如何使用单个端口处理多个逻辑数据流（Winsock）？

Question

我正在开发客户端-服务器 Winsock 应用程序（Visual C++），它应该通过网络传输各种类型的数据（视频流、音频流、服务通知等）。我知道更干净的方法是为每个单独的数据类型在单独的线程上使用单独的端口（我在这里称之为“流”）。但这需要占用至少 5 个不同的端口，这会给某些网络基础设施（防火墙端口转发等）带来问题。

所以我试图实现单端口连接（TCP），仅使用一个套接字来传输不同的流。各个数据包将在标头中包含信息，指示它属于哪个流、预期的总消息大小等。假设我有 5 个不同的流。我计划使用 5 个线程来调用同一套接字的 send() 。这安全吗？我知道来自不同流的数据包将混合到达，但如果我在每个发送的数据包中包含必要的元信息，则可以在另一端正确重建它，对吧？

但真正的问题是接收端。虽然从同一个套接字上的多个线程调用 send() 可能没问题（尽管我不确定并且需要您的确认！），但从多个线程调用 recv()线程没有多大意义。所以我应该从一个线程使用一个阻塞 recv() 。但是，然后，根据数据包标头（识别特定数据包属于哪个流），我应该在不同的线程中分叉处理。视频流应该由一个线程处理，声音流应该由另一个线程处理，等等。但我不太知道如何做到这一点 - 如何从接收线程分叉数据处理。性能是重中之重，因此不能考虑通过一个线程处理所有流。

总而言之，我有三个问题：

• 从多个线程为同一个套接字调用 send() 是否可以？ （假设数据包标头中有关于它所属的发送者线程（即子系统）的信息）。
• 在接收端有一个阻塞套接字，从单个线程循环调用recv()，如何将接收到的不同逻辑流的数据包“fork”到不同的工作线程？
• 对于通过一个端口实现多流传输，您有何其他建议？

PS：据我所知，多个套接字无法使用一个端口，对吗？

它是Windows平台、Winsock2、Visual C++（如果你能提供特定于平台的提示那就太棒了）。

= UPDATE =

• 当你说“锁定套接字”时，你的意思是序列化对send()函数的访问？例如关键部分？

• 至于接收端...我想我会在recv()-将它们循环起来（将来自各个流的消息缓冲到各个缓冲区中），然后我将组装的消息（当消息被完全接收时）传递给分叉线程。 现在的问题是如何通过它们。我想到的一种方法是事件对象：从接收器线程触发的SetEvent()不同线程中的 WaitForSingleObject() （位于某个循环中）。您能否建议这是否是可接受的解决方案？你能提出更好的建议吗？难道没有比事件对象更快的解决方案来执行此操作（“触发”同一应用程序的另一个线程）吗？以及如何传递数据？

Answer 1

• 可以从多个线程为同一个套接字调用 send() 吗？
  （假设数据包中有信息
  关于哪个发送者线程的标头（即
  子系统）它所属）。

当然，您可以从多个线程调用它。但请记住，您必须在 的套接字上加锁同步它。否则，您最终可能会得到不一致的信息。

• 接收端有一个阻塞套接字，循环调用recv()
  从单个线程，如何“分叉”
  收到的不同数据包
  逻辑流到不同的worker
  线程？

如何编写类似于 boost asios 库（或切换到 Boost Asio。它是独立于平台的！）。当您收到完整的消息后，您可以将其发送出去。我想您想将其放在其他地方以便继续从网络接收信息？您可以使用 CreateThread 并发送数据通过lpParameter参数，这将是别人的问题而不是recv。在下载数据之前分叉它并没有多大意义，因为您仍然需要在下一个包下载之前下载完整的包。

• 您对于实施有何额外建议
  通过一个流进行多流传输
  端口？

对此不太了解，但我之前写过关于 Winsock 的 一个答案我描述了recv() 的不确定性。不要忘记同步，以确保一个包在下一个包之前写入。

当你说“锁定套接字”时，你
意味着序列化对 send() 的访问
功能？例如关键部分？

确实是的。您可以通过使用例如 RAII 来实现这一点（然后它会被自动删除） /在函数返回时解锁）。但是，可以使用 sendData 函数，首先锁定对象，然后发送数据。

现在的问题是 - 如何通过它们。

好吧，你可以将它作为一个新线程传递。

DWORD WINAPI myVideoProcessor(LPVOID theData){
    StructForKeepingVideoData* data = dynamic_cast<StructForKeepingVideoData*>(theData);
    // process the data that is passed in theData
    ...
}
...
void ReceiveData(){
    while (true){
        ...
        char buffer[SIZE];
        recv(mySocket, buffer, SIZE, 0);
        StructForKeepingVideoData* data = new StructForKeepingVideoData(buffer);

        HANDLE mId = CreateThread(NULL, 0, myVideoProcessor, data, 0, NULL);
        // now, the video processing will be done somewhere else. let's continue receiving data!
    }
}

我在这里有点模糊..但我认为你应该检查诸如 auto_ptr 之类的结构 或 shared_ptr 传输数据时 - 这将帮助您销毁数据。

我想到的一种方法是
事件对象：SetEvent() 来自
接收者线程触发
WaitForSingleObject()（位于
一些循环）在不同的线程中。能
你建议这是否可以接受
解决方案？

活动也可以，但这不是我冒险尝试的事情。然后你就可以让你的线程一直运行，而不是在有数据要处理时启动。
记住您还必须保持数据传输同步。如果您有某种队列，则必须确保写入和读取相继完成。

你能提出什么建议吗
更好的？有没有更快的
执行此操作的解决方案（“触发”
同一线程的另一个线程
应用程序）而不是事件对象？和
如何传递数据？

不知道有什么更快。但是要传递数据，要么在创建线程时执行，要么使用某种保持同步的队列。

希望这有帮助。

Answer 2

可以从多个线程为同一个套接字调用 send() 吗？

当然可以，前提是你锁住插座。如果我这样做，我会将所有传出协议单元排队到一个线程并随其发送，可能使用优先级队列来保证及时交付到需要它的那些流。

如何将收到的不同逻辑流的数据包“fork”到不同的工作线程？

你的协议必须做到这一点。从传入的字节流中组装视频/音频/任何协议单元，并将 PDU 排队到适当的处理程序线程。

Windows - 如果您需要高性能，则服务器上的 IO 完成端口（如果您尝试流式传输视频），您会的。

平均值，
马丁