webserver服务器从零搭建到上线（四）｜muduo网络库的基本原理和使用

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muduo源码编译安装

muduo依赖Boost库，所以我们应该先编译安装boost，方法如下：
https://blog.csdn.net/QIANGWEIYUAN/article/details/88792874
随后可以编译安装muduo，方法如下：
https://blog.csdn.net/QIANGWEIYUAN/article/details/89023980

muduo的底层其实就是采用nonblock io + one loop per thread 以及 epoll + 线程池的框架，采用sub-Reactor模式。
该方案的特点就是one loop per thread，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的方式选择sub reactor)，该链接的所有操作都在那个sub reactor所处的线程中完成，多个链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的核心数目确定

//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，采用轮询的方式在reactor pool中找到合适的sub reactor将这个链接挂载上去，这个链接上的所有任务都在这个sub reactor上完成。
如果有过多的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

muduo框架讲解

无论是什么语言，想要做到高并发，
首先要有一个IO线程，它里面有一个epoll，我们叫做main Reactor，它的作用就是建立新用户的连接，新用户的连接上之后，会把这些连接通过一定的负载算法分发给不同的工作线程。

这些工作线程就是用来处理已连接用户的读写事件，一般这些线程的数量会和CPU的核数对等。尽量做到高并发。
用IO复用的好处就是一个线程可以监听多个套接字，尤其是对于连接量大而活跃量少（一般都是这样的场景），所以epoll有非常大的性能优势。
如果工作线程的每一个epoll所监听的连接用户要做比较耗时的IO操作（传送文件、音视频），我们可以在工作线程内单独开一个线程。如果我们不单独开线程的话，工作线程会阻塞在IO操作中，无法监听其他依然注册在epoll树上的fd的读写时间。

muduo源代码有很多非常好的封装思想，里面大量得使用了智能指针、绑定器、函数对象、回调机制等等，可以做到模块化的解耦和软件的高内聚低耦合

muduo库编写服务器代码示例

muoduo库的使用需要链接 libmuduo_base.so libmuduo_net.so libpthread.so
动态库在linux系统默认的路径是

/usr/lib

/usr/local/lib

如果动态库放在这个路径下不需要在cmake中添加搜索路径，因为他们已经处于环境变量中。

//由于依赖关系的存在，net依赖于base，base依赖于pthread，连接顺序不能改变
-lmuduo_net-lmuduo_base-lpthread

使用实例代码如下：

/*
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IO的代码和业务代码区分开，muduo库已经把网络端的代码封装好了。
业务代码暴露在两个，我们也只关心这两件事： 用户的连接和断开  用户的可读写事件
*/#include<muduo/net/TcpServer.h>#include<muduo/net/EventLoop.h>#include<iostream>#include<functional>#include<string.h>usingnamespace std;usingnamespace muduo;usingnamespace muduo::net;usingnamespace placeholders;/*基于muduo网络库开发服务器程序
1.组合TcpServer对象
2.创建EventLoop事件循环对象的指针
3.明确TcpServer的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中，注册处理连接的回调函数和处理读写事件的回调函数
5.设置合适的服务端线程数量，muduo库会自己划分I/O线程和worker线程
*/classChatServer{public:ChatServer(EventLoop* loop,//事件循环const InetAddress& listenAddr,//IP+Portconst string& nameArg)//服务器名字:_server(loop, listenAddr, nameArg),_loop(loop){//给服务器注册用户连接的创建和断开回调
                _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection,this, _1));//给服务器注册用户读写事件回调
                _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage,this, _1, _2, _3));//设置服务器端的服务线程  设置为2，1个IO线程，1个worker线程
                _server.setThreadNum(2);}// 开启事件循环voidstart(){
        _server.start();}private://专门处理用户的链接创建和断开voidonConnection(const TcpConnecitonPtr &conn){if(conn->connected()){
            cout << conn->peerAddress().toIpPort()<<" -> "<<<< conn->localAddress().toIpPort()<<"state:online"<<endl;}else{
            cout << conn->peerAddress().toIpPort()<<" -> "<<<< conn->localAddress().toIpPort()<<"state:offline"<<endl;
            conn->shutdown();//连接断开后，回收fd资源close(fd)//_loop->quit(); //通知事件循环停止运行，这通常是在准备关闭服务器或者结束程序时执行的操作}}//专门处理用户的读写事件voidonMessage(const TcpConnection &conn,//这是我们的连接，可以读数据也可以写数据 
                   Buffer *buf,// 用户的缓冲区
                   Timestamp time){//接受数据的时间信息
        string buf = buffer->retrieveAllAsString();//可以把其中接收到的数据全部接收到自己的字符串当中
        cout <<"recv data: "<< buf <<" time: "<< time.toString()<< endl;
        conn->send(buf);}
    TcpServer _server;//#1
    EventLoop *_loop;//#2 把它看作epoll}intmain(){
    EventLoop loop;//epoll
    InetAddress addr("127.0.0.1",10000);
    ChatServer server(&loop, addr,"ChatServer");

    server.start();//listenfd epollctl=>epoll
    loop.loop;//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return0;}

代码解析

以上代码就已经实现了一个高性能高并发的服务器程序，muduo库已经为我们把网络端封装好了，我们只需要进行应用层业务逻辑的代码编写。

在例子中，其实我们只需要关注两个函数的编写：

voidonConnection(const TcpConnecitonPtr &conn);voidonMessage(const TcpConnection &conn,//这是我们的连接，可以读数据也可以写数据 
                   Buffer *buf,// 用户的缓冲区
                   Timestamp time)//接受数据的时间信息

也就是用户连接的创建和断开回调函数、用户读写事件回调。

用户连接的创建和断开回调函数

//专门处理用户的链接创建和断开voidonConnection(const TcpConnecitonPtr &conn){if(conn->connected()){
        cout << conn->peerAddress().toIpPort()<<" -> "<<<< conn->localAddress().toIpPort()<<"state:online"<<endl;}else{
        cout << conn->peerAddress().toIpPort()<<" -> "<<<< conn->localAddress().toIpPort()<<"state:offline"<<endl;
        conn->shutdown();//连接断开后，回收fd资源close(fd)//_loop->quit(); //通知事件循环停止运行，这通常是在准备关闭服务器或者结束程序时执行的操作}}

本案例中，我们在连接后打印远端的相关信息，断开后打印远端相关信息（这里就是典型的业务层逻辑）。

用户读写事件回调

这里写的是接受读缓冲区（读缓冲区的数据是客户端写入的）的数据，并且打印到终端。

//专门处理用户的读写事件voidonMessage(const TcpConnection &conn,//这是我们的连接，可以读数据也可以写数据 
               Buffer *buf,// 用户的缓冲区
               Timestamp time){//接受数据的时间信息
    string buf = buffer->retrieveAllAsString();//可以把其中接收到的数据全部接收到自己的字符串当中
    cout <<"recv data: "<< buf <<" time: "<< time.toString()<< endl;
    conn->send(buf);}

如果是浏览器的话，在这里我们在读写事件回调中去解析浏览器的http消息，然后根据http的请求，组织http响应在发送回给浏览器（这就是所谓的业务代码）。

使用vscode编译程序

配置c_cpp_properties.json

按F1，这里可以把配置的对话框打印出来

{"configurations":[{"name":"Linux","includePath":["${workspaceFolder}/**$"],"defines":[],"compilerPath":"/usr/bin/gcc","cStandard":"c11","intelliSenseMode":"clang-x64"}],"version":4}

这里的配置文件中，若果我们去执行一条编译命令，需要写

//gcc -I头文件搜索路径 -L库文件搜索路径 -lmuduo_net库名称

配置tasks.json

ctrl+shift+B(build)可以看到构建项目的配置文件，点击齿轮即可

在这里有一个tasks.json配置文件。

"version":"2.0.0","tasks":[{"type":"shell","label":"g++ build active file","command":"user/bin/g++","arg":["-g","${file}","-o","${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",]"options":{"cwd":"/bsr/bin"},"problemMatcher":["$gcc"],"group":"build"}]

我们的

-lmuduo_net库名称

就是写在tasks.json文件中的

"arg"

里

"arg":["-g","${file}","-o","${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}","-lmuduo_net","-lmuduo_base","-lpthread"]

配置launch.json

只有调试的时候采用，我们最好使用gdb调试

编译

配置好c_cpp_properties.json和配置tasks.json后。
ctrl+shift+B(build)然后直接点击蓝色的地方而不是点击齿轮，就可以进行编译啦。

总结

这样，我们就很简单得写出了一个健壮的、基于事件驱动的、IO复用的高并发高性能服务器。