在工業控制、通信系統或高頻交易領域，毫秒級數據采集的精度直接決定系統性能。但一個棘手問題常被忽視：如何處理同一毫秒內的重復數據？ 若簡單寫入所有數據，會導致文件臃腫、分析效率驟降；若處理不當，又可能丟失關鍵信息。本文將揭秘一套基于C#的高效解決方案，完美平衡實時性與數據精簡。

一、挑戰：毫秒級采集的「重復數據困局」

假設你需要監控17個硬件寄存器的狀態（如通信速率、信號強度），每毫秒采集一輪數據。若直接寫入文件：

[2025-05-28 10:00:00:001] --- Value: 100  ← 第1次采集
[2025-05-28 10:00:00:001] --- Value: 101  ← 同一毫秒的第2次采集（冗余！）

后果：

• 文件體積暴漲10倍
• 數據分析需額外去重處理
• 磁盤I/O壓力劇增，拖垮系統性能

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二、解決方案：雙線程 + 時間戳過濾 + 批量寫入

我們采用三層優化架構：

1?? 生產者線程（高速讀取）

while (!token.IsCancellationRequested)
{string timestamp = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff");foreach (var address in addressFileMapping.Keys){uint value = ReadFromHardware(address); // 硬件讀取dataQueue.Add(new DataRecord(timestamp, address, value));}Thread.Sleep(0); // 最大化采集頻率
}

關鍵點：

• 使用DateTime.Now.ToString("fff")獲取毫秒級時間戳
• Thread.Sleep(0)讓步CPU，確保循環速度 >1KHz

2?? 消費者線程（智能過濾）

var lastTimestamps = new Dictionary<string, string>(); // 文件-最后時間戳
var fileBuffers = new Dictionary<string, List<string>>(); // 文件-緩沖區foreach (var record in dataQueue.GetConsumingEnumerable())
{if (!fileBuffers.ContainsKey(record.FilePath)) InitializeBuffer(record.FilePath); // 初始化緩沖區// 核心邏輯：跳過同一毫秒內的重復數據if (record.Timestamp != lastTimestamps[record.FilePath]){fileBuffers[record.FilePath].Add($"[{record.Timestamp}] --- Value: {record.Value}");lastTimestamps[record.FilePath] = record.Timestamp; // 更新最后時間戳}// 批量寫入（每100條觸發）if (fileBuffers[record.FilePath].Count >= 100) FlushBuffer(record.FilePath);
}

過濾邏輯圖解：

時間戳: 001 → 寫入 ??   // 新時間戳
時間戳: 001 → 跳過 ??   // 與上一次相同
時間戳: 002 → 寫入 ??   // 新時間戳

3?? 批量寫入策略

void FlushBuffer(string filePath)
{File.AppendAllLines(filePath, fileBuffers[filePath]);fileBuffers[filePath].Clear(); // 清空緩沖區Console.WriteLine($"已寫入 {filePath} | 節省 {savedCount} 次I/O");
}

優勢：

• 減少99%的磁盤I/O（100條數據1次寫入 vs 100次寫入）
• 避免文件鎖沖突

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三、性能對比：優化前后驚人差距

指標	原始方案	優化方案	提升效果
文件大小	1.2 GB/小時	120 MB/小時	90%↓
磁盤I/O次數	17,000次/秒	170次/秒	99%↓
CPU占用率	38%	12%	68%↓

測試環境：Intel i7-11800H, 32GB RAM, NVMe SSD

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四、實戰技巧：如何適配你的項目

1.動態映射配置
通過JSON加載地址-文件映射，無需重新編譯：

{"0x1008": "C:/data/symbolRate.txt","0x1010": "C:/data/delta_rate.txt"
}

2.高精度時間戳升級
如需微秒級精度：

string timestamp = $"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff}" + $":{DateTime.Now.Microsecond / 100}";

3.異常熔斷機制
添加寫入失敗重試策略：

void FlushBufferWithRetry(string filePath, int maxRetries=3)
{for (int i = 0; i < maxRetries; i++){try { File.AppendAllLines(...); return; }catch (IOException) { Thread.Sleep(10); }}// 記入錯誤日志
}

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