Boost Asio协程实现服务器
参考:https://llfc.club/category?catid=225RaiVNI8pFDD5L4m807g7ZwmF#!aid/2RHA2vfllSmYXf4xcJqzzVtLrJt
简介
之前介绍了asio服务器并发编程的几种模型,包括单线程,多线程IOServicePool,多线程IOThreadPool等,今天带着大家利用asio协程实现并发服务器。利用协程实现并发程序有两个好处
1 将回调函数改写为顺序调用,提高开发效率。
2 协程调度比线程调度更轻量化,因为协程是运行在用户空间的,线程切换需要在用户空间和内核空间切换。
协程案例
asio官网提供了一个协程并发编程的案例,我们列举一下
#include<boost/asio/co_spawn.hpp> #include<boost/asio/detached.hpp> #include<boost/asio/io_context.hpp> #include<boost/asio/ip/tcp.hpp> #include<boost/asio/signal_set.hpp> #include<boost/asio/write.hpp> #include<cstdio> using boost::asio::ip::tcp; using boost::asio::awaitable; using boost::asio::co_spawn; using boost::asio::detached; using boost::asio::use_awaitable; namespace this_coro = boost::asio::this_coro; #if defined(BOOST_ASIO_ENABLE_HANDLER_TRACKING) # define use_awaitable \ boost::asio::use_awaitable_t(__FILE__, __LINE__, __PRETTY_FUNCTION__) #endif awaitable<void> echo(tcp::socket socket) { try { char data[1024]; for(;;) { std::size_t n = co_await socket.async_read_some(boost::asio::buffer(data), use_awaitable); co_await async_write(socket, boost::asio::buffer(data, n), use_awaitable); } } catch(std::exception& e) { std::printf("echo Exception: %s\n", e.what()); } } awaitable<void> listener() { auto executor = co_await this_coro::executor; tcp::acceptor acceptor(executor,{ tcp::v4(),10086}); for(;;) { tcp::socket socket = co_await acceptor.async_accept(use_awaitable); co_spawn(executor, echo(std::move(socket)), detached); } } int main() { try { boost::asio::io_context io_context(1); boost::asio::signal_set signals(io_context, SIGINT, SIGTERM); signals.async_wait([&](auto,auto){ io_context.stop();}); co_spawn(io_context, listener(), detached); io_context.run(); } catch(std::exception& e) { std::printf("Exception: %s\n", e.what()); } }
1 我们用awaitable<void>声明了一个函数,那么这个函数就变为可等待的函数了,比如listener
被添加awaitable<void>
之后,就可以被协程调用和等待了。
2 co_spawn
表示启动一个协程,参数分别为调度器,执行的函数,以及启动方式, 比如我们启动了一个协程,deatched表示将协程对象分离出来,这种启动方式可以启动多个协程,他们都是独立的,如何调度取决于调度器,在用户的感知上更像是线程调度的模式,类似于并发运行,其实底层都是串行的。
co_spawn(io_context, listener(), detached);
我们启动了一个协程,执行listener中的逻辑,listener内部co_await 等待 acceptor接收连接,如果没有连接到来则挂起协程。执行之后的io_context.run()
逻辑。所以协程实际上是在一个线程中串行调度的,只是感知上像是并发而已。
3 当acceptor接收到连接后,继续调用co_spawn启动一个协程,用来执行echo逻辑。echo逻辑里也是通过co_wait的方式接收和发送数据的,如果对端不发数据,执行echo的协程就会挂起,另一个协程启动,继续接收新的连接。当没有连接到来,接收新连接的协程挂起,如果所有协程都挂起,则等待新的就绪事件(对端发数据,或者新连接)到来唤醒。
改进服务器
我们可以利用协程改进服务器编码流程,用一个iocontext管理绑定acceptor用来接收新的连接,再用一个iocontext或以IOServicePool的方式管理连接的收发操作,在每个连接的接收数据时改为启动一个协程,通过顺序的方式读取收到的数据
voidCSession::Start(){ auto shared_this = shared_from_this(); //开启接收协程 co_spawn(_io_context,[=]()->awaitable<void>{ try{ for(;!_b_close;){ _recv_head_node->Clear(); std::size_t n = co_await boost::asio::async_read(_socket, boost::asio::buffer(_recv_head_node->_data, HEAD_TOTAL_LEN), use_awaitable); if(n ==0){ std::cout <<"receive peer closed"<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); co_return; } //获取头部MSGID数据 short msg_id =0; memcpy(&msg_id, _recv_head_node->_data, HEAD_ID_LEN); //网络字节序转化为本地字节序 msg_id = boost::asio::detail::socket_ops::network_to_host_short(msg_id); std::cout <<"msg_id is "<< msg_id << endl; //id非法 if(msg_id > MAX_LENGTH){ std::cout <<"invalid msg_id is "<< msg_id << endl; _server->ClearSession(_uuid); co_return; } short msg_len =0; memcpy(&msg_len, _recv_head_node->_data + HEAD_ID_LEN, HEAD_DATA_LEN); //网络字节序转化为本地字节序 msg_len = boost::asio::detail::socket_ops::network_to_host_short(msg_len); std::cout <<"msg_len is "<< msg_len << endl; //长度非法 if(msg_len > MAX_LENGTH){ std::cout <<"invalid data length is "<< msg_len << endl; _server->ClearSession(_uuid); co_return; } _recv_msg_node = make_shared<RecvNode>(msg_len, msg_id); //读出包体 n = co_await boost::asio::async_read(_socket, boost::asio::buffer(_recv_msg_node->_data, _recv_msg_node->_total_len), use_awaitable); if(n ==0){ std::cout <<"receive peer closed"<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); co_return; } _recv_msg_node->_data[_recv_msg_node->_total_len]='\0'; cout <<"receive data is "<< _recv_msg_node->_data << endl; //投递给逻辑线程 LogicSystem::GetInstance().PostMsgToQue(make_shared<LogicNode>(shared_from_this(), _recv_msg_node)); } } catch(std::exception& e){ std::cout <<"exception is "<< e.what()<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); } }, detached); }
其余的逻辑和之前大体相同,测试了一下在一个iocontext负责接收新连接,一个iocontext负责接收数据和发送数据的情况下,客户端创建100个连接,收发500次,总用时为55s
简介
之前介绍了asio服务器并发编程的几种模型,包括单线程,多线程IOServicePool,多线程IOThreadPool等,今天带着大家利用asio协程实现并发服务器。利用协程实现并发程序有两个好处
1 将回调函数改写为顺序调用,提高开发效率。
2 协程调度比线程调度更轻量化,因为协程是运行在用户空间的,线程切换需要在用户空间和内核空间切换。
协程案例
asio官网提供了一个协程并发编程的案例,我们列举一下
#include<boost/asio/co_spawn.hpp> #include<boost/asio/detached.hpp> #include<boost/asio/io_context.hpp> #include<boost/asio/ip/tcp.hpp> #include<boost/asio/signal_set.hpp> #include<boost/asio/write.hpp> #include<cstdio> using boost::asio::ip::tcp; using boost::asio::awaitable; using boost::asio::co_spawn; using boost::asio::detached; using boost::asio::use_awaitable; namespace this_coro = boost::asio::this_coro; #if defined(BOOST_ASIO_ENABLE_HANDLER_TRACKING) # define use_awaitable \ boost::asio::use_awaitable_t(__FILE__, __LINE__, __PRETTY_FUNCTION__) #endif awaitable<void> echo(tcp::socket socket) { try { char data[1024]; for(;;) { std::size_t n = co_await socket.async_read_some(boost::asio::buffer(data), use_awaitable); co_await async_write(socket, boost::asio::buffer(data, n), use_awaitable); } } catch(std::exception& e) { std::printf("echo Exception: %s\n", e.what()); } } awaitable<void> listener() { auto executor = co_await this_coro::executor; tcp::acceptor acceptor(executor,{ tcp::v4(),10086}); for(;;) { tcp::socket socket = co_await acceptor.async_accept(use_awaitable); co_spawn(executor, echo(std::move(socket)), detached); } } int main() { try { boost::asio::io_context io_context(1); boost::asio::signal_set signals(io_context, SIGINT, SIGTERM); signals.async_wait([&](auto,auto){ io_context.stop();}); co_spawn(io_context, listener(), detached); io_context.run(); } catch(std::exception& e) { std::printf("Exception: %s\n", e.what()); } }
1 我们用awaitable<void>声明了一个函数,那么这个函数就变为可等待的函数了,比如listener
被添加awaitable<void>
之后,就可以被协程调用和等待了。
2 co_spawn
表示启动一个协程,参数分别为调度器,执行的函数,以及启动方式, 比如我们启动了一个协程,deatched表示将协程对象分离出来,这种启动方式可以启动多个协程,他们都是独立的,如何调度取决于调度器,在用户的感知上更像是线程调度的模式,类似于并发运行,其实底层都是串行的。
co_spawn(io_context, listener(), detached);
我们启动了一个协程,执行listener中的逻辑,listener内部co_await 等待 acceptor接收连接,如果没有连接到来则挂起协程。执行之后的io_context.run()
逻辑。所以协程实际上是在一个线程中串行调度的,只是感知上像是并发而已。
3 当acceptor接收到连接后,继续调用co_spawn启动一个协程,用来执行echo逻辑。echo逻辑里也是通过co_wait的方式接收和发送数据的,如果对端不发数据,执行echo的协程就会挂起,另一个协程启动,继续接收新的连接。当没有连接到来,接收新连接的协程挂起,如果所有协程都挂起,则等待新的就绪事件(对端发数据,或者新连接)到来唤醒。
改进服务器
我们可以利用协程改进服务器编码流程,用一个iocontext管理绑定acceptor用来接收新的连接,再用一个iocontext或以IOServicePool的方式管理连接的收发操作,在每个连接的接收数据时改为启动一个协程,通过顺序的方式读取收到的数据
-
voidCSession::Start(){ auto shared_this = shared_from_this(); //开启接收协程 co_spawn(_io_context,[=]()->awaitable<void>{ try{ for(;!_b_close;){ _recv_head_node->Clear(); std::size_t n = co_await boost::asio::async_read(_socket, boost::asio::buffer(_recv_head_node->_data, HEAD_TOTAL_LEN), use_awaitable); if(n ==0){ std::cout <<"receive peer closed"<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); co_return; } //获取头部MSGID数据 short msg_id =0; memcpy(&msg_id, _recv_head_node->_data, HEAD_ID_LEN); //网络字节序转化为本地字节序 msg_id = boost::asio::detail::socket_ops::network_to_host_short(msg_id); std::cout <<"msg_id is "<< msg_id << endl; //id非法 if(msg_id > MAX_LENGTH){ std::cout <<"invalid msg_id is "<< msg_id << endl; _server->ClearSession(_uuid); co_return; } short msg_len =0; memcpy(&msg_len, _recv_head_node->_data + HEAD_ID_LEN, HEAD_DATA_LEN); //网络字节序转化为本地字节序 msg_len = boost::asio::detail::socket_ops::network_to_host_short(msg_len); std::cout <<"msg_len is "<< msg_len << endl; //长度非法 if(msg_len > MAX_LENGTH){ std::cout <<"invalid data length is "<< msg_len << endl; _server->ClearSession(_uuid); co_return; } _recv_msg_node = make_shared<RecvNode>(msg_len, msg_id); //读出包体 n = co_await boost::asio::async_read(_socket, boost::asio::buffer(_recv_msg_node->_data, _recv_msg_node->_total_len), use_awaitable); if(n ==0){ std::cout <<"receive peer closed"<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); co_return; } _recv_msg_node->_data[_recv_msg_node->_total_len]='\0'; cout <<"receive data is "<< _recv_msg_node->_data << endl; //投递给逻辑线程 LogicSystem::GetInstance().PostMsgToQue(make_shared<LogicNode>(shared_from_this(), _recv_msg_node)); } } catch(std::exception& e){ std::cout <<"exception is "<< e.what()<< endl; Close(); _server->ClearSession(_uuid); } }, detached); }
其余的逻辑和之前大体相同,测试了一下在一个iocontext负责接收新连接,一个iocontext负责接收数据和发送数据的情况下,客户端创建100个连接,收发500次,总用时为55s