在进行网络I/O时，Stream.Read是否具有缓冲功能？

Question

最近我在进行一些工作时，有人告诉我，在从.NET的WebResponse调用GetResponseStream，或者那些被缓冲的网络流上执行Stream.Read操作时，你不会停止网络流量。我觉得这很奇怪，但也希望它是真的。那么它是如何工作的？这个说法准确吗？

using (Stream webResponseStream = this.webResponse.GetResponseStream())
{
   byte[] readBuffer = new byte[bufferSize];
   int bytesRead = webResponseStream.Read(readBuffer, 0, bufferSize);
   while (bytesRead > 0)
   {
        bytesRead = webResponseStream.Read(readBuffer, 0, bufferSize);
        // If I put a breakpoint here, does network activity stop?
   }
}

- halivingston

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什么类型的网络流？它来自哪里？ - John Saunders

TCP，我只需打开一个 WebRequest，进行 POST 到 xyz.com，然后执行 EndGetResponse()，接着获取 webResponse 的 GetResponseStream，并在其上调用 .Read() 直到没有更多数据。 - halivingston

如果您发布具体的代码示例，那么可读性会更好。 - MethodMan

那不是“TCP”，那是HTTP。 - John Saunders

是的，更准确地说是基于TCP的HTTP。 - halivingston

不确定为什么有人给这个问题点了“踩”，这是一个好问题。 - Sasha Chedygov

Answer 1

不，由GetResponseStream返回的Stream对象没有缓冲。

关于你同事关于设置断点的第二部分的简短回答是错误的。网络流量会停止，但最终会恢复，具体“最终”是什么意思，请继续阅读了解更多细节。

可以通过Bing搜索“SO_RCVBUF”、“tcp接收窗口大小”、“vista自动缩放”等来获取更多的一般信息。

详细部分：

让我们从这里开始，这是Windows网络堆栈的文本视图：

++ .NET网络API

++ --- Winsock DLL（用户模式）

++ ------ afd.sys（内核模式）

++ --------- tcpip.sys

++ ------------ ndis

++ --------------- 网络接口（hal）

这是一个粗略的堆栈，省略了一些细节，但总体思路是.NET调用Winsock用户模式dll，然后将大部分真正的工作推给它的兄弟AFD（辅助功能驱动程序），进而推向tcpip子系统等等。

在AFD级别上，有一个缓冲区，通常在8K到64K之间，但在Vista（及其以上版本）中，它也可以进行扩展。此设置也可以通过注册表设置（HKLM \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ services \ AFD \ Parameters）进行控制。

此外，tcpip.sys还有一个类似于AFD缓冲区的缓冲区。我相信在打开套接字时传递的SO_RCVBUF设置也可以更改此缓冲区。

实际上，当您接收数据时，tcpip.sys会代表您获取数据，并不断告诉发送方它已经接收到数据（ACK），并一直这样做，直到其缓冲区已满。但与此同时，afd.sys正在通过请求数据来清除tcpip.sys缓冲区（然后将其复制到自己的缓冲区中），因此tcpip.sys可以从发送方填充更多数据。

然后还有你（.NET API调用者），也在做同样的事情，调用Read()方法并将数据复制到你的缓冲区中。

因此，如果你想一想，一个256Kb的消息通过电线传输，64K坐在tcpip.sys缓冲区里，64K坐在afd.sys缓冲区里，而且你在请求一个4K（你的bufferSize变量）的chunk之后设置了一个断点，我们会看到128K的ACK被接收者返回给发送者，并且由于tcpip.sys缓冲区已经满了（假设大小为64K），现在你受到调试会话的阻塞，tcpip.sys将不得不告诉发送者停止发送字节，因为它无法快速处理它们。

实际上（即没有设置断点的情况下！），我见过GC引起这样的行为。曾经看到一个3秒钟的垃圾回收让所有的操作系统缓冲区都填满了。

- mjsabby

Answer 2

这是准确的。TCP由Windows TCP/IP驱动程序堆栈实现。在程序中设置断点并不会阻止驱动程序从服务器下载数据。直到驱动程序决定使用过多的内核池空间来缓冲数据。其确切规则未经记录。

这是一种优化，在操作系统中是标准优化之一。该策略使TCP传输非常高效，它不受您的程序响应速度的限制，仅受连接带宽和驱动程序对网络卡中断的响应速度的影响。驱动程序擅长这个，这是驱动程序的工作。

- Hans Passant

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NetworkStream对象本身是没有缓冲区的。正如您所说，这是在操作系统级别进行的。 - Sasha Chedygov

Answer 3

NetworkStream 默认情况下不带缓冲。当您在读取此流的过程中设置断点时，发送数据到底层套接字的客户端将被阻塞并等待，直到远程套接字再次准备好接收。客户端将无法写入套接字，因此，是的，网络流量会停止。

这里有一篇博客文章，说明了如何使用BufferedStream类使其具有缓冲功能。

- Darin Dimitrov