基于C++11的muduo网络库.zip

# muduo 基于C++11的muduo网络库 作者：shenmingik 邮箱：2107810343@qq.com 时间：2021/1/26 22:17 开发环境：Ubuntu VS Code 编译器：g++ 编程语言：C++ 源码链接： [微云链接](https://share.weiyun.com/TvmQb52d) # 写在前面 ## 项目编译问题 项目编译时基于cmake的，在源码链接中有CMakeLists.txt文件，下载完之后直接点击那个编译即可。 ## 库安装的问题 在源码链接的`/lib`目录中有一个autobuild.sh文件，用`chmod +x autobuild.sh`命令给它加上执行权限之后，执行就可。 > 注：博主的是Ubuntu系统，其他系统可以进去把地址给改一下 ## 项目测试代码 这里简单的写了一个回显服务器用于测试，在源码链接的`/example`目录下，大家可以下载自己测试一下。 ## 关于压力测试 由于我这里基本就是重写了一下原来的muduo + 懒（不是主要原因） 所以 压力测试可以直接参考陈硕大神做的： [muduo 与 libevent2 吞吐量对比](https://blog.csdn.net/Solstice/article/details/5864889) [muduo 与 boost asio 吞吐量对比](https://blog.csdn.net/Solstice/article/details/5863411) # 项目概述 这个项目呢，是将陈硕大神的muduo网络库源码中核心代码部分重新写了一遍，将原来依赖boost库的地方都替换成了C++ 11语法。算是博主对muduo网络库达成更好理解的一个产品吧。 ## muduo网络库的reactor模型 在muduo网络库中，采用的是**reactor**模型，那么，什么是reactor模型呢？ > **Reactor：** > 即非阻塞同步网络模型，可以理解为，向内核去注册一个感兴趣的事件，事件来了去通知你，你去处理 > **Proactor：** > 即异步网络模型，可以理解为，向内核去注册一个感兴趣的事件及其处理handler，事件来了，内核去处理，完成之后告诉你 ## muduo的设计 reactor模型在实际设计中大致是有以下几个部分： - Event：事件 - Reactor： 反应堆 - Demultiplex：多路事件分发器 - EventHandler：事件处理器 在muduo中，其**调用关系**大致如下 - 将事件及其处理方法注册到reactor，reactor中存储了连接套接字connfd以及其感兴趣的事件event - reactor向其所对应的demultiplex去注册相应的connfd+事件，启动反应堆 - 当demultiplex检测到connfd上有事件发生，就会返回相应事件 - reactor根据事件去调用eventhandler处理程序  而上述的，是在一个reactor反应堆中所执行的大致流程，其在muduo代码中**包含关系**如下（椭圆圈起来的是类）： 可以看到，EventLoop其实就是我们的reactor，其执行在一个Thread上，实现了one loop per thread的设计。 每个EventLoop中，我们可以看到有一个Poller和很多的Channel，Poller在上图调用关系中，其实就是demultiplex（多路事件分发器）,而Channel对应的就是event（事件）  现在，我们大致明白了muduo每个reactor的设计，但是作为一个支持高并发的网络库，单线程 往往不是一个好的设计。 muduo采用了和Nginx相似的操作，有一个main reactor通过accept组件负责处理新的客户端连接，并将它们分派给各个sub reactor，每个sub reactor则是负责一个连接的读写等工作。  # muduo各个类 明白了muduo的细节之后，我们对muduo的剖析就更为容易。 ## 辅助类 这个类别的类与网络实现没有太大关系，只是用来辅助网络库的实现了 ### NonCopyable 这个类将拷贝和赋值构造函数给delete掉，提供了一个**不可拷贝**的基类 ```cpp NonCopyable(const NonCopyable &) = delete; NonCopyable &operator=(const NonCopyable &) = delete; ``` ### TimeStamp 这个类用于给网络库提供系统时间，我这里用的是`time（nullptr）`函数 ```cpp TimeStamp(); explicit TimeStamp(int64_t times); //获取当前时间 static TimeStamp now(); //转换为字符串 string to_string(); ``` ### Logger 这个是日志类,采用的是饿汉式的单例模式，用于打印网络库运行过程中的日志信息，主要分为四个级别 - INFO: 正常的日志输出 - ERROR: 有错误的日志输出，但是程序还可以运行 - FATAL: 有错误的日志输出，程序不可运行，直接exit - DEBUG: 用于调试得到错误信息 同时也往外提供了四个宏函数用于打印信息：`LOG_INFO、 LOG_ERROR、LOG_FATAL、LOG_DEBUG`，由于四个函数相似度较大，我这里就放出一个函数LOG_INFO ```cpp #define LOG_INFO(logmsgFormat, ...) \ do \ { \ Logger &logger = Logger::instance(); \ logger.set_log_level(EnLogLevel::INFO); \ char buf[BUFFER_SIZE] = {0}; \ snprintf(buf, 1024, logmsgFormat, ##__VA_ARGS__); \ logger.log(buf); \ } while (0) ``` 我们可以看到，这里是对输入数据进行了处理然后调的logger的log函数进行打印。 ```cpp //获取唯一实例对象 static Logger &instance(); //设置日志级别 void set_log_level(EnLogLevel level); //写日志 void log(string msg); ``` ### Buffer 这个是muduo网络库中底层的数据缓冲类型，模仿java中netty的设计，其有一个prepend、read、write三个标志，划分了缓冲区的数据。 其中perpend-read之间是一个头部的标志位，read-write是可读数据，write-末尾是可写数据。 应用将数据写入到网络库的Buffer缓冲区，然后Buffer缓冲区再写到TCP的缓冲区，最后再发送。  ```cpp 数据： vector<char> buffer_; size_t read_index_; size_t write_index_; 方法： //返回可读的长度 size_t readable_bytes() ; //返回可写的长度 size_t wirteable_bytes(); //返回头长度 size_t prependable_bytes(); //返回缓冲区中可读数据的起始地址 const char *peek(); //缓冲区readindex 偏移 void retrieve(size_t len); //缓冲区复位 void retrieve_all(); //读取所有数据 string retrieve_all_asString(); //读取len长度数据 string retrieve_as_string(size_t len); //保证缓冲区有这么长的可写空间 void ensure_writeable_bytes(size_t len); //返回可写数据地址 char *begin_write(); //忘缓冲区中添加数据 void append(const char *data, size_t len); //从fd中读取数据 ssize_t readfd(int fd, int *save_errno); //通过fd发送数据 ssize_t writefd(int fd, int *save_errno); private: //返回缓冲区起始地址 char *begin(); //扩容函数 void makespace(size_t len); ``` ## Reactor中类 这个类别中主要讲解reactor中要实现的类 ### InetAddress 这个类封装了socket所要绑定的**ip地址**和**端口号**，比较简单 ```cpp string get_ip() const; string get_ip