如何提升同一主机上C#与SoftPLC的TCP Socket通信速率

核心问题 #

1. NoDelay设置对象错误：你给监听套接字listener设置了NoDelay，但这个属性需要作用在**连接后的通信套接字handler**上——监听套接字仅负责接收连接请求，不处理数据传输，所以之前的设置完全无效。
2. TCP流粘包特性：TCP是面向流的协议，操作系统默认会合并小数据包发送（Nagle算法），或在接收端将多个到达的数据包合并到缓冲区，导致你一次读取到多个100ms间隔的数据包，表现为700ms才收到一次。
3. 接收逻辑依赖无效标记：你的代码仅在收到<|EOM|>时才输出内容，但如果SoftPLC未发送该标记，或标记未与每个数据包绑定，就会导致数据堆积，直到缓冲区积累到一定量才被读取。

具体修复步骤 #

1. 正确禁用Nagle算法 #

将NoDelay设置到通信套接字handler上，避免小数据包合并：

var handler = await listener.AcceptAsync();
handler.NoDelay = true; // 关键：作用在实际传输数据的套接字上

2. 实现固定长度拆包逻辑 #

由于你的每个数据包是固定250字节，直接按固定长度拆分数据即可，无需依赖EOM标记：

using System.Net;
using System.Net.Sockets;

IPEndPoint ipEndPoint = new(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 13001);

using Socket listener = new(
    ipEndPoint.AddressFamily,
    SocketType.Stream,
    ProtocolType.Tcp);

listener.Bind(ipEndPoint);
listener.Listen(100);
var handler = await listener.AcceptAsync();
handler.NoDelay = true; // 禁用Nagle算法，避免小包合并

const int PacketSize = 250; // 固定数据包长度
byte[] buffer = new byte[1024]; // 复用缓冲区，减少内存分配
int remainingBytes = 0; // 记录缓冲区中未处理的剩余字节数

while (true)
{
    // 接收数据到缓冲区的剩余位置
    int received = await handler.ReceiveAsync(buffer.AsMemory(remainingBytes), SocketFlags.None);
    if (received == 0) break; // 客户端断开连接

    remainingBytes += received;

    // 循环处理所有完整的数据包
    while (remainingBytes >= PacketSize)
    {
        // 提取一个完整的250字节数据包
        byte[] packet = new byte[PacketSize];
        Array.Copy(buffer, 0, packet, 0, PacketSize);
        
        // 这里替换成你的业务处理逻辑，比如解析PLC数据
        string content = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(packet);
        Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 收到数据包：{content}");

        // 将剩余未处理的数据移到缓冲区开头
        remainingBytes -= PacketSize;
        Array.Copy(buffer, PacketSize, buffer, 0, remainingBytes);
    }
}

3. 额外优化建议 #

• 复用缓冲区：避免在循环内重复创建缓冲区对象，减少GC开销。
• 添加异常处理：生产环境中需捕获SocketException等异常，避免程序意外崩溃。
• 确认PLC发送逻辑：检查SoftPLC是否确实每100ms发送一个完整的250字节数据包，无内部合并发送的设置。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Leandro Teixeira