c# - 串行到以太网 (TCP) 字节传输的显着延迟？

Question

我正在尝试使用我在 Raspberry Pi 上开发并用 C++ 编码的设备测量通过以太网和串行端口传输数据的往返时间。我编写了一个 C# 程序，它一次向 Raspberry Pi 发送一个字节(波特率 = 9600)并测量接收该字节所需的时间。在每个场景中，我都会在实际测试开始之前建立 UDP 或 TCP 连接。

这是我的四种情况:

1. 通过以太网发送一个字节并通过以太网接收回来
2. 通过以太网发送一个字节并通过串口接收回来
3. 通过串行发送一个字节并通过以太网接收回来

测试4没有使用Raspberry Pi设备；而是C#测试程序的电脑串口是直连的。

1. 通过串口发送一个字节并通过串口接收回来

对于每个“以太网”部分，测试了 UDP 和 TCP，这里是平均结果(超过数千个数据点 - 10 次试验，每次 1000 点):

1. 一个。 UDP 到 UDP:<1 毫秒
   b. TCP 到 TCP:<1 毫秒
2. 一个。 UDP 到串口:~5 毫秒
   b. TCP 到串口:~5ms

3. 一个。串行到 UDP:~5ms
   b.串行到 TCP:~62 毫秒

4. 串口到串口:~6ms

我很困惑为什么串行到 TCP 与其他配置相比有这么大的延迟。此外，发送的第一个字节似乎总是有 4-5 毫秒的往返时间。之后，所有字节的 RTT 约为 62 毫秒。任何人都可以解释一下或指出一个好的资源吗？它与流水线或串行和以太网之间的瓶颈有关吗？如果是这样，为什么我在串行 - UDP 中看不到相同的现象？

UDP 和 TCP 的代码在结构上基本相同。如果您需要查看代码，我也可以上传。

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更新:我仍然无法解决这个问题。我试图在 C++ RPi 服务器中禁用 setsockopt 到 TCP_NODELAY，但这并没有真正改变时代。我也研究过使用 NTP 在笔记本电脑和 RPi 之间同步时间，但我也遇到了很多问题。例如，C# 上的 UTC 毫秒分辨率似乎不够高。此外，我在与我的笔记本电脑和 Rpi 同步时遇到问题，所以我不想走那条路。任何建议表示赞赏!

Answer 1

您的用例是以最小的延迟发送单个字节的 TCP。这是一个应该针对您的用例优化 TCP 的简单协议(protocol):

首先，不要禁用 Nagle。其次，每次接收方收到一些数据时，它应该发送一个回复字节。发送方应收到回复字节并将其丢弃。

接收方应尝试一次至少接收 64 个字节。不管它实际接收到多少字节，它都应该发送一个字节作为回复。

这应该通过允许 ACK 搭载在回复字节上来稳定您的延迟。在绝大多数情况下，接收方将一次接收一个字节，但您需要一种从网络或 CPU 问题中恢复的方法，而不是一种会被它们中断并逐渐显示更糟糕行为的方案。

发送方永远不需要等待回复字节。它可以随时发送。