ACG狂人

其实我更爱姐汁...

ASIO攻破!!!

花了足足3天时间,外加1天心情休整,终于在第5天编写出了一个能运行的基于asio和thread_group的框架,差点没气晕过去,把源码都看懂了才感觉会用了。
测试了一下,debug下一万次回应耗时800+毫秒,release下是200+毫秒,机器配置双核2.5G英特尔,4个线程并行工作,无错的感觉真好,再也不用担心iocp出一些奇怪的问题啦,因为是巨人们写的实现,呵呵。

进入正题,简要说一下asio的实现原理吧。在win32平台上,asio是基于IOCP技术实现的,我以前也用过IOCP,却没想到居然能扩展成这样,真是神奇!在其他平台下还会有别的方法去实现,具体见io_service类下面这部分的源码:
  // The type of the platform-specific implementation.
#if defined(BOOST_ASIO_HAS_IOCP)
  typedef detail::win_iocp_io_service impl_type;
  friend 
class detail::win_iocp_overlapped_ptr;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_EPOLL)
  typedef detail::task_io_service
<detail::epoll_reactor<false> > impl_type;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_KQUEUE)
  typedef detail::task_io_service
<detail::kqueue_reactor<false> > impl_type;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_DEV_POLL)
  typedef detail::task_io_service
<detail::dev_poll_reactor<false> > impl_type;
#else
  typedef detail::task_io_service
<detail::select_reactor<false> > impl_type;
#endif
这部分代码其实就在boost::asio::io_service类声明中的最前面几行,可以看见在不同平台下,io_service类的实现将会不同。很显然,windows平台下当然是win_iocp_io_service类为实现了(不过我一开始还以为win_iocp_io_service是直接拿出来用的呢,还在疑惑这样怎么有移植性呢?官方文档也对该类只字不提,其实我卡壳就是卡在这里了,差点就直接用这个类了^_^!)。

那么就分析一下win_iocp_io_service的代码吧,这里完全是用IOCP来路由各种任务,大家使用post来委托任务,内部调用的其实是IOCP的PostQueuedCompletionStatus函数,然后线程们用run来接受任务,内部其实是阻塞在IOCP的GetQueuedCompletionStatus函数上,一旦有了任务就立即返回,执行完后再一个循环,继续阻塞在这里等待下一个任务的到来,这种设计思想堪称神奇,对线程、服务以及任务完全解耦,灵活度达到了如此高度,不愧为boost库的东西!我只能有拜的份了...

说一下总体的设计思想,其实io_service就像是劳工中介所,而一个线程就是一个劳工,而调用post的模块相当于富人们,他们去中介所委托任务,而劳工们就听候中介所的调遣去执行这些任务,任务的内容就写在富人们给你的handler上,也就是函数指针,指针指向具体实现就是任务的实质内容。其实在整个过程中,富人们都不知道是哪个劳工帮他们做的工作,只知道是中介所负责完成这些就可以了。这使得逻辑上的耦合降到了最低。不过这样的比喻也有个不恰当的地方,如果硬要这样比喻的话,我只能说:其实劳工里面也有很多富人的^o^! 。很多劳工在完成任务的过程中自己也托给中介所一些任务,然后这些任务很可能还是自己去完成。这也难怪,运行代码的总是这些线程,那么调用post的肯定也会有这些线程了,不过不管怎么说,如此循环往复可以解决问题就行,比喻不见得就得恰当,任何事物之间都不可能完全相同,只要能阐述思想就行。

最后还要说明的一点就是:委托的任务其实可以设定执行的时间的,很不错的设定,内部实现则是通过定时器原理,GetQueuedCompletionStatus有一个等待时间的参数似乎被用在这方面,还有源码中的定时器线程我并没有过多的去理解,总之大体原理已基本掌握,剩下的就是使劲的用它了!!!

另外为了方便人交流,在这里插入一些代码可能更容易让人理解吧,
下面这个是启动服务时的代码:
void ServerFramework::run()
{
    boost::thread_group workers;
    
for (uint32 i = 0; i < mWorkerCount; ++i)
        workers.create_thread(
            boost::bind(
&boost::asio::io_service::run, &mIoService));
    workers.join_all();
}

在打开前就得分配好任务,否则线程们运行起来就退出了,阻塞不住,任务的分配就交给open函数了,它是分配了监听端口的任务,一旦有了连接就会抛出一个任务,其中一个线程就会开始行动啦。
void ServerFramework::open(const String& address, const String& port, uint32 nWorkers /*= DEFAULT_WORKER_COUNT*/)
{
    
// Open the acceptor with the option to reuse the address (i.e. SO_REUSEADDR).
    boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(mIoService);
    boost::asio::ip::tcp::resolver::query query(address, port);
    boost::asio::ip::tcp::endpoint endpoint 
= *resolver.resolve(query);

    mAcceptor.open(endpoint.protocol());
    mAcceptor.set_option(boost::asio::ip::tcp::acceptor::reuse_address(
true));
    mAcceptor.bind(endpoint);
    mAcceptor.listen();

    mNextConnection 
= new Connection(this);
    mAcceptor.async_accept(mNextConnection
->getSocket(),
        boost::bind(
&ServerFramework::__onConnect, this,
        boost::asio::placeholders::error));

    mWorkerCount 
= nWorkers;
    
if (mWorkerCount == DEFAULT_WORKER_COUNT)
    
{
        mWorkerCount 
= 4;
    }

}

open函数中给io_service的一个任务就是在有链接访问服务器端口的情况下执行ServerFramework::__onConnect函数,有一点需要格外注意的,io_service必须时刻都有任务存在,否则线程io_service::run函数将返回,于是线程都会结束并销毁,程序将退出,所以,你必须保证无论何时都有任务存在,这样线程们即使空闲了也还是会继续等待,不会销毁。所以,我在ServerFramework::__onConnect函数中又一次给了io_service相同的任务,即:继续监听端口,有链接了还是调用ServerFramework::__onConnect函数。如果你在ServerFramework::__onConnect执行完了还没有给io_service任务的话,那么一切都晚了...... 代码如下:
void ServerFramework::__onConnect(const BoostSysErr& e)
{
    
if (e)
    
{
        MOELOG_DETAIL_WARN(e.message().c_str());
    }


    Connection
* p = mNextConnection;
    mNextConnection 
= new Connection(this);

    
// 再次进入监听状态
    mAcceptor.async_accept(mNextConnection->getSocket(),
        boost::bind(
&ServerFramework::__onConnect, this,
        boost::asio::placeholders::error));

    
// 处理当前链接
    __addConnection(p);
    p
->start();
}

最后,展示一下这个类的所有成员变量吧:
    // 用于线程池异步处理的核心对象
    boost::asio::io_service mIoService;

    
// 网络链接的接收器,用于接收请求进入的链接
    boost::asio::ip::tcp::acceptor mAcceptor;

    
// 指向下一个将要被使用的链接对象
    Connection* mNextConnection;

    
// 存储服务器链接对象的容器
    ConnectionSet mConnections;

    
//// 为链接对象容器准备的strand,防止并行调用mConnections
    //boost::asio::io_service::strand mStrand_mConnections;

    
// 为链接对象容器准备的同步锁,防止并行调用mConnections
    boost::mutex mMutex4ConnSet;

    
// 为控制台输出流准备的strand,防止并行调用std::cout
    AsioService::strand mStrand_ConsoleIostream;

    
// 工作线程的数量
    uint32 mWorkerCount;



但愿这篇随笔也能对正在研究asio的朋友们有所帮助吧。

posted on 2009-06-26 22:14 酿妹汁 阅读(9394) 评论(15)  编辑 收藏 引用 所属分类: C++

评论

# re: ASIO攻破!!! 2009-06-27 09:40 zhaoyang0618

感谢!也在学习ASIO。
能否简单的说一下如何在ASIO中使用thread_group呢?或者说在ASIO中使用线城池。  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-06-30 17:15 亨德列克

高  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-07-04 16:03

@zhaoyang0618
其实asio将线程与框架分离了开来,但是会在内部辅助你进行同步调用,完全不用你去担心。你只要在线程的主函数中调用io_service::run方法就可以了,或者干脆将io_service::run当成线程的主函数也行,就像我所用的方法一样:
boost::thread_group workers;
for (uint32 i = 0; i < mWorkerCount; ++i)
workers.create_thread(
boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &mIoService));
workers.join_all();  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-07-04 16:26

@zhaoyang0618
博客正文已经添加了新的内容,还望能指正。  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-07-04 17:06 99网上书店

开源软件的领袖和先驱,从来没有领过一天工资  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-07-05 23:27 99书城

能否简单的说一下如何在ASIO中使用thread_group呢  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!![未登录] 2009-09-02 21:17 ace

喜欢用ace  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-10-27 16:14 dc

为什么我一直觉得asio似乎并没有将io/work分开呢?
按照这种async模型的话,只要work卡住不去执行async_recv的话一直无法从网络缓冲区中提取出packet,最终可能导致缓冲区饱和?  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2009-10-27 16:16 dc

不是数据包缓冲区..是io消息列队..  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2010-11-05 16:41 冬瓜

为了防止io_service.run退出,可以增加一个work,这样它就可以使它一直处理boost::asio::io_service::work  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!![未登录] 2012-08-30 13:21 jason

你好,能给我一份关于boost的IOCP,完整的代码吗?对我而言,特别重要,希望大虾帮助。  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!![未登录] 2012-08-30 13:23 jason

我的邮件是zxl200406@163.com
谢谢您的帮助。  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2012-09-18 23:05 shanoa

@jason
boost源码里有的呀,你上www.boost.org下载boost源码吧  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!![未登录] 2013-07-10 16:34 stonexin

mAcceptor.bind(endpoint);

这一行代码最好做个判断,加上error_code.不然ip地址或者端口不正确,会导致意外的崩溃。
boost::system::error_code ec;
mAcceptor.bind(endpoint,ec);
if(ec)
{
std::cout<<"error: "<<ec.message()<<std::endl;
}  回复  更多评论   

# re: ASIO攻破!!! 2013-08-16 17:24 feelworld

你好 能给一份实现这个框架的代码吗 不胜感激 276090345@qq.com  回复  更多评论   


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