关于.net环境下跨进程、高频率读写数据的问题

一、需求背景

1、最近项目要求高频次地读写数据，数据量也不是很大，多表总共加起来在百万条上下。

单表最大的也在25万左右，历史数据表因为不涉及所以不用考虑，

难点在于这个规模的热点数据，变化非常频繁。

数据来源于一些检测设备的采集数据，一些大表，有可能在极短时间内（如几秒钟）可能大部分都会变化，

而且主程序也有一些后台服务需要不断轮询、读写某种类型的设备，所以要求信息交互时间尽可能短。

2、之前的解决方案是把所有热点数据，统一加载到共享内存里边，到也能够支撑的住（毫秒级的），但是由于系统架构升级，之前的程序（20年前的）不能兼容。

只能重新写一个，最先想到的是用redis，当时把所有api重写完成后，测试发现效率不行，是的，你没有看错，redis也是有使用范围的。

3、redis读写非常快，但是对于大批量读写操作我觉得支持不够，虽然redis支持批量读写，但是效率还是不够快，

对于字符串（string）类型的批量读写，我测试过；效率比较好的在每批次200 至 250条之间，处理20万条数据耗时5秒左右, (pc机，8g，4核)

而对于有序集合（sorted set）类型，批量写的操作用起来非常别扭，而且没有修改api（如有其他方式请指教），我测试过，效率没string类型那么高

其他类型不适合我的业务场景，就没考虑使用了

4、所以项目组最后决定还是用回共享内存，先决定在.net环境下使用c#的共享内存，这个功能可能使用的人不多，其实在.net4.0版本就已经集成进来了

在system.io.memorymappedfile命名空间下。这个类库让人很无语，因为里边能用的只有write、read这2种方法，而且只是针对字节的操作，

需要非常多的类型转换，非常麻烦！想想，只能以字节为单位去构建一个需要存放百万级数据的内存数据库，得多麻烦？

需要手动搞定索引功能，因为要支持各种查询，最后花了一天的时间写完demo，最后测试后发现效率并没有很大提高，因为当时加了互斥量测试，

但是离毫秒级差得远。这个技术点有兴趣的可以了解下，园子里有，如：https://www.cnblogs.com/zeroone/archive/2012/04/18/2454776.html

二、没错，第一节写的太多了

1、最后分析，这应该是c#语言的瓶颈，c#对于这种骚操作是不那么成熟的。

2、最后瞄来瞄去，决定使用vc开发一个dll，在里边封装对内存数据的读写功能，然后c#调用

3、本人的c、c++不那么熟、参考了一些实例，比如园子里的：http://www.cnblogs.com/cwbcwb505/archive/2008/12/08/1350505.html

4、是的，你没有看错，2008年的，我还看到一篇更早的，看来底层开发c、c++那么经久不衰不是没有道理的，很多技术现在都在用

5、看看什么是共享内存

三、开始写代码了

1、首先建2个控制台项目，支持mfc，

2、先这样：一个负责创建共享内存，初始化数据

3、再这样：一个读写数据测试，最后修改

4、最后修改下图片细节，测试一下，看看效果

5、完成了，see, 是不是很简单呀？都会了吗？

四、真的要贴代码了

1、先定义个枚举返回状态

typedef enum
{
  success = 0,
  alreadyexists = 1,
  error = 2,
  oversize = 3
}enummemory;

2、再定义个结构体用来测试

typedef struct
{
  int        tagid;
  char    tagname[32];
  int        area;
  double    engval;
  double    updatetime;
  double    rawmax;
  double    rawmin;
  double    rawval;
  char    name[50];
  char    al;
  double    astime;
  char    maskstate;
  double    amtime;
  char    cf;
  char    tdf;
  char    alarmcode[32];
}teng;

3、开始创建共享内存

int create(uint size)
  {
      // data
      handle filemap = createfilemapping(invalid_handle_value, null, page_readwrite, 0, size, “name”);

      if (filemap == null || filemap == invalid_handle_value)
          return error;

      if (getlasterror() == error_already_exists)
          return alreadyexists;

      // init
      void *mapview = mapviewoffile(filemap, file_map_write, 0, 0, size);

      if (mapview == null)
          return error;
      else
          memset(mapview, 0, size);

      return success;
  }

4、再开始写数据

int write(void *pdate, uint nsize, uint offset)
  {
      // open
      handle filemap = openfilemapping(file_map_write, false, “name”);

      if (filemap == null)
          return error;

      // hander
      void *mapview = mapviewoffile(filemap, file_map_write, 0, 0, nsize);

      if (mapview == null)
          return error;
      else
          writedataptr = mapview;

      // write
      memcpy(mapview, pdate, nsize);

      unmapviewoffile(pmapview);
      return success;
  }

5、开始读数据

int read(void *pdata, uint nsize, uint offset)
  {
      // open
      handle filemap = openfilemapping(file_map_read, false, gettablename());

      if (filemap == null)
          return error;

      // hander
      void *pmapview = mapviewoffile(filemap, file_map_read, 0, 0, nsize);

      if (pmapview == null)
          return error;
      else
          readdataptr = pmapview;

      memcpy(pdata, (pmapview, nsize);

      unmapviewoffile(pmapview);
      return success;
  }

6、ok了，不复杂，网上都有这些资料，最后我们贴上测试程序

int _tmain(int argc, tchar* argv[], tchar* envp[])
{
  int length = 100000;
  ceng * ceng = new ceng();
  dword dwstart = gettickcount();

  for (int i = 0; i < length; i++) {
      teng eng;
      ceng->read(&eng, ceng->size, ceng->size * i);

      eng.engval = i;
      ceng->write(&eng, ceng->size, (i*ceng->size));

      if (i % 10000 == 0 || i == length - 1)
          printf("正在读写的eng.tagname:%s \n", eng.tagname);
  }

  printf("总条数%d,耗时:%d 毫秒 \n", length, gettickcount() - dwstart);

  // 验证数据
  teng eng5000;
  ceng->read(&eng5000, ceng->size, ceng->size * 5000);
  printf("\n验证数据 \n");
  printf("第5000个eng的tagid:%d, engval:%lf \n", eng5000.tagid, eng5000.engval);


  scanf_s("按任意键结束");
  return 0;
}

7、还有写测试程序

int _tmain(int argc, tchar* argv[], tchar* envp[])
{
  int length = 100000;
  ceng * ceng = new ceng();
  ceng->create(ceng->size * length);

  dword dwstart = gettickcount();

  for (int i = 0; i < length; i++)
  {
      teng eng;
      memset(&eng, 0, ceng->size);

      eng.tagid = i;
      sprintf_s(eng.alarmcode, "alarmcode.%d", i);
      sprintf_s(eng.tagname, "tagname.%d", i);

      if (i % 10000 == 0 || i == length - 1)
          printf("正在写入的eng.tagname:%s \n", eng.tagname);

      ceng->write(&eng, ceng->size, (i*ceng->size));
  }


  // print time
  printf("写入数据完毕,总条数:%d\n", length);
  printf("初始化值共享内存区耗时:%d 毫秒 \n", gettickcount() - dwstart);


  scanf_s("按任意键结束");
  return 0;
}

8、当然得再贴一遍啦

五、差点忘记做成dll了

1、定义外部函数

extern "c" __declspec(dllexport) int readfromsharedmemory(teng *pdata, int nsize, int offset)
{
  return ceng->read(pdata, nsize, offset);
}

extern "c" __declspec(dllexport) int writetosharedmemory(void *pdata, int nsize, int offset)
{
  return ceng->write(pdata, nsize, offset);
}

2、好了，vc到此为止，可以去领盒饭了，c#进场

public class lib
  {
      [dllimport("consoleapplication4.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
      public static extern int readfromsharedmemory(intptr pdata, int nsize, int offset);

      [dllimport("consoleapplication4.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
      public static extern int writetosharedmemory(intptr pdata, int nsize, int offset);
  }

3、c#测试一下

static void main(string[] args)
      {
          var length = 100000;
          var starttime = datetime.now;
          var size = marshal.sizeof(typeof(teng));
          var intptrout = marshal.allochglobal(size);
          var intptrin = marshal.allochglobal(size);

          for (var i = 0; i < length; i++)
          {
              lib.readfromsharedmemory(intptrout, size, size * i);

              var eng = marshal.ptrtostructure<teng>(intptrout);
              eng.engval = i;

              marshal.structuretoptr(eng, intptrin, true);
              lib.writetosharedmemory(intptrin, size, size * i);

              if (i % 10000 == 0)
                  console.writeline("eng.tagid:{0}", eng.tagid);
          }

          console.writeline("总条数{0},耗时:{1} 毫秒", length.tostring(),
              (datetime.now - starttime).totalmilliseconds.tostring());

          // 验证数据
          var intptr100 = marshal.allochglobal(size);
          lib.readfromsharedmemory(intptr100, size, size * 100);

          var eng100 = marshal.ptrtostructure<teng>(intptr100);

          console.writeline();
          console.writeline("验证数据");
          console.writeline("第100个eng的tagid:{0},engval:{1}", eng100.tagid, eng100.engval);

          console.readkey();
      }

4、165毫秒，相比在vc下运行，差了一个数量级，但是，也不错了；

因为c#环境下需要不断的marshal.ptrtostructure、marshal.structuretoptr，频繁地把数据在托管内存俞共享内存之间搬运

是需要耗费时间的，这点有更好处理方式的请指教，

六、因为跨线程、进程，所以要考虑加入互斥量哦

1、很简单，mfc下有现成的类cmutex，加在write里边在看看效率

互斥量是需要耗费资源的，多了将进100毫秒

2、读写都加上互斥量试试看

又多了80多毫秒，

鱼与熊掌不可兼得啊。要根据实际运用场景觉得是否加上互斥量

好了，人家51去游玩、我却宅家里码程序，可见我的趣味还是挺高的，洗澡、洗衣服、然后去吃饭、一天没进食了，

以上就是.net环境下跨进程、高频率读写数据的详细内容，更多关于.net跨进程高频率读写数据的资料请关注硕编程其它相关文章！