C++从0实现百万并发Reactor服务器(完结)

韦康
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C++从0实现百万并发Reactor服务器(完结)

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什么是Reactor服务器 Reactor服务器是一种基于事件驱动的服务器架构,通常用于处理高并发的网络请求。它的核心思想是将服务器端的I/O操作和事件处理分离开来,通过事件驱动的方式来管理和处理客户端请求。在Reactor服务器模型中,通常包含以下几个关键组件:

事件循环(Event Loop):事件循环是Reactor服务器的核心,负责监听和分发各种事件(如连接请求、数据到达等)。它会不断地轮询事件并调用相应的事件处理器来处理这些事件。

事件处理器(EventHandler):事件处理器负责处理事件的具体逻辑,比如处理客户端的连接、接收数据、发送数据等操作。通常每种类型的事件都会有相应的事件处理器。

事件分发器(Dispatcher):事件分发器用于将不同类型的事件分发给对应的事件处理器,确保每个事件被正确处理。

非阻塞I/O(Non-blocking I/O):Reactor服务器通常使用非阻塞I/O来处理客户端请求,以提高并发性能。非阻塞I/O允许服务器在等待数据到达时可以执行其他任务,而不必一直等待。

通过将事件处理与I/O操作分离,Reactor服务器可以更好地处理大量并发请求,提高系统的吞吐量和性能。常见的Reactor服务器实现包括Nginx、Netty等。

为什么要做Reactor服务器它的用途是?

Reactor服务器的设计目的是为了处理高并发的网络请求,它有一些优点和用途:

高性能和可扩展性:Reactor服务器采用事件驱动的设计,并利用非阻塞I/O,能够处理大量并发请求而不会造成线程阻塞。这种设计可以大大提高服务器的性能和可扩展性,使服务器能够处理更多的请求。

低资源消耗:由于采用了非阻塞I/O和事件驱动的模型,Reactor服务器可以使用较少的线程来处理大量的连接请求。相比于传统的多线程或多进程服务器模型,它可以避免线程切换带来的开销,从而减少了对系统资源的消耗。

灵活的事件处理:Reactor服务器采用事件处理器的方式来处理不同类型的事件,使得可以灵活地定义不同的事件处理逻辑。这样可以根据实际业务需要,定制特定的事件处理器,提高服务器的功能和灵活性。

支持高并发的网络应用:Reactor服务器适用于处理大规模的高并发网络应用,例如Web服务器、实时通信服务器、游戏服务器等。它可以有效地处理大量的连接请求,并能够处理和响应来自多个客户端的数据。

总的来说,Reactor服务器的主要用途是提供高性能、可扩展和低资源消耗的网络服务,使得服务器能够处理大规模的并发请求,并提供稳定和高效的网络通信。它在现代互联网应用中扮演着重要的角色,并广泛应用于各种网络服务和应用中。

用C++从0实现百万并发Reactor服务器的操作代码示例

实现一个百万并发的Reactor服务器是一个非常复杂的任务,需要考虑诸多细节和性能优化。下面是一个简化的示例代码,用C++实现一个基本的Reactor服务器框架,可以处理并发连接请求:

cpp #include #include #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include #include <arpa/inet.h> #include <sys/epoll.h>

constexpr int MAX_EVENTS = 10000; constexpr int PORT = 8080;

// 处理客户端连接的类 class Connection { public: Connection(int client_fd, epoll_event* event) : client_fd(client_fd), event(event) {}

// 读取客户端发送的数据 void handle_read() { char buffer[1024]; ssize_t bytes_read = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0); if (bytes_read > 0) { // 处理接收到的数据 std::cout << "Received: " << std::string(buffer, bytes_read) << std::endl; } else if (bytes_read == 0) { // 客户端关闭连接 std::cout << "Client closed connection" << std::endl; close(client_fd); } else { // 接收数据出错 std::cerr << "Error reading from client" << std::endl; close(client_fd); } }

private: int client_fd; // 客户端套接字文件描述符 epoll_event* event; // 对应的 epoll 事件 };

// Reactor服务器类 class ReactorServer { public: ReactorServer() : epoll_fd(epoll_create1(0)) { if (epoll_fd == -1) { std::cerr << "Error creating epoll file descriptor" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); } }

// 初始化服务器 void init() { // 创建监听套接字 listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (listen_fd == -1) { std::cerr << "Error creating socket" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); }

// 绑定端口 sockaddr_in addr{}; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; addr.sin_port = htons(PORT); if (bind(listen_fd, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addr), sizeof(addr)) == -1) { std::cerr << "Error binding to port " << PORT << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); }

// 监听连接 if (listen(listen_fd, SOMAXCONN) == -1) { std::cerr << "Error listening for connections" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); }

// 设置监听套接字为非阻塞 if (fcntl(listen_fd, F_SETFL, fcntl(listen_fd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK) == -1) { std::cerr << "Error setting socket to non-blocking mode" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); }

// 将监听套接字加入 epoll 实例 epoll_event event{}; event.events = EPOLLIN; event.data.ptr = nullptr; // 监听套接字无需关联数据 if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) == -1) { std::cerr << "Error adding listen socket to epoll" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); } }

// 启动服务器 void run() { std::vector events(MAX_EVENTS);

while (true) { int num_events = epoll_wait(epoll_fd, events.data(), MAX_EVENTS, -1); if (num_events == -1) { std::cerr << "Error in epoll_wait" << std::endl; exit(EXIT_FAILURE); }

for (int i = 0; i < num_events; ++i) { if (events[i].data.ptr == nullptr) { // 有新连接到达 accept_connection(); } else { // 有数据可读 auto* connection = reinterpret_cast<Connection*>(events[i].data.ptr); connection->handle_read(); } } } }

private: int epoll_fd; // epoll 实例的文件描述符 int listen_fd; // 监听套接字的文件描述符

// 接受新连接 void accept_connection() { sockaddr_in client_addr{}; socklen_t addr_len = sizeof(client_addr); int client_fd = accept(listen_fd, reinterpret_cast<sockaddr*>(&client_addr), &addr_len); if (client_fd == -1) { std::cerr << "Error accepting connection" << std::endl; return; }

// 设置新连接套接字为非阻塞 if (fcntl(client_fd, F_SETFL, fcntl(client_fd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK) == -1) { std::cerr << "Error setting client socket to non-blocking mode" << std::endl; close(client_fd); return; }

// 将新连接套接字加入 epoll 实例 epoll_event event{}; event.events = EPOLLIN; Connection* connection = new Connection(client_fd, &event); event.data.ptr = connection; if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &event) == -1) { std::cerr << "Error adding client socket to epoll" << std::endl; delete connection; close(client_fd); } } };

int main() { ReactorServer server; server.init(); server.run(); return 0; }

这段代码实现了一个简单的Reactor服务器,可以接受并处理客户端的连接请求,并在收到数据时打印出来。然而,这只是一个简化的示例,实际实现一个百万并发的Reactor服务器涉及到更多的细节和性能优化,比如使用线程池来处理连接、优化事件循环等。

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