Friday 网络库

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功能

• 高并发
• 高性能
• 只支持 TCP
• 支持优雅退出
• 服务端心跳保活 (TODO)
• 时间轮定时器 timerfd
• 服务端有读写 BUFFER
• 客户端提供了 Connector 重连功能

认为会是两台采用相同字节序的主机使用该网络库通信, 所以并没有提供字节序转换功能

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项目概述

项目采用 C++11 编写, 使用非阻塞 IO, 通过事件通知和回调机制执行 IO 读写, 定时器等多类事件

Reactor函数调用流程图

项目测试

目前只做了简单的单线程pingpong测试 吞吐率大概为 3479KB/s

部分技术点实现

Reactor 的实现

void EpollEventLoop::loop() 
{
    isLooping = true;
    while (isLooping) 
    {
        epoll_.wait(events, EPOLLWAITFOR);
        handleEvents();
        {
            std::vector<epoll_event> evs(events.size());
            std::swap(events, evs);
        }
    }

    isEnd = true;
}

EpollEventLoop::loop()中循环, 调用EpollBase::wait()返回就绪事件集合, 调用EpollEventLoop::handleEvents() 分类事件, 执行MyEvent中的对应回调函数

服务端 accept

• FServer中仍然采用的是循环accept的方法, 即:

	while (1) 
    {
        memset(&peer, 0, peerLen);	//peer为sockaddr_in类型
        connfd = serverFd->accept(&peer);
        if (connfd < 0) 
            break;
        else 
        {
          //...
            printf("got a new connection fd = %d\n", connfd);
        }
    }

如果同一时间有大量连接, 内核中的accept队列可能很快填满, 一次只 accept 一个效率不如这样做, 经过测试这样确实更快一些

还有一个制约同一时刻的最大连接数的因素应该就是backlog的值了, 我这里只是指定为10

• accept函数:

int SocketTCP::accept(sockaddr_in* peer)
{
    socklen_t peerAddrLen = sizeof(sockaddr_in);

    errno = 0;
    int ret = ::accept(sockfd, 
                      (sockaddr *)peer, 
                      &peerAddrLen);
    if (ret > 0)
    {
        int old_option = fcntl(ret, F_GETFL, 0);
        int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
        fcntl(ret, F_SETFL, new_option);
        return ret;
    }
    else 
        return ret;
    // return ::accept(socketFd->fd(), 
    //                   (sockaddr *)peer, 
    //                   &peerAddrLen);
}

因为Friday采取非阻塞 IO, 而我发现监听 socket 是非阻塞的, 但是连接建立后返回的那个代表新客户端连接的文件描述符仍是阻塞的

自动重连,非阻塞connect

阻塞不必说, 非阻塞connect就要涉及到判断连接是否建立成功 Friday中选择的做法是连续调用::connect函数, 在连接已经建立的情况下, 再次调用connect会返回错误EISCONN

大概流程是客户端调用Connecor::connect发起连接, 然后注册该 socket 监听可写事件, 当连接成功建立会触发可写事件, 这时再次调用::connect函数判断返回结果

连接建立错误时会触发可读可写, 所以需要二次判断

void Connector::isConnOk() 
{
    int ret = cliSock->connect(serAddr);
    int error = (ret == 0) ? ret : errno;
    if (error == 0)
    {
        connSuccessful();
    }
    else if (error == EISCONN) 
    {
        //是自连接
        if (cliSock->isSelfConnection())
        {
            printf("是自连接\n");
            reConnect();
        }
        else
        {
            printf("成功连接\n");
            connSuccessful();
        }
    }
    else 
    {
        printf("连接失败,重连\n");
        //不是EISCONN就是连接失败
        reConnect();
    }
}

心跳 TODO

• 思路 每个事件存储成员heartBeatCount_, 服务端 heartBeatCount_定期自增, 客户端每隔一段时间发送一个空包(心跳), 服务端收到后, heartBeatCount_清零, 当计数达到三次断开连接

定时在每次到期发现没有收到数据时翻倍

不在服务端发送心跳是为了减少其 IO 负担, 客户端来维持心跳的话, 服务端只需要定时进行逻辑判断就行了

IOBuffer

应用层 buffer 必不可少, IOBuffer是一个 std::list<std::vector<unsigned char> >的链表, 每次读取数据一直读到返回EINTR EWOULDBLOCK添加进读 buffer, 然后交给用户设定的回调函数解析处理, 发送数据时将数据添加进写 buffer, 注册 epoll 可写事件, 触发时发送

时间轮

时间轮我采用 set 的自排序功能 std::vector<std::set<Timer> > wheel 实现其中定时器的排序 而set map遵循严格弱序化, 即:

A > B 和 B > A 不能同时为真 

STL 容器判断等价:

!(A < B) && !(B < A) 成立时为等价

对端断开连接

对端正常关闭 (程序里close(), shell 下 kill 或 CTR + C) 触发 EPOLLIN 和 EPOLLRDHUP 交给可读回调中执行read函数时 触发其中的错误处理

		if (x.events & pollRDHangUp) 
        {
            //交给可读回调,触发其中错误处理
            printf("pollRDHangUp\n");
            x.events = pollReadAble;
        }
        if (x.events & pollReadAble)
        {
          //...
        }
        if (x.events & pollWriteAble) 
        {
           //...
        }