muduo 06 muduo网络库编程

原创已于 2023-08-29 22:03:44 修改 · 199 阅读

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#服务器 #c++ #网络 #vscode #linux

于 2023-06-28 22:54:25 首次发布

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muduo网络库安装

muduo库和boost库源码：

链接：https://pan.baidu.com/s/1OVDY_tv2cOAj0_QlYSvalg
提取码：2nk4

muduo库是基于boost开发的 ,所以首先需要安装boost库参考：

(36条消息) C++网络编程 - Boost::asio异步网络编程 - 01- boost库源码编译安装_大秦坑王的博客-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/QIANGWEIYUAN/article/details/88792874

然后安装muduo

(36条消息) C++ muduo网络库知识分享01 - Linux平台下muduo网络库源码编译安装_大秦坑王的博客-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/QIANGWEIYUAN/article/details/89023980

网络服务器编程常用模型

方案一：accept + read/write

不是并发服务器

方案二：accept+fork-process-pre-connection

适合并发连接数不大，计算任务工作量大于fork的开销

方案三：accept+ thread thread-pre-connection

比方案2开销小了一点，但是并发造成线程堆积国多

方案四：muduo网络库的设计： reactors in threads - one loop per thread

方案的特点是one loop per thread，一个线程一个事件循环。
有一个main reactor负载accept连接，然后把连接分发到某个sub reactor (采用round-robin (轮询)的方式来选择sub reactor)，该连接的所用操作都在那个sub reactor所处的线程中完成。
多个连接可能被分派到多个线程中，以充分利用CPU。
Reactor poll的大小是固定的，根据CPU的数目确定读写操作都在epoll上完成。

方案五： reactors in process - one loop pre process

nginx服务器的网络模块设计，基于进程设计，采用多个Reactors充当I/0进程和工作进程，通过一把accept锁，完美解决多个Reactors的“惊群现象”

什么是惊群现象？

它发生在当多个线程或进程被同一个事件唤醒，但实际上只需要一个线程或进程来处理该事件时。

下面是一个常见的惊群现象场景：

考虑一个多进程的网络服务器，其中有多个子进程等待在同一个监听套接字上。当一个新的客户端连接请求到来时，所有等待的子进程都可能被唤醒，但实际上只需要一个子进程来接受这个新的连接。这就导致了大量的无用的上下文切换和资源竞争，降低了系统的整体性能。

muduo中的Reactor模型

mainReactor:接收客户端的连接；

acceptor对象：封装了处理IO线程中处理新用户连接的类对象，然后通过轮询的方式分发到各个SubReator，子反应堆再进行编解码，读写操作。

muduo网络库编程实现echo服务器

muduo网络库给用户提供了两个主要的类：

TcpServer ： 用于编写服务器程序的

TcpClient ： 用于编写客户端程序的

采用epoll + 线程池的方式

好处：能够把网络IO的代码和业务代码区分开来 - 处理用户的连接断开用户的可读可写

基于muduo网络库开发服务器程序流程：

1.组合TcpServer对象

2.创建EventLoop事件循环对象的指针

3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数

4.在当前服务器类的构造函数当中，注册处理连接的回调函数和处理读写事件的回调函数

5.设置合适的服务端线程数量，muduo库会自己分配I/O线程和worker线程
ChatServer(EventLoop *loop,               // 事件循环
               const InetAddress &listenAddr, // IP+Port
               const string &nameArg) 
        : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
    {
        // 给服务器注册用户连接的创建和断开回调
        _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));

        // 给服务器注册用户读写事件回调
        _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

        // 设置服务器端的线程数量 1个I/O线程   3个worker线程
        _server.setThreadNum(4);
    }

/*
muduo网络库给用户提供了两个主要的类
TcpServer ： 用于编写服务器程序的
TcpClient ： 用于编写客户端程序的

epoll + 线程池
好处：能够把网络I/O的代码和业务代码区分开
                        用户的连接和断开       用户的可读写事件
*/
#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;

/*基于muduo网络库开发服务器程序
1.组合TcpServer对象
2.创建EventLoop事件循环对象的指针
3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数
4.在当前服务器类的构造函数当中，注册处理连接的回调函数和处理读写时间的回调函数
5.设置合适的服务端线程数量，muduo库会自己分配I/O线程和worker线程
*/

class ChatServer
{
public:
    ChatServer(EventLoop *loop,               // 事件循环
               const InetAddress &listenAddr, // IP+Port
               const string &nameArg) 
        : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
    {
        // 给服务器注册用户连接的创建和断开回调
        _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));

        // 给服务器注册用户读写事件回调
        _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

        // 设置服务器端的线程数量 1个I/O线程   3个worker线程
        _server.setThreadNum(4);
    }

    void start()
    {
        _server.start();
    }

private:
    // 专门处理用户的连接创建和断开  epoll listenfd accept
    void onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
    {
        if (conn->connected())
        {
            cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:online" << endl;
        }
        else
        {
            cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:offline" << endl;
            conn->shutdown(); // close(fd)
            // _loop->quit();
        }
    }

    // 专门处理用户的读写事件
    void onMessage(const TcpConnectionPtr &conn, // 连接
                   Buffer *buffer,               // 缓冲区
                   Timestamp time)               // 接收到数据的时间信息
    {
        string buf = buffer->retrieveAllAsString();
        cout << "recv data:" << buf << " time:" << time.toFormattedString() << endl;
        conn->send(buf);
    }

    TcpServer _server; // #1
    EventLoop *_loop;  // #2 epoll
};

int main()
{
    EventLoop loop; // epoll
    InetAddress addr("127.0.0.1", 6000);
    ChatServer server(&loop, addr, "ChatServer");

    server.start(); // listenfd epoll_ctl=>epoll
    loop.loop();    // epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接，已连接用户的读写事件等
}