我应该为多套接字客户端使用多个线程吗?

Should I use multiple threads for a multi socket client?

本文关键字：线程 套接字 客户端 我应该      更新时间：2023-10-16

我知道在大多数情况下，在Qt网络中使用线程是矫枉过正和不必要的，特别是如果你以正确的方式使用readyRead()信号。但是，我的"客户端"应用程序将一次打开多个套接字（大约 5 个）。有可能同时有数据传入所有套接字。我真的不会对传入的数据进行任何密集的处理。只需将其读入，然后发送信号以使用新接收的数据更新 GUI。您认为单线程应用程序应该能够处理传入的所有数据吗？

我知道我没有向你展示任何代码，而且我的描述非常模糊，这很可能取决于它一旦实现后的性能，但从一般设计的角度来看和你们的专业知识，你有什么意见？

除非您接收的是真正的高带宽流（例如每秒兆字节而不是每秒千字节），否则单线程设计应该就足够了。 请记住，操作系统的网络堆栈始终在"后台"运行，接收 TCP 数据包并将接收的数据存储在固定大小的内核内存缓冲区中。 这与程序的执行并行发生，因此在大多数情况下，程序是单线程的并且忙于处理GUI更新（或其他套接字）这一事实不会妨碍计算机接收TCP数据包。

单线程设计会导致TCP流量变慢的情况是，如果您的程序（通过Qt）没有足够快地调用recv（），以至于内核的套接字TCP接收缓冲区完全被数据填满。 此时，内核别无选择，只能开始丢弃该套接字的传入 TCP 数据包，这将导致服务器必须重新发送这些 TCP 数据包，并且会导致套接字的 TCP 接收速率减慢，至少是暂时的。 但是，通过确保缓冲区永远不会（或至少很少）变满，可以避免这个问题。

这样做的明显方法是确保程序尽快读取所有传入数据 - QTCPSocket默认这样做。 你唯一需要做的就是确保你的GUI更新不会花费过多的时间——Qt的小部件更新例程相当高效，所以它们不应该，除非你有一个非常复杂的GUI或低效的自定义paintEvent（）例程等。

如果这还不够，您可以做的下一件事（如有必要）是告诉操作系统的 TCP 堆栈增加其内核内 TCP 接收缓冲区的大小，例如通过执行以下操作：

 int fd = myQTCPSocketObject.descriptor();
 int newBufSizeBytes = 128*1024;   // request 128kB kernel recv-buffer for this socket
 if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &newBufSizeBytes, sizeof(newBufSizeBytes)) != 0) perror("setsockopt");

这样做可以让您的（单）线程有更多时间做出反应，以免传入数据包因缺乏内核缓冲区空间而开始丢弃。

如果在尝试了所有这些之后，您仍然无法获得所需的网络性能，那么您可以尝试使用多线程。 我怀疑它会变成这样，但如果它确实如此，它不需要对你的程序设计产生太大影响;您只需编写一个包装类（称为 SocketThread 或其他东西）来保存您的 QTCPSocket 对象并运行一个内部线程来处理从套接字读取，并在线程从套接字读取数据时发出 bytesReceived（QByteArray） 信号。 代码的其余部分将大致保持不变;只需修改它以保存 SocketThread 对象而不是 QTCPSocket，并将 SocketThread 的 bytesReceived（QByteArray） 信号连接到相应的插槽（当然，通过 QueuedConnection，为了线程安全）并使用它而不是直接响应 readReady（）。

在没有线程的情况下实现它，使用线程考虑的设计（*），测量数据经历的延迟，确定它是否在可接受的范围内。然后决定是否需要使用线程来更快地捕获它。

从您的描述来看，关键瓶颈将是"数据就绪"信号的GUI接收，渲染它。如果您使用发送大量这些信号的方法，您的 GUI 将执行更多的重新渲染。

如果使用单线程方法，则可以封送网络读取并获取所有更新，然后直接刷新 GUI。正如您所描述的，这听起来像是争用程度最小。

（* 尽量避免使用需要完全重写的构造，如果你去线程化，但不要花太多精力让它成为线程证明，它实际上需要线程来提高效率，例如不要用互斥调用包装所有内容）

我对Qt了解不多，但这可能是使用select()通过单个线程多路复用多个套接字访问的典型场景。

如果用于选择的线程主要用于处理来自/到套接字的数据，您将非常快（因为您将拥有较少的上下文切换）。因此，如果您不传输大量数据，则可能会更快地使用单线程解决方案。

话虽如此，我会选择最适合您需求的解决方案，您可以在相当长的时间内实施。实现select（异步）可能相当麻烦，可能不需要矫枉过正。

这是一种类似 C 的方法，但我希望我无论如何都能提供帮助。

相关文章：