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= C#网络服务发现 =

'''网络服务发现'''（Network Service Discovery）是分布式系统中用于自动检测和识别可用网络服务的技术。在C#中，开发者可以利用多种协议和框架实现服务发现功能，包括但不限于UDP广播、mDNS（多播DNS）、DNS-SD（DNS服务发现）以及专用服务发现协议（如Consul或etcd）。本章将详细介绍C#中实现网络服务发现的核心方法、实际应用场景及代码示例。

== 概述 ==
网络服务发现允许设备或应用程序在局域网或广域网中动态发现可用的服务（如数据库、Web API、文件服务器等），而无需手动配置IP地址或端口。其核心流程包括：
* '''服务注册'''：服务提供者向网络宣告自身的存在。
* '''服务查询'''：客户端主动搜索可用服务。
* '''服务解析'''：将服务名称转换为具体的连接信息（如IP和端口）。

在C#中，常见的实现方式包括：
* '''UDP广播'''：适用于小型局域网。
* '''mDNS/DNS-SD'''：跨平台解决方案（如Bonjour或Avahi）。
* '''第三方工具集成'''：如Consul、ZooKeeper。

== 实现方法 ==

=== UDP广播实现 ===
通过UDP广播实现简单的服务发现，适用于同子网内的设备通信。

<syntaxhighlight lang="csharp">
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

// 服务端：监听并响应发现请求
public class DiscoveryServer {
    private const int Port = 9999;
    public static void Start() {
        UdpClient udpServer = new UdpClient(Port);
        IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        
        while (true) {
            byte[] data = udpServer.Receive(ref remoteEP);
            string request = Encoding.ASCII.GetString(data);
            if (request == "DISCOVER") {
                byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("SERVICE:MyCSharpApp");
                udpServer.Send(response, response.Length, remoteEP);
            }
        }
    }
}

// 客户端：发送发现请求
public class DiscoveryClient {
    private const int Port = 9999;
    public static void Discover() {
        UdpClient udpClient = new UdpClient();
        IPEndPoint serverEP = new IPEndPoint(IPAddress.Broadcast, Port);
        
        byte[] request = Encoding.ASCII.GetBytes("DISCOVER");
        udpClient.Send(request, request.Length, serverEP);
        
        byte[] response = udpClient.Receive(ref serverEP);
        Console.WriteLine($"发现服务: {Encoding.ASCII.GetString(response)}");
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输入/输出示例：'''
<pre>
客户端输出: 发现服务: SERVICE:MyCSharpApp
</pre>

=== mDNS/DNS-SD 实现 ===
使用第三方库（如「Zeroconf」）实现跨平台服务发现：

<syntaxhighlight lang="csharp">
using Zeroconf;

// 服务注册
async Task RegisterService() {
    await ZeroconfHost.RegisterService("_myapp._tcp.local", "MyCSharpApp", 12345);
}

// 服务发现
async Task DiscoverServices() {
    var services = await ZeroconfBrowser.ResolveAsync("_myapp._tcp.local");
    foreach (var service in services) {
        Console.WriteLine($"服务名称: {service.DisplayName}, IP: {service.IPAddress}");
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输入/输出示例：'''
<pre>
服务名称: MyCSharpApp, IP: 192.168.1.100
</pre>

== 实际应用案例 ==
'''智能家居系统'''
* 场景：家中的智能灯泡和温控器通过mDNS宣告自身服务。
* C#客户端代码发现这些设备并自动建立连接。

<mermaid>
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Light as 智能灯泡
    participant Thermo as 温控器
    Client->>Light: mDNS查询 (_homekit._tcp.local)
    Light-->>Client: 响应 (IP: 192.168.1.101)
    Client->>Thermo: mDNS查询 (_homekit._tcp.local)
    Thermo-->>Client: 响应 (IP: 192.168.1.102)
</mermaid>

== 数学基础 ==
服务发现的响应时间受网络延迟和数据包丢失影响，可用公式描述成功率：
<math>
P_{success} = (1 - p_{loss})^n
</math>
其中：
* <math>p_{loss}</math> 是单次传输丢失概率。
* <math>n</math> 是重试次数。

== 总结 ==
C#中的网络服务发现可通过多种协议实现，选择取决于场景需求：
* '''UDP广播'''：简单快速，但限于局域网。
* '''mDNS/DNS-SD'''：适合跨平台环境。
* '''企业级工具'''（如Consul）：支持高可用性和服务健康检查。

通过合理设计服务发现逻辑，可显著提升分布式系统的灵活性和可维护性。

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