Hp-Socket高性能网络库介绍零--整体结构

江飞章

2023-12-01

一、Hp-socket组件介绍

HP-Socket 是一套通用的高性能 TCP/UDP/HTTP 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/HTTP 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。

总之HPSocket应用非常简单，性能非常强大，现在最新版本v5.8.1

github地址：https://github.com/ldcsaa/HP-Socket

二、Hp-socket组件源码目录结构介绍

下载zip包解压后，目录如下：

—DOC：目录下是官方提供的文档，包括Development Guide

—DotNet:.net项目的开发步骤，可以直接通过nuget部署HPsocket.net

—Linux：Linux的工程，包括android build

—MacOS:mac环境的开发步骤

—Windows：Windows的工程，最常用的开发环境

--Bin：编译好的dll和lib

--Demo：官方提供的使用示例，包括PUSH模型示例、 PULL模型示例、 PACK模型示例、性能测试示例以及其它编程语言示例

--Project：项目的VS工程

--Include：使用HP-Socket库需要的头文件

--Src是核心功能源代码，Project只是工程，源代码在这里

--Common是通用功能源代码

--Other Languages 其他语言项目地址

目前支持Windows & Linux平台

三、TCP网络通信程序

一般在网络通信程序中，不得不提的就是Tcp，TCP属于传输层协议，使用范围非常广。

定义：传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

3.1TCP网络通信程序中需要考虑的问题

一般tcp形式网络通信程序中都会有以下问题需要考虑：

1.收发缓冲区的设计

2.阻塞、非阻塞socket的选取

3.select/IOCP完成端口模型(win)

4.断包，粘包处理

5.心跳包设计

6.客户端短信重连

7.清除无效的死链

8.shutdown和优雅关闭

9.等等。。。

本篇我们主要讨论问题4断包、粘包在hp-socket中的处理过程。

3.2hp-socket接收模型的选取

3.2.1 为什么会断包，粘包

由于TCP是流式套接字，所以socket收到的数据而言，可能不是一个完整的包或者粘包了。此时需要应用层来进行拆包组包了。例如客户端连续发送了三个数据包大小分别是：300,500,100。但是接收端接受到的数据可能是200,400,100,200。所以此时我们处理接收到的数据就要进行组包和拆包了。
由于200不足一个数据包，所以需要组合下一个数据包400。此时数据大小为600，但是客户端第一个发送的数据包是300，所以此时需要将600拆分为300+300。此时就可以得到第一个数据包300，剩余数据300，但是第二个数据包是500。数据不够所以需要组合下一个数据100总共数据400，依然不够一个包，继续组包剩余的200，此时接受数据600，足够一个数据包500，所以将600拆解为500+100。得到第二个数据包500，剩余数据100，正好和第三个数据包100匹配。此时数据包解析完毕。基本逻辑

while(true)
{
    data_size = recv_data();
    if(data_size < 数据包长度)
        continue;//继续接受数据
    ///循环拆包，当不够一个包的时候继续接受数据等待一个完整的包
    while(true)
    {
        //足够包长度，拆包
        data_size -= 数据包长度;
        //更新数据缓冲区，处理包
        hanle_pack(pack);
        if(data_size < 数据包长度)
            break;
    }
}

3.2.2Hp-Socket提供的3种接收模型

HP-Socket 提供 PUSH / PULL / PACK 等接收模型，应用程序可以灵活选择以手工方式、半自动方式或全自动方式处理封解包。

接收模型	接收事件	说明
PUSH	OnReceive(pSender, dwConnID, pData, iLength)	手工方式/原生方式，有接收到数据就触发
PULL	OnReceive(pSender, dwConnID, iLength)	半自动，通过应用层协议配合，一起处理粘包
PACK	OnReceive(pSender, dwConnID, pData, iLength)	全自动，组件内部处理的粘包pData一定是一个完整的数据包

PUSH 模型组件触发监听器对象的 OnReceive(pSender, dwConnID, pData, iLength)事件时，应用程序需要立即处理接收到的数据，如：粘包处理、协议解析等。组件不会对应用层的数据处理工作提供任何协助。
PULL 模型组件触发监听器对象的 OnReceive(pSender, dwConnID, iTotalLength) 事件时，应用程序根据应用层协议检测接收到的数据长度（iTotalLength）是否满足处理条件，选择性地进行处理。当 iTotalLength 小于当前期望的长度时可以忽略本次事件；当iTotalLength 大于或等于当前期望的长度时，循环调用组件的Fetch(dwConnID, pData, iDataLength) 方法把需要的数据拉取出来，直到剩余的数据长度小于当前期望的长度。PULL 模型适用于完全清楚应用层协议，并且应用层协议可以根据当前数据包得知下一个数据包长度的场景。典型的场景如 Head + Body， Head 长度固定，第一个数据包为 Head，通过 Head 得知 Body 的长度，接收完 Body 之后下一个数据包一定为 Head。
PACK 模型组件触发监听器对象的 OnReceive(pSender, dwConnID, pData, iLength)事件时，会保证 pData 是一个完整的数据包。 PACK 模型组件会对应用程序发送的每个数据包自动加上 4 字节（32 位）的包头，组件接收到数据时根据包头信息自动分包，每个完整数据包通过 OnReceive 事件发送给应用程序。

通过以上分析，结合自己项目中通信协议，相信可以选择适合项目本身的接收模型。