在 C# 中使用 Socket.Poll() 提高 CPU 利用率

一、背景

        最近在使用 Sharp7.cs 连接西门子 PLC 时，发现当在同一台工控机上连接多个（实际超过100）CPU 时，工控机的 CPU 占用非常大，会去到 20~30%。然而此时实际的网络流量确并不高，只有10mbps。大量 CPU 资源消耗不知道在做什么。因为此时工控机上也没有跑其他业务代码。所以基本可以定位到是 Sharp7.cs 连接 PLC 这里出了问题。那么具体问题发生在哪里呢？只能看源码来发现问题了。

二、原因

        在 Sharp7.cs 中发现了如下代码来读取 PLC 发送过来的数据，通过不断的读取是否有可用字节来判断一次数据是否传输完成。这样写的是可以保证读取要需要长度的数据，很多简单的 socket 编程上都可以见到。可以见到，由于代码中包含有 Sleep() 并且 sleep 的时间非常短，当同时有大量的线程都在读取数据的时候，大量的 CPU 资源消耗在了线程的切换上，造成 CPU 占用率高，效率严重不足。

while ((BytesReaded < Size))
{
    Thread.Sleep(2);
    SizeAvail = TCPSocket.Available;
    try
    {
        byte[] Flush = new byte[SizeAvail];
        int BytesRead = TCPSocket.Receive(Buffer, Start + BytesReaded, SizeAvail, SocketFlags.None);
        BytesReaded += BytesRead;
    }
    catch { }
}

三、办法

        C# 提供了 Poll() 方法来改善上述的问题。Poll() 将在指定的时间段内阻塞程序的执行直到 socket 可用。这样 socket 所在线程就会在有可用数据的时候被唤醒， 而不是不停的去测试是否有可读数据了，从而减少线程切换提高 CPU 的利用率。把代码修改如下，(注意 Poll() 方法中的时间单位是微秒)

while (BytesReaded < Size && TCPSocket.Poll(1000 * _ReadTimeout, SelectMode.SelectRead))
{
    int BytesRead = TCPSocket.Receive(Buffer, Start + BytesReaded, Size - BytesReaded, SocketFlags.None);
    if (BytesRead == 0)
    {
        LastError = S7Consts.errTCPDataReceive;
        Close();
    }
    BytesReaded += BytesRead;
}

 四、效果

        经过上面的修改，工控机从 PLC 单次读取数据的时间从 16ms 减少到 10ms，极大的提高了 CPU 的利用率。

    完。

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