记录

写本系列文章的目的主要是记录调研的成果。

一、Netty是什么

Netty 是一款用于创建高性能网络应用程序的高级框架。

Netty 是一款异步的事件驱动的网络应用程序框架，支持快速地开发可维护的高性能的面向协议的服务器和客户端

二、DotNetty是什么

DotNetty是微软的Azure团队仿造Netty编写的网络应用程序框架。

三、BIO和NIO

3.1 以上图就是代表BIO的流程

建立连接要阻塞线程，读取数据要阻塞线程
如果要管理多个客户端，就需要为每个客户端建立不同的线程
会有大量的线程在休眠状态，等待接收数据，资源浪费
每个线程都要占用系统资源
线程的切换很耗费系统资源

3.2 以上图就是NIO的流程

Netty 的 IO 聚合了多路复用器 Selector，可以同时并发处理成百上千个客户端连接。当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起，减少了线程数量导致的资源占用，减少了线程切换导致的资源消耗。

四、使用步骤

1.引入库

版本：.netframework4.6 ,DotNetty 0.6.0

引入:DotNetty.Buffers, DotNetty.Codecs , Dotnetty.Codecs.Mqtt ,DotNetty.Common , DotNetty.Handlers ,DotNetty.Transport

2.服务端

服务端代码如下：


DiscardServerHandler dis= new DiscardServerHandler()
// 主工作线程组，设置为1个线程
var bossGroup = new MultithreadEventLoopGroup(1);
// 工作线程组，默认为内核数*2的线程数
var workerGroup = new MultithreadEventLoopGroup();//声明一个服务端Bootstrap，每个Netty服务端程序，都由ServerBootstrap控制，
//通过链式的方式组装需要的参数
var bootstrap = new ServerBootstrap();bootstrap.Group(bossGroup, workerGroup) // 设置主和工作线程组.Channel<TcpServerSocketChannel>() // 设置通道模式为TcpSocket.Option(ChannelOption.SoBacklog, 100) // 设置网络IO参数等，这里可以设置很多参数，当然你对网络调优和参数设置非常了解的话，你可以设置，或者就用默认参数吧.Option(ChannelOption.SoKeepalive, true)//保持连接//.Option(ChannelOption.RcvbufAllocator, new FixedRecvByteBufAllocator(4000)).ChildHandler(new ActionChannelInitializer<ISocketChannel>(channel =>{byte[] messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("^$end");IByteBuffer initialMessage=Unpooled.Buffer(messageBytes.Length);initialMessage.WriteBytes(messageBytes);//工作线程连接器 是设置了一个管道，服务端主线程所有接收到的信息都会通过这个管道一层层往下传输//同时所有出栈的消息 也要这个管道的所有处理器进行一步步处理IChannelPipeline pipeline = channel.Pipeline;pipeline.AddLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(40000, initialMessage));//格式规则：每条数据必须以后缀名以^$end格式发送pipeline.AddLast(new CommonServerDecoder());pipeline.AddLast(new CommonServerEncoder());pipeline.AddLast(new IdleStateHandler(0, 0, 180));//业务handler ，这里是实际处理业务的Handlerpipeline.AddLast(dis);}));// bootstrap绑定到指定端口的行为 就是服务端启动服务，同样的Serverbootstrap可以bind到多个端口
IChannel boundChannel = await bootstrap.BindAsync(3399);

3.客户端

客户端示例如下：

 private MultithreadEventLoopGroup group;private IChannel clientChannel;group = new MultithreadEventLoopGroup();var bootstrap = new Bootstrap();bootstrap.Group(group).Channel<TcpSocketChannel>().Option(ChannelOption.TcpNodelay, true)//.Option(ChannelOption.RcvbufAllocator, new FixedRecvByteBufAllocator(40000)) .Handler(new ActionChannelInitializer<ISocketChannel>(c =>{byte[] messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("^$end");IByteBuffer initialMessage = Unpooled.Buffer(messageBytes.Length);initialMessage.WriteBytes(messageBytes);NettyClientHand nettyClientHand = new NettyClientHand();IChannelPipeline pipeline = c.Pipeline;pipeline.AddLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(40000, initialMessage));pipeline.AddLast(new IdleStateHandler(0, 0, 180));pipeline.AddLast(new ClientDecoder());pipeline.AddLast(new ClientEncoder());pipeline.AddLast(nettyClientHand);}));clientChannel = await bootstrap.ConnectAsync(new IPEndPoint(ip, port));

4.粘包和拆包

产生粘包和拆包问题的主要原因是在发送TCP数据的时候，底层会有一个缓冲区，例如1024个字节大小，如果一次请求发送的数据量比较小，没达到缓冲区大小，TCP则会将多个请求合并为同一个请求进行发送，这就形成了粘包问题；如果一次请求发送的数据量比较大，超过了缓冲区大小，TCP就会将其拆分为多次发送，这就是拆包，也就是将一个大的包拆分为多个小包进行发送。

5.粘包和拆包解决方案

1.FixedLengthFrameDecoder ：对于使用固定长度的粘包和拆包场景

2.LineBasedFrameDecoder与DelimiterBasedFrameDecoder：这里LineBasedFrameDecoder的作用主要是通过换行符，即\n或者\r\n对数据进行处理；而DelimiterBasedFrameDecoder的作用则是通过用户指定的分隔符对数据进行粘包和拆包处理

3.LengthFieldBasedFrameDecoder与LengthFieldPrepender：LengthFieldBasedFrameDecoder与LengthFieldPrepender需要配合起来使用，其实本质上来讲，这两者一个是解码，一个是编码的关系。它们处理粘拆包的主要思想是在生成的数据包中添加一个长度字段，用于记录当前数据包的长度。LengthFieldBasedFrameDecoder会按照参数指定的包长度偏移量数据对接收到的数据进行解码，从而得到目标消息体数据；而LengthFieldPrepender则会在响应的数据前面添加指定的字节数据，这个字节数据中保存了当前消息体的整体字节数据长度。

4.LengthFieldBasedFrameDecoder和LengthFieldPrepender：自定义编码器

以上使用第二种分隔符对数据进行粘包和拆包处理。如果客户端发送消息后缀没有用分隔符，服务端就不会接收。

6.编码和解码

1.服务端CommonServerDecoder解码类代码如下

class CommonServerDecoder: ByteToMessageDecoder{protected override void Decode(IChannelHandlerContext context, IByteBuffer input, List<object> output){byte[] array = new byte[input.ReadableBytes];input.GetBytes(input.ReaderIndex, array, 0, input.ReadableBytes);input.Clear();output.Add(array);}}

2.服务端CommonServerEncoder编码类代码如下

class CommonServerEncoder : MessageToByteEncoder<string>{protected override void Encode(IChannelHandlerContext context, string message, IByteBuffer output){byte[] messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);IByteBuffer initialMessage = Unpooled.Buffer(messageBytes.Length);initialMessage.WriteBytes(messageBytes);output.WriteBytes(initialMessage);}}

3.客户端ClientDecoder编码类代码如下

 class ClientDecoder : ByteToMessageDecoder{protected override void Decode(IChannelHandlerContext context, IByteBuffer input, List<object> output){byte[] array = new byte[input.ReadableBytes];input.GetBytes(input.ReaderIndex, array, 0, input.ReadableBytes);input.Clear();output.Add(array);}}

4.客户端ClientEncoder编码类代码如下

 class ClientEncoder : MessageToByteEncoder<string>{protected override void Encode(IChannelHandlerContext context, string message, IByteBuffer output){byte[] messageBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);IByteBuffer initialMessage = Unpooled.Buffer(messageBytes.Length);initialMessage.WriteBytes(messageBytes);output.WriteBytes(initialMessage);}}

7. 业务代码

1.业务类（服务端DiscardServerHandler,客户端NettyClientHand）继承ChannelHandlerAdapter类

2.IsSharable 一个handler可以被多个通道共享

3.HandlerAdded和HandlerRemoved 上线和下线事件

4.ChannelActive和ChannelInactive 通道活动和不活动事件

5.ChannelRead 接收事件

 public override void ChannelRead(IChannelHandlerContext context, object message){//if (message is IByteBuffer buffer)//{//    Console.WriteLine($"IByteBuffer方式，从服务端接收:{buffer.ToString(Encoding.UTF8)}");//}if (message is byte[] o){Console.WriteLine($"byte方式，从服务端接收:{Encoding.UTF8.GetString(o)}");}}

6.UserEventTriggered心跳事件，在IdleStateHandler配置读和写是180秒。在180秒没有接收或者发送消息就会触发心跳机制。注意物理拔插网线不会走掉线事件需要用心跳机制处理。

 public override void UserEventTriggered(IChannelHandlerContext context, object evt){if (evt is IdleStateEvent) {IdleStateEvent e = evt as IdleStateEvent;if (e.State == IdleState.AllIdle){//读或者写}else if (e.State == IdleState.ReaderIdle){    //读}else if (e.State == IdleState.WriterIdle) { //写}}}

7.WriteAndFlushAsync发送

服务端发送

channelcontext = dis.channel;
channelcontext?.WriteAndFlushAsync(string.Format("{0}^$end",121345)）;

客户端发送

clientChannel.WriteAndFlushAsync(string.Format("{0}^$end",message));

8.CloseAsync关闭

服务端关闭

boundChannel.CloseAsync()；//释放工作组线程
await Task.WhenAll(bossGroup.ShutdownGracefullyAsync(),workerGroup.ShutdownGracefullyAsync());

客户端关闭


await clientChannel.CloseAsync();
await group.ShutdownGracefullyAsync();

总结

以上就是DotNetty的搭建.

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