Linux学习记录——사십오 高级IO（6）--- Epoll型服务器（3）（Reactor）-Toy模板网

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看完前两篇再看这篇，本篇将会写Reactor

1、数据所有处理都放在底层

EpollServer.hpp中创建一个函数HandlerRequest，用它来做Recver函数的数据处理，也就是数据分析。

    void HandlerRequest(Connection *conn)
    {
        //保证所有数据都被分析，要加循环
        int quit = false;
        while (!quit)
        {
            std::string requestStr;
            int n = ParsePackage(conn->inbuffer_, &requestStr);
            // 看ParsePackage
            // n为0表示没有不合理字符串或者inbuffer剩下的不够规定的长度，不用判断
            if (n > 0) // 保证读到了完整的请求
            {
                // 回调函数在Main.cc中
                // 这边先反序列化，再交给回调函数
                // 上面改成using func_t = std::function<void(const Request&)>;
                requestStr = RemoveHeader(requestStr, n);
                Request req;
                req.Deserialize(requestStr);
                func_(conn, req); // 交给回调函数处理
            }
            else quit = true;
        }
    }

    void Recver(Connection* conn)
    {
        //读取完了本轮数据
        do
        {
            char buffer[bsize];//1024
            ssize_t n = recv(conn->fd_, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
            if(n > 0)
            {
                buffer[n] = 0;
                conn->inbuffer_ += buffer;
            }
            else if(n == 0)//另一端关闭了套接字，要关闭连接
            {
                conn->excepter_(conn);//归到异常处理
            }
            else
            {
                //和之前的一样做法
                if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break;
                else if(errno == EINTR) continue;
                else conn->excepter_(conn);
            }
        } while (conn->events & EPOLLET); 
        //根据基本协议，进行数据分析，上面读完再分析
        HandlerRequest(conn);
    }

改一下回调函数，不向外暴露Connection类。

    void HandlerRequest(Connection *conn)
    {
        //保证所有数据都被分析，要加循环
        int quit = false;
        while (!quit)
        {
            std::string requestStr;
            //1、提取完整报文
            int n = ParsePackage(conn->inbuffer_, &requestStr);
            if (n > 0)
            {
                //2、提取有效载荷
                requestStr = RemoveHeader(requestStr, n);
                //3、进行反序列化
                Request req;
                req.Deserialize(requestStr);
                //4、进行业务处理
                //using func_t = std::function<Response (const Request&)>;
                Response resp = func_(req);//request保证是一个完整的报文
            }
            else quit = true;
        }
    }

Main.cc中就不需要两个函数，一个计算函数就可以

#include "EpollServer.hpp"
#include <memory>

//用之前网络计算器的计算函数
Response Calculate(const Request& req)
{
    Response resp(0, 0);
    switch(req._op)
    {
    case '+':
        resp._result = req._x + req._y;
        break;
    case '-':
        resp._result = req._x - req._y;
        break;
    case '*':
        resp._result = req._x * req._y;
        break;
    case '/':
        if(req._y == 0) resp._code = 1;
        else resp._result = req._x / req._y;
        break;
    case '%':
        if(req._y == 0) resp._code = 2;
        else resp._result = req._x / req._y;
        break; 
    default:
        resp._code = 3;
        break; 
    }
    return resp;
}

int main()
{
    std::unique_ptr<EpollServer> svr(new EpollServer(Calculate));
    svr->InitServer();
    svr->Disptcher();
    return 0;
}

处理数据那里再加上最后的步骤

    void HandlerRequest(Connection *conn)
    {
        //保证所有数据都被分析，要加循环
        int quit = false;
        while (!quit)
        {
            std::string requestStr;
            //1、提取完整报文
            int n = ParsePackage(conn->inbuffer_, &requestStr);
            if (n > 0)
            {
                //2、提取有效载荷
                requestStr = RemoveHeader(requestStr, n);
                //3、进行反序列化
                Request req;
                req.Deserialize(requestStr);
                //4、进行业务处理
                //using func_t = std::function<Response (const Request&)>;
                Response resp = func_(req);//request保证是一个完整的报文
                //5、序列化
                std::string RespStr;
                resp.Serialize(&RespStr);
                //6、添加报头
                RespStr = AddHeader(RespStr);
                //7、返回
                conn->outbuffer_ += RespStr;
            }
            else quit = true;
        }
    }

回到Recver函数，调用HandlerRequest函数后

    void RecverHelper(Connection* conn)
    {
        //读取完了本轮数据
        do
        {
            char buffer[bsize];//1024
            ssize_t n = recv(conn->fd_, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
            if(n > 0)
            {
                buffer[n] = 0;
                conn->inbuffer_ += buffer;
            }
            else if(n == 0)//另一端关闭了套接字，要关闭连接
            {
                conn->excepter_(conn);//归到异常处理
            }
            else
            {
                //和之前的一样做法
                if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break;
                else if(errno == EINTR) continue;
                else conn->excepter_(conn);
            }
        } while (conn->events & EPOLLET); 
    }

    void Recver(Connection* conn)
    {
        RecverHelper(conn);
        //根据基本协议，进行数据分析，上面读完再分析
        HandlerRequest(conn);
        //读完并分析完了，该写入了
        //写入的时候，直接写入，没写完再交给epoll
        if(!conn->outbuffer_.empty()) conn->sender_(conn);
    }

走到发送函数Sender这一步，调整一下思路，有多少就移除多少，也不判断了，而能走出循环只有要发到的缓冲区满了或者异常了

    void Sender(Connection* conn)
    {
        do
        {
            ssize_t n = send(conn->fd_, conn->outbuffer_.c_str(), conn->outbuffer_.size(), 0);
            if(n > 0) conn->outbuffer_.erase(0, n);
            else
            {
                if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK)//对面缓冲区满了
                {
                    //下句表示我们还有数据没发送完，然而大条件是对面的缓冲区满了
                    //此时发送条件不满足了，所以只能告知epoll关心读写事件，让epoll底层去做
                    if(!conn->outbuffer_.empty()) EnableReadWrite(conn, true, true);
                    else EnableReadWrite(conn, true, false);//空了那就不管了
                    break;
                }
                else if(errno == EINTR) continue;//收到信号中断，但还要继续发
                else
                {
                    conn->excepter_(conn);
                    break;
                }
            }
        } while (conn->events & EPOLLET);//ET模式就一直循环，不是就退出   
    }

不过这样还不够严谨

    void Sender(Connection* conn)
    {
        bool safe = true;
        do
        {
            ssize_t n = send(conn->fd_, conn->outbuffer_.c_str(), conn->outbuffer_.size(), 0);
            if(n > 0)
            {
                conn->outbuffer_.erase(0, n);
                if(conn->outbuffer_.empty()) break;
            }
            else
            {
                if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break;
                else if(errno == EINTR) continue;
                else
                {
                    safe = false;
                    conn->excepter_(conn);
                    break;
                }
            }
        } while (conn->events & EPOLLET);//ET模式就一直循环，不是就退出 
        if(!safe) return ;
        //下句表示我们还有数据没发送完
        //此时发送条件不满足了，所以得告知epoll关心读写事件，让epoll底层去做
        if(!conn->outbuffer_.empty()) EnableReadWrite(conn, true, true);
        else EnableReadWrite(conn, true, false);//空了那就不管了  
    }

这样Recver那里的调用sender只是第一次触发发送，发完了就直接关掉，没发完底层就会持续关注读写事件，此后收到数据底层就会调用Sender函数。

2、处理异常事件

    void Excepter(Connection* conn)
    {
        //1、先从epoll移除fd
        epoller_.DelEvent(conn->fd_);
        //2、移除unordered_map的KV关系
        //因为这一步需要conn里的fd，所以在关闭fd之前做这步
        connections_.erase(conn->fd_);
        //3、关闭fd
        close(conn->fd_);
        //4、conn对象释放掉
        delete conn;
        logMessage(Debug, "Excepter...done, fd: %d, clientinfo: [%s:%d]", conn->fd_, conn->clientip_.c_str(), conn->clientport_);
    }

异常处理不能重复调用。在Recver函数里，调用Helper后如果因为异常而退出，后面还有HandlerRequest以及剩下的操作，所以这里得区分一下。Sender也是。Recver里加个ret来判断，Sender不需要改

    int RecverHelper(Connection* conn)
    {
        int ret = true;
        //读取完了本轮数据
        do
        {
            char buffer[bsize];//1024
            ssize_t n = recv(conn->fd_, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
            if(n > 0)
            {
                buffer[n] = 0;
                conn->inbuffer_ += buffer;
            }
            else if(n == 0)//另一端关闭了套接字，要关闭连接
            {
                conn->excepter_(conn);//归到异常处理
                ret = false;
            }
            else
            {
                //和之前的一样做法
                if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break;
                else if(errno == EINTR) continue;
                else
                {
                    conn->excepter_(conn);
                    ret = false;
                    break;
                }
            }
        } while (conn->events & EPOLLET); 
        return ret;
    }

    void Recver(Connection* conn)
    {
        if(!RecverHelper(conn)) return ;
        //根据基本协议，进行数据分析，上面读完再分析
        HandlerRequest(conn);
        //读完并分析完了，该写入了
        //写入的时候，直接写入，没写完再交给epoll
        if(!conn->outbuffer_.empty()) conn->sender_(conn);
    }

Protocol.hpp中改一下打印形式，用FaseWriter而不是StyleWriter。

#else
            Json::Value root;
            root["result"] = _result;
            root["code"] = _code;
            Json::FastWriter writer;
            //Json::StyledWriter writer;
            *outstr = writer.write(root);

3、理解Reactor（代码链接在这里）

像前一篇加上这一篇代码所体现，底层有epoll驱动，进行事件派发的就是Reactor服务器。

Reactor是基于多路转接的包含事件派发器，连接管理器等半同步半异步的IO服务器。最底层第一层是Epoller.hpp，Sock.hpp，Util.hpp，第二层是EpollServer.hpp，第三层是协议Protocol.hpp，第四层就是上层的业务处理。同步体现在事件就绪是由epoll通知的，读取是服务器做的，异步体现在多线程，业务处理，只是代码里没写。异步的操作可以在Main.cc的计算函数时一开始就接入线程池，进入多线程，可以把Request封装成任务，放到任务队列去多线程处理，然后可以通过回调把任务结果返回来。

Reactor事件分为三个，事件派发，读写，业务处理。派发和读写是同步的，业务处理是异步的。Reactor一般只负责派发和读写，业务处理交给多线程。也有只负责事件派发的，一旦有事件就绪，就将读写和业务处理都交给多线程，这样的方式下，Reactor部分只有事件派发，这部分叫做前摄式。Linux绝大部分的服务器都用Reactor，包括前摄式。

Reactor是一个底座，上面有很多个connection，哪个conn有事件就绪了哪个就回调已经自己对应的函数。

1、连接管理

一般的连接管理是应用层做的，比如TCP的每隔一段时间就去询问连接是否还存在。应用层的做法有很多，以我们的代码为例，可以在Connection类中添加一个字段

#include <ctime>
const static int linkTimeout = 30;

//Connection成员时间戳
time_t lasttime;//该connection最近一次就绪的时间
//AddConnection函数
conn->lasttime = time(nullptr);
//RecverHelper的do之前
//重新获取一下时间
conn->lasttime = time(nullptr);//更新conn最近访问时间
//事件派发器
void Disptcher()
{
	int timeout = 1000;
    while(true)
    {
    	LoopOnce(timeout);
        checkLink();
    }
}

void checkLink()
{
    time_t curr = time(nullptr); // 获取当前时间
    for (auto &connection : connections_)
    {
        if (connection.second->lasttime + linkTimeout > curr)
            continue;
        else // 已超时
            Excepter(connection.second);
    }
}

timeout的设置应当找最近一次超时的时间，可以用最小堆。

Reactor

派发 + 读写的部分也可以改成多线程。一个fd以及对应的connection只能由一个线程来进行管理，防止多个来读写会错误混乱。主线程包含Reactor，listen套接字添加到Reactor，也就是说，主线程就可以是EpollServer.hpp文件；然后创建多个线程，每个线程都有EpollServer类，但没有listen套接字；构建一个任务队列，当listen套接字上有事件就绪时，把套接字sock封装，放到队列里，然后再分给子线程，子线程将得到的sock，添加到自己的epoll中，那么文件描述符的处理就交给多线程处理了。以上主线程做的工作就是连接派发，中间的任务队列去做负载均衡。

Reactor多进程。和线程一样，每个进程都有自己的Reactor。主进程有eactor加上listen套接字，以及其它子进程，还有和每个子进程之间的管道，主进程写，子进程读。子进程继承父进程的listen套接字，能看到listen套接字，但不添加到epoll，而是将管道的读端添加到epoll；父进程如果有listen套接字就绪，不读，通过管道随机挑选一个子进程，向管道随机写一个值来唤醒这个子进程，子进程醒来后调用accept来接收这个套接字，随后添加到自己的Reactor中。父进程还可以通过管道向子进程发送别的信息，比如移除这个进程，再开启一个新的子进程，所以父可以通过管道对子进行操作，类似这样的叫做master-slaver模式。Nginx就是master-slaver模式。

另有一个多进程的办法是父进程和子进程低位相同。每一个进程都把listen套接字添加到自己的epoll中，当底层有事件就绪时，所有进程通过多进程加锁的方式竞争，只有一个可以accept得到套接字。只不过这种方式有可能让优先级更高的进程多次拿到机会，有一些进程就没法去操作了，这里也可以用些策略去控制。但实际的方法还是上面的多线程和多进程两个办法。

多线程也可以用管道，也是把自己的写端放到子线程自己的epoll里，这样的话，可以不用担心线程之间的同步关系，建立多个管道对应多个线程。

结束。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-816398.html

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