c# ftp服务器文件缓存

在C#中实现FTP服务器文件缓存，可以显著提高文件访问速度和系统性能，以下是关于如何在C#中实现FTP服务器文件缓存的详细步骤：

一、使用内存缓存

1、创建缓存类

定义缓存项结构：创建一个包含文件路径、文件内容（如字节数组）和其他相关信息的结构体或类。

 public class CacheItem
    {
        public string FilePath { get; set; }
        public byte[] Content { get; set; }
        public DateTime LastAccessed { get; set; }
    }

创建缓存管理类：用于管理缓存的添加、获取和移除等操作，可以使用Dictionary<string, CacheItem>来存储缓存数据，其中键是文件路径。

 public class FileCacheManager
    {
        private Dictionary<string, CacheItem> cache = new Dictionary<string, CacheItem>();
        private int capacity;
        public FileCacheManager(int capacity)
        {
            this.capacity = capacity;
        }
        public void AddOrUpdate(string filePath, byte[] content)
        {
            if (cache.ContainsKey(filePath))
            {
                cache[filePath].Content = content;
                cache[filePath].LastAccessed = DateTime.Now;
            }
            else
            {
                if (cache.Count >= capacity)
                {
                    RemoveOldest();
                }
                cache.Add(filePath, new CacheItem { FilePath = filePath, Content = content, LastAccessed = DateTime.Now });
            }
        }
        public bool TryGetValue(string filePath, out byte[] content)
        {
            if (cache.TryGetValue(filePath, out var cacheItem))
            {
                content = cacheItem.Content;
                cacheItem.LastAccessed = DateTime.Now;
                return true;
            }
            content = null;
            return false;
        }
        private void RemoveOldest()
        {
            var oldest = cache.OrderBy(kv => kv.Value.LastAccessed).First().Key;
            cache.Remove(oldest);
        }
    }

2、集成到FTP处理逻辑中

在上传文件时缓存文件内容：当客户端通过FTP上传文件时，将文件内容读取并添加到缓存中。

 private void OnFileUpload(string filePath, Stream fileStream)
    {
        using (var memoryStream = new MemoryStream())
        {
            fileStream.CopyTo(memoryStream);
            byte[] fileData = memoryStream.ToArray();
            cacheManager.AddOrUpdate(filePath, fileData);
            // 保存文件到磁盘的逻辑
        }
    }

在下载文件时先从缓存获取：当客户端请求下载文件时，先尝试从缓存中获取文件内容，如果缓存命中，则直接返回缓存的内容；否则，从磁盘读取文件并更新缓存。

 private void OnFileDownload(string filePath, Stream outputStream)
    {
        if (cacheManager.TryGetValue(filePath, out byte[] fileData))
        {
            outputStream.Write(fileData, 0, fileData.Length);
        }
        else
        {
            // 从磁盘读取文件并写入到输出流的逻辑
            byte[] fileData = File.ReadAllBytes(filePath);
            outputStream.Write(fileData, 0, fileData.Length);
            cacheManager.AddOrUpdate(filePath, fileData);
        }
    }

二、使用磁盘缓存

1、确定缓存目录：选择一个合适的目录作为磁盘缓存的位置，可以在程序启动时创建该目录，或者在配置文件中指定。

 string cacheDirectory = Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "ftp_cache");
    if (!Directory.Exists(cacheDirectory))
    {
        Directory.CreateDirectory(cacheDirectory);
    }

2、计算缓存文件名和路径：根据原始文件的路径或其他标识信息，生成缓存文件的文件名和完整路径，可以使用哈希函数等方法来确保文件名的唯一性。

 public string GetCacheFilePath(string originalFilePath)
    {
        string cacheDirectory = Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "ftp_cache");
        string fileName = Path.GetFileName(originalFilePath);
        string cacheFileName = $"{BitConverter.ToString(SHA256.Create().ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(originalFilePath)))}_{fileName}";
        return Path.Combine(cacheDirectory, cacheFileName);
    }

3、在上传文件时缓存文件到磁盘：当客户端通过FTP上传文件时，将文件复制到缓存目录中。

 private void OnFileUpload(string filePath, Stream fileStream)
    {
        string cacheFilePath = GetCacheFilePath(filePath);
        using (var fileStream = new FileStream(cacheFilePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
        {
            fileStream.Write(fileStream.ToArray(), 0, (int)fileStream.Length);
        }
        // 保存文件到实际存储位置的逻辑
    }

4、在下载文件时先从磁盘缓存获取：当客户端请求下载文件时，先检查磁盘缓存中是否存在对应的缓存文件，如果存在，则直接从缓存文件中读取数据并返回给客户端；否则，从实际存储位置读取文件并更新磁盘缓存。

 private void OnFileDownload(string filePath, Stream outputStream)
    {
        string cacheFilePath = GetCacheFilePath(filePath);
        if (File.Exists(cacheFilePath))
        {
            using (var inputStream = new FileStream(cacheFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
            {
                inputStream.CopyTo(outputStream);
            }
        }
        else
        {
            // 从实际存储位置读取文件并写入到输出流的逻辑
            using (var inputStream = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
            {
                inputStream.CopyTo(outputStream);
            }
            // 将文件复制到磁盘缓存中的逻辑（可选）
        }
    }

三、缓存失效策略

1、基于时间的失效：为每个缓存项设置一个过期时间，当超过这个时间后，缓存项自动失效，可以使用定时器或后台线程定期检查和清理过期的缓存项，在FileCacheManager中添加一个定时器，每隔一段时间检查一次缓存项的时间戳，删除过期的项。

2、基于容量的失效：当缓存达到一定容量时，移除最久未使用的缓存项，这可以通过维护一个访问时间戳来实现，如前面内存缓存示例中的RemoveOldest方法。

3、基于文件变化的失效：如果被缓存的文件在磁盘上发生了变化（例如被修改、删除等），相应的缓存应该失效，可以通过文件系统监控（如使用FileSystemWatcher）来实现，当检测到文件变化时，及时更新或移除缓存。

四、线程安全考虑

如果在多线程环境下使用缓存，需要确保缓存操作的线程安全，可以使用锁（如lock关键字）或其他并发控制机制来保护对缓存的访问，在FileCacheManager的AddOrUpdate和TryGetValue方法中使用锁来确保同时只有一个线程可以修改或访问缓存。

五、示例代码整合

以下是一个简单的示例，展示了如何使用内存缓存来实现FTP服务器文件缓存：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Security.Cryptography;
using System.Linq;
using System.Net.Sockets;
using System.Net.NetworkInformation;
public class FtpServerWithCache
{
    private TcpListener listener;
    private FileCacheManager cacheManager;
    public FtpServerWithCache(int port, int cacheCapacity)
    {
        listener = new TcpListener(IPAddress.Any, port);
        listener.Start();
        cacheManager = new FileCacheManager(cacheCapacity);
        Console.WriteLine($"FTP服务器正在端口 {port} 上运行...");
    }
    public void Start()
    {
        while (true)
        {
            TcpClient client = listener.AcceptTcpClient();
            try
            {
                HandleClient(client);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"处理客户端连接时出错: {ex.Message}");
            }
            finally
            {
                client.Close();
            }
        }
    }
    private void HandleClient(TcpClient client)
    {
        // 简化的处理逻辑，实际需要按照FTP协议进行解析和响应
        NetworkStream stream = client.GetStream();
        string requestLine = ReadRequestLine(stream);
        if (requestLine.StartsWith("UPLOAD"))
        {
            string filePath = ReadString(stream);
            int contentLength = int.Parse(ReadString(stream));
            byte[] fileData = ReadBytes(stream, contentLength);
            cacheManager.AddOrUpdate(filePath, fileData);
            WriteResponse(stream, "200 OK");
        }
        else if (requestLine.StartsWith("DOWNLOAD"))
        {
            string filePath = ReadString(stream);
            byte[] fileData;
            if (cacheManager.TryGetValue(filePath, out fileData))
            {
                WriteResponse(stream, "200 OK");
                WriteBytes(stream, fileData);
            }
            else
            {
                WriteResponse(stream, "501 Not Implemented"); // 实际应从磁盘读取文件并更新缓存
            }
        }
        else
        {
            WriteResponse(stream, "500 Unknown Command");
        }
    }
    private string ReadRequestLine(Stream stream)
    {
        StreamReader reader = new StreamReader(stream, Encoding.ASCII);
        return reader.ReadLine();
    }
    private string ReadString(Stream stream)
    {
        int length = int.Parse(ReadRequestLine(stream));
        byte[] buffer = new byte[length];
        stream.Read(buffer, 0, length);
        return Encoding.ASCII.GetString(buffer);
    }
    private byte[] ReadBytes(Stream stream, int length)
    {
        byte[] buffer = new byte[length];
        stream.Read(buffer, 0, length);
        return buffer;
    }
    private void WriteResponse(Stream stream, string response)
    {
        string responseLine = response + " " + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") + "
";
        stream.Write(Encoding.ASCII.GetBytes(responseLine), 0, responseLine.Length);
    }
    private void WriteBytes(Stream stream, byte[] data)
    {
        stream.Write(data, 0, data.Length);
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        FtpServerWithCache server = new FtpServerWithCache(2121, 100); // 在端口2121上启动FTP服务器，缓存容量为100个文件项
        server.Start();
    }
}

只是一个简单的示例，实际的FTP服务器实现需要考虑更多的细节和复杂性，如FTP协议的完整支持、安全性、错误处理等，但上述方法可以为在C#中实现FTP服务器文件缓存提供一个基本的框架和思路。