以下是关于
C++从0实现百万并发Reactor服务器
的详细介绍，结合了最新的技术实现和代码示例：
1. Reactor模式简介
Reactor模式是一种基于事件驱动的并发处理模式，适用于高并发场景。其核心组件包括：
- Handles：管理I/O资源，如套接字。
- Synchronous Event Demultiplexer：负责将I/O事件分发给相应的Handler。
- Event Handlers：执行非阻塞的I/O操作，处理特定事件。
2. 环境搭建
- 安装必要的开发工具链，包括编译器（如GCC）、CMake等。
- 下载并配置Boost库，确保Asio模块可用。
3. 核心代码实现
3.1 初始化服务器
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#include <boost/asio.hpp>#include <iostream>using boost::asio::ip::tcp;int main() { try { boost::asio::io_context io_context; tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 12345)); std::cout << "Server started on port 12345" << std::endl; while (true) { tcp::socket socket(io_context); acceptor.accept(socket); // 处理新连接... } } catch (std::exception& e) { std::cerr << "Exception: " << e.what() << "\n"; } return 0;}
此代码初始化了一个简单的服务器，监听12345端口
。
3.2 实现Reactor模式
- 注册事件：每当有一个新的连接到来时，将其注册到事件多路复用器中。
- 事件处理：定义一系列的事件处理器，如
ReadHandler、WriteHandler等，当特定事件触发时调用它们。
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class ConnectionHandler {public: void handle_read(const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred); void handle_write(const boost::system::error_code& error);};void start_accept(boost::asio::io_context& io_context, tcp::acceptor& acceptor) { tcp::socket socket(io_context); acceptor.async_accept(socket, [&](const boost::system::error_code& error) { if (!error) { auto handler = std::make_shared<ConnectionHandler>(socket); handler->start(); start_accept(io_context, acceptor); // 继续接受下一个连接 } });}int main() { boost::asio::io_context io_context; tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 12345)); start_accept(io_context, acceptor); io_context.run(); // 进入reactor loop return 0;}
此代码实现了Reactor模式的基本框架
。
3.3 高效的数据传输
- 零拷贝技术：尽可能减少内存之间的数据复制，提高传输效率。
- 异步I/O：利用Boost.Asio提供的异步接口，避免阻塞主线程。
3.4 并发控制
- 线程池：根据系统的硬件配置创建适当数量的工作线程，分配给不同的事件处理器。
- 锁机制：对于共享资源的操作，采用适当的同步策略（如互斥锁、读写锁）来保护数据一致性。
4. 性能优化
- 多线程/多进程模型：通过创建多个工作线程或进程，充分利用CPU资源。
- 事件分发机制：优化事件分发机制，减少线程切换的开销。
5. 完整的代码实现
以下是一个完整的Reactor服务器代码实现，包括事件循环、事件分派器和事件处理器
。
5.1 Channel.cpp
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#include "Channel.h"Channel::Channel(Epoll *ep, int fd) : ep_(ep), fd_(fd) {}void Channel::handle_event() { if (revents_ & EPOLLRDHUP) { printf("client fd=%d disconnected\n", fd_); close(fd_); } else if (revents_ & EPOLLIN) { read_callback_(); }}
5.2 EventLoop.cpp
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#include "EventLoop.h"EventLoop::EventLoop() : ep_(new Epoll) {}void EventLoop::run() { while (true) { std::vector<Channel*> channels = ep_->loop(); for (auto& ch : channels) { ch->handle_event(); } }}
5.3 TcpServer.cpp
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#include "TcpServer.h"TcpServer::TcpServer(const std::string& ip, uint16_t port) { Socket* serv_sock = new Socket(create_non_blocking()); InetAddress serv_addr(ip, port); serv_sock->bind(serv_addr); serv_sock->listen(); Channel* serv_channel = new Channel(loop_.ep(), serv_sock->fd()); serv_channel->set_read_callback(std::bind(&Channel::new_connection, serv_channel, serv_sock)); serv_channel->enable_reading();}void TcpServer::start() { loop_.run();}
6. 运行与测试
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编译代码：
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g++ -g -o server TcpServer.cpp EventLoop.cpp Channel.cpp Epoll.cpp Socket.cpp InetAddress.cpp -
启动服务器：
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./server 127.0.0.1 12345 -
使用客户端连接并测试。
总结
通过以上步骤，你可以从零开始实现一个基于Reactor模式的百万并发C++服务器。Reactor模式通过事件驱动和异步I/O，能够高效地处理大量并发连接，适用于高性能服务器开发
