C/C++轻量级并发TCP服务器框架Zinx |
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C/C++轻量级并发TCP服务器框架Zinx
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1 Zinx框架总览2 三层模式的分析3 三层重构原有的功能 - 头文件3.1 通道层Stdin和Stdout类3.1.2 StdInChannel3.1.2 StdOutChannel
3.2 协议层CmdCheck和CmdMsg类3.2.1 CmdCheck单例模式3.2.1.1 单例模式3.2.1.2 * 命令识别类向业务层不同类别做分发
3.2.2 CmdMsg自定义用户信息类，继承UserData
3.3 业务层：回显类, 输出通道控制类, 日期前缀管理类3.3.1 回显对象EchoRole3.3.2 控制输入输出3.3.3 日期管理类
4 Tcp数据适配4.1 工厂类 - 框架头文件分析4.2 tcp通道实现4.2.1 Tcp套接字通道通信类4.2.2 tcp数据套接字通道类的工厂类
5 时间轮定时器5.1 timerfd产生超时事件5.1.1 测试代码
5.2 时间轮设置5.2.1 时间轮的定义5.2.2 时间轮的移动5.2.3 添加和删除任务5.2.3.1 添加任务5.2.3.2 删除任务
5.3 定时器设置5.3.1 定时器定义5.3.2 定时器初始化5.3.3 输出hello world
1 Zinx框架总览
三层结构重构原有功能 自定义消息类，继承UserData，添加一个成员变量szUserData定义多个Role类继承Irole，重写ProcMsg函数，进行不同处理定义protocol类，继承Iprotocol，重写四个函数，两个函数时原始 数据和用户数据之间的转换；另两个用来找消息处理对象和消息发 送对象。定义channel类，继承Ichannel，在getnextinputstage函数中返回协 议对象 3.1 通道层Stdin和Stdout类通道类，派生自基础处理者类，提供基于系统调用的数据收发功能 一般地，用户应该根据处理的文件（信息源）不同而创建通道类的子类或选用合适的实用类（已经提供的通道类子类）来完成系统级文件IO 构造全局唯一的协议对象 #include "CmdCheck.h" #include "CmdMsg.h" #include "EchoRole.h" using namespace std; CmdCheck *CmdCheck::poSingle = new CmdCheck(); 3.2.1.2 * 命令识别类向业务层不同类别做分发通过是不是命令来进行区分：if (isCmd) Irole * CmdCheck::GetMsgProcessor(UserDataMsg & _oUserDataMsg) { szOutChannel = _oUserDataMsg.szInfo; if ("stdin" == szOutChannel) { szOutChannel = "stdout"; } /*根据命令不同，交给不同的处理role对象*/ auto rolelist = ZinxKernel::Zinx_GetAllRole(); auto pCmdMsg = dynamic_cast(_oUserDataMsg.poUserData); /*读取当前消息是否是命令*/ bool isCmd = pCmdMsg->isCmd; Irole *pRetRole = NULL; for (Irole *prole : rolelist) { if (isCmd) { auto pOutCtrl = dynamic_cast(prole); if (NULL != pOutCtrl) { pRetRole = pOutCtrl; break; } } else { auto pDate = dynamic_cast(prole); if (NULL != pDate) { pRetRole = pDate; break; } } } return pRetRole; } 3.2.2 CmdMsg自定义用户信息类，继承UserData class CmdMsg : public UserData { public: /*成员变量表示要回显的字符串*/ std::string szUserData; /*开启输出标志*/ bool isOpen = true; /*该消息是命令*/ bool isCmd = false; /*要加前缀*/ bool needDatePre = false; CmdMsg(); virtual ~CmdMsg(); }; 3.3 业务层：回显类, 输出通道控制类, 日期前缀管理类 3.3.1 回显对象EchoRole主要有init， procmsg，fini三个函数 #pragma once #include class EchoRole : public Irole { public: EchoRole(); virtual ~EchoRole(); // 通过 Irole 继承 virtual bool Init() override; virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override; virtual void Fini() override; }; 容易出错的点：参数一必须是一个堆对象 UserData * EchoRole::ProcMsg(UserData & _poUserData) { /*写出去*/ GET_REF2DATA(CmdMsg, input, _poUserData); CmdMsg *pout = new CmdMsg(input); ZinxKernel::Zinx_SendOut(*pout, *(CmdCheck::GetInstance())); return nullptr; } 3.3.2 控制输入输出 写一个关闭输出的角色类，摘除输出通道或添加输出通道在CmdMsg用户数据类中添加开关标志，是否是命令标志在协议类中，根据输入字符串，设置开关标志和是否是命令的标志在协议类分发消息时，判断是否是命令，是命令则发给关闭输出角 色类，否则发给回显角色类 class OutputCtrl :public Irole { // 通过 Irole 继承 virtual bool Init() override; virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override; virtual void Fini() override; Ichannel *pOut = NULL; }; 3.3.3 日期管理类 class DatePreRole :public Irole { // 通过 Irole 继承 virtual bool Init() override; virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override; virtual void Fini() override; bool needAdd = false; }; 4 Tcp数据适配 4.1 工厂类 - 框架头文件分析 产生tcp数据套接字通道类的抽象工厂类。 开发者需要重写CreateTcpDataChannel函数，来返回一个tcp通道对象。般地，开发者应该同时创建一对tcp通道类和工厂类 class IZinxTcpConnFact { public: virtual ZinxTcpData *CreateTcpDataChannel(int _fd) = 0; }; tcp监听通道类，这是一个实体类（不建议继承该类）。 开发者可以直接创建tcp监听通道对象，一般地，开发者应该在该类的构造函数中，指定一个tcp套接字通道类的工厂类，当有连接到来后，该工厂类的成员方法会被调用 class ZinxTCPListen : public Ichannel { private: unsigned short m_usPort = 0; int m_fd = -1; IZinxTcpConnFact *m_ConnFac = NULL; public: ZinxTCPListen(unsigned short _usPort, IZinxTcpConnFact *_pConnFac) :m_usPort(_usPort), m_ConnFac(_pConnFac){} virtual ~ZinxTCPListen(); virtual bool Init() override; virtual bool ReadFd(std::string & _input) override; virtual bool WriteFd(std::string & _output) override; virtual void Fini() override; virtual int GetFd() override; virtual std::string GetChannelInfo() override; virtual AZinxHandler * GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput); }; 4.2 tcp通道实现
timerfd_create()返回定时器文件描述符 timerfd_settime()设置定时周期，立刻开始计时 read，读取当当前定时器超时的次数，没超时会阻塞. 一般地，会将定时器文件描述符结合IO多路复用使用 5.1.1 测试代码 #include #include #include #include int main() { int iTimerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0); struct itimerspec period {{5, 0},{5, 0} }; timerfd_settime(iTimerfd,0, &period,NULL); __uint64_t count = 0; while(1) { read(iTimerfd, &count, sizeof(count)); puts("time out"); } }
单例模式 AZinxHandler * ZinxTimerChannel::GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput) { return &TimerOutMng::GetInstance(); } TimerOutMng TimerOutMng::single; 5.2.1 时间轮的定义 // h class TimerOutProc { public: virtual void Proc() = 0; virtual int GetTimeSec() = 0; /*所剩圈数*/ int iCount = -1; }; vector存储轮的齿每个齿里用list存每个定时任务每个定时任务需要记录剩余圈数时间轮类中要有一个刻度，每秒进一步 TimerOutMng::TimerOutMng() { /*创建10个齿*/ for (int i = 0; i std::vector m_timer_wheel; int cur_index = 0; static TimerOutMng single; TimerOutMng(); public: /*处理超时事件,遍历所有超时任务*/ virtual IZinxMsg * InternelHandle(IZinxMsg & _oInput) override; virtual AZinxHandler * GetNextHandler(IZinxMsg & _oNextMsg) override; void AddTask(TimerOutProc *_ptask); void DelTask(TimerOutProc *_ptask); static TimerOutMng &GetInstance() { return single; } }; 移动当前刻度遍历当前齿中的任务列表若圈数为0，则执行处理函数，摘除本节点，重新添加否则，圈数– IZinxMsg * TimerOutMng::InternelHandle(IZinxMsg & _oInput) { unsigned long iTimeoutCount = 0; GET_REF2DATA(BytesMsg, obytes, _oInput); obytes.szData.copy((char *)&iTimeoutCount, sizeof(iTimeoutCount), 0); while (iTimeoutCount-- > 0) { /*移动刻度*/ cur_index++; cur_index %= 10; list m_cache; /*遍历当前刻度所有节点，指向处理函数或圈数-1，*/ for (auto itr = m_timer_wheel[cur_index].begin(); itr != m_timer_wheel[cur_index].end(); ) { if ((*itr)->iCount (*itr)->iCount--; ++itr; } } /*统一待处理超时任务*/ for (auto task : m_cache) { task->Proc(); } } return nullptr; } 5.2.3 添加和删除任务 5.2.3.1 添加任务 计算当前任务在哪个齿上添加该任务到该齿对应的list里计算所需圈数记录到任务中 void TimerOutMng::AddTask(TimerOutProc * _ptask) { /*计算当前任务需要放到哪个齿上*/ int index = (_ptask->GetTimeSec() + cur_index) % 10; /*把任务存到该齿上*/ m_timer_wheel[index].push_back(_ptask); /*计算所需圈数*/ _ptask->iCount = _ptask->GetTimeSec() / 10; } 5.2.3.2 删除任务 遍历所有齿在每个齿中遍历所有节点若找到则删除并返回 void TimerOutMng::DelTask(TimerOutProc * _ptask) { /*遍历时间轮所有齿，删掉任务*/ for (list &chi : m_timer_wheel) { for (auto task : chi) { if (task == _ptask) { chi.remove(_ptask); return; } } } } 5.3 定时器设置 5.3.1 定时器定义 class ZinxTimerChannel : public Ichannel { int m_TimerFd = -1; public: ZinxTimerChannel(); virtual ~ZinxTimerChannel(); // 通过 Ichannel 继承 virtual bool Init() override; virtual bool ReadFd(std::string & _input) override; virtual bool WriteFd(std::string & _output) override; virtual void Fini() override; virtual int GetFd() override; virtual std::string GetChannelInfo() override; virtual AZinxHandler * GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput) override; }; 5.3.2 定时器初始化 /*创建定时器文件描述符*/ bool ZinxTimerChannel::Init() { bool bRet = false; //判断成功或者失败 /*创建文件描述符*/ int iFd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0); if (0 {1,0}, {1,0} }; if (0 == timerfd_settime(iFd, 0, &period, NULL)) { bRet = true; m_TimerFd = iFd; } } return bRet; } /*读取超时次数*/ bool ZinxTimerChannel::ReadFd(std::string & _input) { bool bRet = false; char buff[8] = { 0 }; if (sizeof(buff) == read(m_TimerFd, buff, sizeof(buff))) { bRet = true; _input.assign(buff, sizeof(buff)); } return bRet; } bool ZinxTimerChannel::WriteFd(std::string & _output) { return false; } /*关闭文件描述符*/ void ZinxTimerChannel::Fini() { close(m_TimerFd); m_TimerFd = -1; } /*返回当前的定时器文件描述符*/ int ZinxTimerChannel::GetFd() { return m_TimerFd; } std::string ZinxTimerChannel::GetChannelInfo() { return "TimerFd"; // 名字随便起的 } 5.3.3 输出hello world class output_hello :public AZinxHandler { // 通过 AZinxHandler 继承 virtual IZinxMsg * InternelHandle(IZinxMsg & _oInput) override { auto pchannel = ZinxKernel::Zinx_GetChannel_ByInfo("stdout"); std::string output = "hello world"; ZinxKernel::Zinx_SendOut(output, *pchannel); return nullptr; } virtual AZinxHandler * GetNextHandler(IZinxMsg & _oNextMsg) override { return nullptr; } } *pout_hello = new output_hello(); |
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