9. (1) 创建 CXxxWrapper 包装器,通过包装器智能指针使用 HPSocket 对象
  3. 动态链接库发行版本
    Plain代码
    1. (1) x86/HPSocket.dll      – (32位/MBCS/Release)
    2. (2) x86/HPSocket_D.dll    – (32位/MBCS/DeBug)
    3. (3) x86/HPSocket_U.dll    – (32位/UNICODE/Release)
    4. (4) x86/HPSocket_UD.dll   – (32位/UNICODE/DeBug)
    5. (5) x64/HPSocket.dll      – (64位/MBCS/Release)
    6. (6) x64/HPSocket_D.dll    – (64位/MBCS/DeBug)
    7. (7) x64/HPSocket_U.dll    – (64位/UNICODE/Release)
    8. (8) x64/HPSocket_UD.dll   – (64位/UNICODE/DeBug)

*** v3.0.1 更新 ***

> 新增 UDP 通信组件:

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  1. 新增两个 UDP 通信组件:CUdpServer 为服务端组件,CUdpClient 为客户端组件
  2. 服务端组件 CUdpServer 采用 IOCP 通信模型
  3. 客户端组件 CUdpClient 采用 Event Select 通信模型
  4. UDP 通信组件的接口与原 TCP 通信组件一致,简单实用
  5. UDP 通信组件内置通信线路自动监测机制
  6. 新增 UDP 通信组件示例工程 TestEcho-UDP

> 代码重构与优化:

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  1. 规范所有接口、类以及代码文件的命名
  2. 重构和优化了大量组件代码
  3. 服务端组件加入读写锁机制,有效平衡处理性能与安全性
  4. 服务端组件的 Socket 对象缓存列表设置了锁定时间,提高访问的安全性

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