【Socket】从零打造基于Socket在线升级模块

一、前言

      前段时间一直在折腾基于Socket的产品在线升级模块。之前我曾写过基于.Net Remoting的、基于WCF的在线升级功能，由于并发量较小及当时代码经验的不足一直没有实际应用。这次下定决心撰写基于Socket的在线更新功能，一方面是觉得Socket的并发量较高，另一方面也是自己工作了一年多，积攒了一定的经验，应该能hold住。本文将展示的是Protype版本，Release版本已在远程测试服务器上运行，并发数过万没有什么问题，文件更新都很正常。代码的Github地址将在本文最后提供。本文将展示的在线更新功能模块涉及Devexpress WPF、Webapi、Windows Service，我会从最基础的开始说起，非常适合初入的新手，大牛或者老司机可直接略过。

二、方案

        公司的产品是运行在某一BIM软件上的插件，要想做在线更新，有以下两种方案：

        方案一：

        插件安装后会在客户桌面上生成一个快捷方式，双击快捷方式会启动一个LaunchProduct.exe，在这里面进行更新操作，更新完之后再启动BIM软件。

        方案二：

        用户首先运行BIM软件，点击插件里的更新按钮，然后通过Socket下载文件。进程中Kill掉该BIM软件，执行文件替换，再自动启动该BIM软件。（不kill掉的话程序一直被占用是无法更新文件的）

三、步骤详解

       无论是方案一，还是方案二，有些核心步骤是不变的。下面详细论述：

Step1： 从注册表中读取当前产品的版本、安装位置等信息。注册表是在做产品安装包时就应该要做的一件事情。产品安装完就会在客户机生成相应的注册表信息。我正好也是做产品安装包的，非常熟悉产品注册表里有哪些内容。那么这里，我封装了一个读注册表的class，可以在Github项目里找到：RegistryUtils （UpdaterClient工程中）在这里要提醒的一个地方是：有时候注册表明明有内容，C#代码调试却是null，那么解决的办法如下：

var localMachineRegistry = RegistryKey.OpenBaseKey(RegistryHive.LocalMachine, Environment.Is64BitOperatingSystem ? RegistryView.Registry64 : RegistryView.Registry32);

//用这个localMachineRegistry去OpenSubKey()
//而不是直接用Registry.LocalMachine去OpenSubKey()

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Step2： 从注册表里读取完本地产品的相关信息后，我把这些数据封装成一个对象，去请求产品服务器上的某个Webapi。如果有更新文件，会返回给我更新文件的大小及MD5值。更新文件的大小决定了我每个分包的大小，更新文件的MD5值用于我下载完分包进行合并后进行MD5比对，验证下载的包是否完整。Md5Utils （UpdaterShare工程中）

        /// <summary>
        /// Get Download File Info 
        /// </summary>
        /// <param name="basicInfo"></param>
        /// <param name="serverAddress"></param>
        /// <param name="controllerName"></param>
        /// <param name="actionName"></param>
        /// <param name="serverResult"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool RequestDownloadFileInfo(ClientBasicInfo basicInfo,
                                                   string serverAddress, 
                                                   string controllerName,
                                                   string actionName,
                                                   ref DownloadFileInfo serverResult)
        {
            var packageInfo = JsonConvert.SerializeObject(basicInfo);

            try
            {
                HttpClient httpClient = new HttpClient
                {
                    BaseAddress = new Uri(serverAddress),
                    Timeout = TimeSpan.FromMinutes(20)
                };

                if (ConnectionTest(serverAddress))
                {
                    StringContent strData = new StringContent(packageInfo, Encoding.UTF8, "application/json");
                    string postUrl = httpClient.BaseAddress + $"api/{controllerName}/{actionName}";
                    Uri address = new Uri(postUrl);
                    Task<HttpResponseMessage> task = httpClient.PostAsync(address, strData);
                    try
                    {
                        task.Wait();
                    }
                    catch
                    {
                        return false;
                    }
                    HttpResponseMessage response = task.Result;
                    if (!response.IsSuccessStatusCode)
                        return false;

                    try
                    {
                        string jsonResult = response.Content.ReadAsStringAsync().Result;
                        serverResult = JsonConvert.DeserializeObject<DownloadFileInfo>(jsonResult);
                        if (serverResult != null)
                        {
                            return true;
                        }                     
                    }
                    catch(Exception ex)
                    {
                        return false;
                    }                
                }
            }
            catch
            {
                return false;
            }
            return false;
        }

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Step3： 拿到更新文件的大小及MD5值后，我们就可以开始本地通过Socket去请求服务器下载更新文件了。这里的Socket我使用的是APM写法，也就是异步编程模型。

APM是微软比较早的提供用于Socket通信的方法。其最常见的写法就是 BeginAction(byte[] buffer, int offset, int size, SocketFlags socketFlags, AsyncCallback callback, object state)，在callback回调函数里EndAction。

我在Client里是通过生成5个Task，每个Task各有一个Socket去下载1/5文件，最后合并。

           var tasks = new Task[packetCount];
           for (int index = 0; index < packetCount; index++)
           {
               int packetNumber = index;
               var task = new Task(() =>
               {                  
                  Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                  ComObject state = new ComObject { WorkSocket = client, PacketNumber = packetNumber };
                  client.BeginConnect(remoteEp, ConnectCallback, state);
               });                  
               tasks[packetNumber] = task;
               task.Start();
           }
           Task.WaitAll(tasks);

那么有的线程接收文件快，有的接收文件慢。因为最后还要分别生成5个临时文件进行合并。所以需要一个线程同步，让快的或慢的都在终点线等着。这里就要用到 ManualResetEvent，其继承于EventWaitHandle，EventWaitHandle又继承于WaitHandle。ManualResetEvent是怎么使用的呢？因为代码都在Github上，这里提炼一下，总结就是： ManualResetEvent 初始为false的时候，只有在某个线程中使用ManualResetEvent.Set()方法，才能让另一线程中写在ManualResetEvent.WaitOne()之后的代码运行。假设主线程里调用了WaitOne()，那么主线程写在WaitOne之后的代码要想执行，就必须等待子线程中调用Set()方法，否则主线程会一直阻塞在WaitOne()处。

在Socket里肯定要定义一个自己产品的数据包格式，因为Socket里传的都是byte[]，你肯定要让客户端/服务器知道你发的byte[]是什么意思吧，所以要定义数据包格式：

A Packet = start_tag + version_tag + request/response_tag + length_tag + data + crc16_tag        

1. 包头标识，一般用 { 0xAA, 0x55 }

2. 格式版本，暂且定为 { 0x01 }

3. 发送标识，是客户端发的呢？还是服务器发的呢？

4. 长度标识，用于记录整个数据包的长度，此标识占2个字节

5. 数据，要传输的数据

6. crc16校验码。用于判断传输的byte[]是否完整，相对于MD5，crc16校验码的字节数更短，不会占太多传输字节，非常适合用于字节数组的比较。MD5常常用于文件对比。

那么，有了长度标识与crc16校验码的双保险，我们就可以知道传输的byte[]是否完整了。

当一方发送byte[]后，另一方收到后可以拿出长度标识，判断byte[]长度是否正确；当长度正确后，使用 Crc16Utils 计算收到的byte[]的crc16码并与byte[]中的crc16码进行比对。

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Step4：服务器端的Socket是写在Windows Service里的。更新文件就放在该Windows Service同路径下，因为Windows Service在启动运行之后会在注册表写下相应信息，通过注册表就能知道该Windows Service的执行路径，继而得到更新文件的路径。

        /// <summary>
        /// Get Latest File From Windows Service by Registry
        /// </summary>
        /// <param name="serviceName"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string GetFilePathFromService(string serviceName)
        {
            try
            {
                ServiceController[] services = ServiceController.GetServices();
                var socketService = services.FirstOrDefault(x => String.Equals(x.ServiceName, "SocketService"));
                if (socketService != null)
                {
                    var localMachineRegistry = RegistryKey.OpenBaseKey(RegistryHive.LocalMachine, Environment.Is64BitOperatingSystem ? 
                                                                       RegistryView.Registry64 : RegistryView.Registry32); 
                    
                    var key = localMachineRegistry.OpenSubKey(@"SYSTEMCurrentControlSetServices" + serviceName);
                    if (key != null)
                    {
                        var serviceExePath = GetString(key.GetValue("ImagePath").ToString());
                        var folderPath = Path.GetDirectoryName(serviceExePath);
                        if (!String.IsNullOrEmpty(folderPath) && Directory.Exists(folderPath))
                        {
                            return folderPath;
                        }                    
                    }
                }
            }
            catch(Exception ex)
            {
                return null;
            }
            return null;
        }

---

 Step5： 当下载完文件，其实已经完成了90%的工作了，剩下的无非就是简单的替换文件，更新注册表信息等等。

最后附上完整的流程图：

四、其它

我在写Socket代码的时候参考了微软的示例，还是非常有帮助的，建议先看微软的示例再看Github的代码会更方便理解，在此提供下：

Microsoft官方示例：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/network-programming/asynchronous-client-socket-example

目前微软早已提供了更接近Socket底层的SocketAsyncEventArgs（SAEA）写法，该方法不同于APM的是：

1. APM多次SendReceive会产生多个IAsyncResult对象，增加消耗。

2. SAEA配合BufferManager以及池化能很好的调配服务器资源，有多少坑就蹲多少人，再多了就可以考虑转移至其它服务器做均衡了。

3. SAEA的并发能力比APM略高，但是坑也不少，比如APM中，通过EndReceive是否为0我就能知道还有没有数据要接收，但是SAEA中的Available等于0时还可能有数据没接收完，这个问题的解决方法网上各种各样，各位可以自己搜搜。SAEA的服务器写法我看看之后有没有时间写写。

GitHub地址：https://github.com/airforce094/SocketUpdater

五、最后

     此Github里涉及Devexpress WPF、Webapi、Windows Service，不求Star，您的阅读就是对我最大的支持。有什么问题可留言相互讨论。

《原创，转载请注明来源》

来自：airforce094