383-muduo网络库编程

绝地灬酷狼 2022-09-03 00:29 277阅读 0赞

## muduo网络库编程 ##

**muduo网络库的底层就是epoll加linux的pthread线程库。  
所以muduo库只能装在linux环境中。**  
**muduo网络库的安装见我的另外一篇博客就可以。**

**我们在做项目的时候，服务器一定要做到高并发，要用到muduo库。但是客户端只是向服务器请求服务，不需要高并发的性能要求。**

## 基于muduo的客户端服务器编程 ##

muduo网络库的编程很容易，要实现基于muduo网络库的服务器和客户端程序，只需要简单的组合TcpServer和TcpClient就可以，代码实现如下：  
**服务器类的开发**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**客户端实现**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 用muduo中的线程池做计算任务 ##

采用muduo进行服务器编程，如果遇到需要开辟多线程单独来处理复杂的计算任务或者其它阻塞任务等，不需要直接调用pthread\_create来创建线程，muduo库提供的ThreadPool线程池管理类已经把Linux的线程创建完全封装起来了，如果想研究源码，可以剖析muduo中ThreadPool.cc和Thread.cc。ThreadPool使用示例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## muduo的日志系统 ##

在开发软件产品过程中，日志的输出非常重要，可以记录很多软件运行过程中的信息，方便定位调试问题，跟踪统计信息等等，muduo库提供的日志级别有：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## muduo网络库的多线程模型 ##

**网络服务器编程常用模型**  
**【方案1】** ： accept + read/write 不是并发服务器  
**【方案2】** ： 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3】** ：accept + thread thread-pre-connection 比方案2的开销小了一点，但是并发造成线程堆积过多  
**【方案4】**： muduo的网络设计：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。

//设置EventLoop的线程个数，底层通过EventLoopThreadPool线程池管理线程类EventLoopThread
    _server.setThreadNum(10);

一个Base IO thread负责accept新的连接，接收到新的连接以后，使用轮询的方式在reactor pool中找到合适的sub reactor将这个连接挂载上去，这个连接上的所有任务都在这个sub reactor上完成。如果有过多的耗费CPU I/O的计算任务，**可以提交到创建的ThreadPool线程池中专门处理耗时的计算任务。**  
**【方案5】** ： reactors in process - one loop pre processnginx服务器的网络模块设计，基于进程设计，采用多个Reactors充当I/O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”。

**我们要做到高并发**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**一般来说， 线程的数量和CPU的核数对等，做到高并发。I/O复用的好处就是一个线程可以监听多个套接字。对于连接量大活跃量少的场景。**  
**工作线程会单独开一个线程做耗时的I/O操作，传送文件，音频之类的，这样当前的工作线程就可以及时做其他的依然注册在epoll上的socket的读写事件。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## muduo中的reactor模型 ##

reactor模型是什么？先看一下维基百科的标准解释：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
**从上面的描述，可以看出如下关键点：**

1.  事件驱动（event handling）
2.  可以处理一个或多个输入源（one or more inputs）
3.  通过Service Handler同步的将输入事件（Event）采用多路复用分发给相应的Request Handler（多个）处理

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## muduo网络库服务器编程示例 ##

**首先，我们在vscode上，要链接的库有**  
![在这里插入图片描述][8a67dc05e8924da985407d341358e234.png]  
**我们依赖muduo库链接写的函数。  
链接的时候要这样写**  
![在这里插入图片描述][e92b8118a1044df3b57d5d6fcf9569b5.png]  
**如何去配置这些东西？**  
**我们打开vscode**  
**我们在test文件夹下创建一个新的文件夹：testmuduo**  
![在这里插入图片描述][7baf3a147aed40bcacd1cace512f2b10.png]  
**然后我们在testmuduo下定义一个文件：muduo\_server.cpp**

/*
    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
    业务代码就是：用户的连接和断开，用户的可读写事件
    我们只需要关注业务代码，什么时候发生和如何监听这些事情的发生由muduo库去做 
    */
    #include <muduo/net/TcpServer.h>
    #include <muduo/net/EventLoop.h>//事件循环 
    #include <iostream>
    #include <functional>//绑定器 
    #include <string>
    using namespace std;
    using namespace muduo;
    using namespace muduo::net;
    using namespace placeholders;
    //muduo的名字空间作用域
     
    /*
    基于muduo网络库开发服务器程序
    步骤如下： 
    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//TCPServer 
    {
        
    public:
        ChatServer(EventLoop *loop,               //事件循环
                   const InetAddress &listenAddr, //muduo封装好的，绑定IP+Port
                   const string &nameArg)//给TCPserver一个名字 
            : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)//没有默认构造哦 
        {
        
            //给服务器注册用户连接的创建和断开的回调，回调就是对端的相应事件发生了告诉网络库 ，然后网络库告诉我 ，我在回调函数开发业务 
            _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));//绑定this对象到这个方法中，_1是参数占位符 
    
            //给服务器注册用户读写事件的回调
            _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));//绑定this对象到这个方法中 
    
            //设置服务器端的线程数量 1个I/O线程（监听新用户的连接事件）， 3个worker线程
            //不设置的话，就1个线程而已，要处理连接又要处理业务 
            _server.setThreadNum(4);//设置4个线程，1个I/O线程，3个worker线程 
        }
    
        void start()//开启事件循环 
        {
        
            _server.start();
        }
    
    private:
        //专门处理：用户的连接创建和断开 epoll listenfd accept
        //如果有新用户的连接或者断开，muduo库就会调用这个函数 
        void onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
        {
        
            if (conn->connected())//连接 ， peerAddress()对端的地址 localAddress() 本地的地址 
            {
        
                cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:online" << endl;
            }
            else//断开 
            {
        
                cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:offline" << endl;
                conn->shutdown();//相当于这些close(fd)
                //_loop->quit();
            }
        }
    
        //专门处理：用户的读写事件，muduo库去调用这个函数 
        void onMessage(const TcpConnectionPtr &conn, //连接，通过这个连接可以读写数据 
                       Buffer *buffer,               //缓冲区，提高数据收发的性能 
                       Timestamp time)               //接收到数据的时间信息
        {
        
            string buf = buffer->retrieveAllAsString();//收到的数据放到这个字符串中 
            cout << "recv data:" << buf << " time:" << time.toFormattedString() << endl;
            conn->send(buf);//返回 ，收到什么发送什么 
        }
    
        TcpServer _server;//第一步 
        EventLoop *_loop; //第二步相当于 epoll 事件循环的指针，有事件发生，loop上报 
    };
    
    int main()
    {
        
        EventLoop loop;//相当于像是创建了epoll
        InetAddress addr("127.0.0.1", 6000);//IP地址，端口号 
        ChatServer server(&loop, addr, "ChatServer");
    
        server.start();//listenfd通过 epoll_ctl 添加到 epoll 
        loop.loop();//相当于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
    }

**我们进行编译**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
**我们再起一个终端 执行**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
**连接了**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
![在这里插入图片描述][5a9c38a62ddd457c9e997f24f5be43e1.png]  
**telnet是 ctrl和\] 然后回车  
输入quit才退出**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

## 关于VScode的配置 ##

![在这里插入图片描述][b7049915fd064977a15ac2074178027b.png]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
**下面这两个路径是默认搜索的**  
![在这里插入图片描述][53dcf81ffb8e4c259fbec1dd72d6ed2f.png]  
![在这里插入图片描述][3864854094db4f5c98c9c82763b7986f.png]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
**ctrl+shift+B**  
**这样，直接build就可以了**  
编译完成

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/806a96c5722446858e0c28dcc119f475.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/04024b3a67ab483ea86ee9befe4f2acd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/7798bff022fc4a649d5fb618c4380dd4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220829/fdd0528c4d1144879fff9bb4a96789a4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220829/a6739b24fddd4d59baeb74d51343124d.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/0f61f3d5f21c463f86eb9636ace32df0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220829/4b01636a6778424d98da3bdb4fb47774.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20220829/b3a35f3942d14f3dbe040f037790b7d2.png
[8a67dc05e8924da985407d341358e234.png]: /images/20220829/955fa44c44214abbbfac8bc96a313ea2.png
[e92b8118a1044df3b57d5d6fcf9569b5.png]: /images/20220829/1b4293ef714e44d1a2487fe4eaf22c35.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20220829/eb277c8d91af461a9c94e0af4caeeb83.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20220829/3f03591036a243348d8a6b799d0c890b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20220829/2e80e72099594fc19ed75318b6442197.png
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[b7049915fd064977a15ac2074178027b.png]: /images/20220829/a1c653aff5cc483d85af21bac336475b.png
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[53dcf81ffb8e4c259fbec1dd72d6ed2f.png]: /images/20220829/15e4b9a43ed6417a8d84ee6062d86d17.png
[3864854094db4f5c98c9c82763b7986f.png]: /images/20220829/f209adfeb1f0453b8e2892a5560c448f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20220829/af0baf60ca4d499cad08d33396336d2c.png