基于C++11的Linux轻量级网络库

项目简介

zing是基于C++11实现的一款Linux轻量级网路库，是本人学习完muduo网络库后，参考其设计思想实现的。在实现过程中大量使用了C++11中的特性，去除了Boost库的依赖，以简洁的代码对原生Sockets API提供了更高层的封装，能够大幅较低Linux环境下网络应用程序的开发难度。当前写这个库的目的仅是用于学习，后期会不断完善其功能。

测试运行环境

• 系统版本：CentOS Linux release 7.9.2009
• 编译器版本：g++ 9.3.1

技术点

• 基于Poll和Epoll实现one loop per thread + ThreadPool的多线程并发模型
• 基于non-blocking I/O + I/O multiplexing实现基于事件驱动的Reactor模式
• 网络库的基本结构是一个Eventloop，支持用户以事件驱动和事件回调的方式实现业务逻辑
• 使用智能指针（shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr）和RAII机制管理多线程环境下的对象资源
• 使用C++11中的std::bind和std::function实现设置函数回调、任务添加等功能
• 基于单例模式和双缓冲技术实现异步日志库，用于记录服务器的运行状态，支持设置多种日志级别和目的地
• 使用红黑树（std::set）实现了TimerQueue，利用了现有的STL容器库，实现简单，容易验证其正确性，操作复杂度为O(logN)

代码示例

这里以echo server的实现为例，后期会加入一个HttpServer

echo.h：

#ifndef ZING_EXAMPLES_ECHO_ECHO_H
#define ZING_EXAMPLES_ECHO_ECHO_H

#include "zing/net/TcpServer.h"

class EchoServer
{
public:
	EchoServer(zing::net::EventLoop* loop, 
		   const zing::net::InetAddress& listenAddr);
	
	void start();

private:
	void onConnection(const zing::net::TcpConnectionPtr& conn);

	void onMessage(const zing::net::TcpConnectionPtr& conn, 
			     zing::net::Buffer* buf, 
			     zing::Timestamp time);

	zing::net::TcpServer server_;
};

#endif

echo.cpp：

#include "examples/echo/echo.h"
#include "zing/base/Logging.h"

using std::placeholders::_1;
using std::placeholders::_2;
using std::placeholders::_3;

using namespace zing;
using namespace zing::net;

EchoServer::EchoServer(EventLoop* loop, 
		       const InetAddress& listenAddr)
	: server_(loop, listenAddr, "EchoServer")
{
	server_.setConnectionCallback(
		std::bind(&EchoServer::onConnection, this, _1));
	server_.setMessageCallback(
		std::bind(&EchoServer::onMessage, this, _1, _2, _3));
}

void EchoServer::start()
{
	server_.start();
}

void EchoServer::onConnection(const TcpConnectionPtr& conn)
{
	LOG_INFO << "EchoServer - " << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> "
		 << conn->localAddress().toIpPort() << " is "
		 << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
}

void EchoServer::onMessage(const TcpConnectionPtr& conn, 
			   Buffer* buf, 
			   Timestamp time)
{
	string msg(buf->retrieveAllAsString());
	LOG_INFO << conn->name() << " echo " << msg.size() << " bytes, "
		 << "data received at " << time.toString();
	conn->send(msg);
}

main.cpp：

#include "examples/echo/echo.h"
#include "zing/base/Logging.h"
#include "zing/net/EventLoop.h"
#include <unistd.h>

using namespace zing;
using namespace zing::net;

int main()
{
	LOG_INFO << "pid = " << getpid();
	EventLoop loop;
	InetAddress listenAddr(8848);
	EchoServer server(&loop, listenAddr);
	server.start();
	loop.loop();
}