一个高性能RPC框架的连接管理
既然说连接，先对EpollServer的连接管理做个介绍吧。客户端与服务器一次conn，被封装成为Connection类在服务器进行管理。
服务器连接有三种类型，分别为：
enum EnumConnectionType
{
EM_TCP =
0,
0,
EM_UDP =
1,
1,
EM_BUS =
2
2
};
Connection成员属性
time_t _iLastRefreshTime;//最后刷新时间，初始化为初始化的当前时间
BindAdapter
* _pBindAdapter;//适配器
* _pBindAdapter;//适配器
TC_Socket _sock;
//TC_Socket
//TC_Socket
uint32_t _uid;
//连接的唯一编号，默认为0
//连接的唯一编号，默认为0
int _lfd;
//监听的socket，默认为-1
//监听的socket，默认为-1
int _timeout;//超时时间
string _ip;
//ip
//ip
uint16_t _port;
//端口，默认为0
//端口，默认为0
string _recvbuffer;
//接收数据buffer
//接收数据buffer
string _sendbuffer;
//发送数据buffer
//发送数据buffer
size_t _sendPos;//默认为0
int _iHeaderLen;
//需要过滤的头部字节数，默认为0
//需要过滤的头部字节数，默认为0
bool _bClose;
//发送完当前数据就关闭连接，默认为false
//发送完当前数据就关闭连接，默认为false
int _iMaxTemQueueSize;//临时队列的最大长度，默认为100
EnumConnectionType _enType;
//连接类型，默认为TCP
//连接类型，默认为TCP
bool _bEmptyConn;
//是否为空连接，默认为false，UDP一直为false
//是否为空连接，默认为false，UDP一直为false
char * _pRecvBuffer;
//接收数据的临时buffer,加这个目的是对 udp接收数据包大小进行设置,默认为null
//接收数据的临时buffer,加这个目的是对 udp接收数据包大小进行设置,默认为null
size_t _nRecvBufferSize;//默认为64K，每次默认读取数据块大小
Connection提供了一系列的getter/setter方法修改上述属性，并且将那个EpollServer列为friend class,提供接收数据的功能操作接口。
注意!一大波数据正在袭来
当连接需要接收数据的时候（边缘触发，所以这里关键是一次性要将所有数据接收完）,我们需要一次性把数据接收完以后，把数据解析成一个一个完整的数据包，放入到指定的队列o中，首先Connection的buf是string的，本身不存在长度限制（可优化点），每次read的buf是8192个字节，不断的把客户端管道中的数据读取到Connection的Buf中，直到客户端EAGINE（没有数据了），或者接收到的数据小于每次读取的8192个字节。则表示已经没有数据了。所以这里如果长时间不处理，将会使得Connection的buf
string堆积很多数据，如果没有数据可读了，则调用解析协议。
string堆积很多数据，如果没有数据可读了，则调用解析协议。
int TC_EpollServer::Connection::recv( recv_queue ::queue_type &o)
{
o.clear ();
char buffer[8192]
= "\0";
= "\0";
while( true)
{
int iBytesReceived
= 0;
= 0;
if( _lfd ==
-1)
-1)
{
if( _pRecvBuffer)
//如果该connection分配了自己的数据接受buffer，则用自己的，否则每次接收每次new出来一块buffer。
//如果该connection分配了自己的数据接受buffer，则用自己的，否则每次接收每次new出来一块buffer。
{
iBytesReceived = _sock. recvfrom(( void*) _pRecvBuffer, _nRecvBufferSize, _ip, _port,
0);
0);
}
else
{
iBytesReceived = _sock. recvfrom(( void*)buffer, sizeof(buffer), _ip, _port,
0);
0);
}
}
else
{
iBytesReceived = :: read( _sock.getfd(),
(void*)buffer, sizeof(buffer));
(void*)buffer, sizeof(buffer));
}
if (iBytesReceived
< 0)
< 0)
{
if( errno == EAGAIN )
{
//没有数据了
break;
}
else
{
//客户端主动关闭
_pBindAdapter->getEpollServer()-> debug( "recv [" + _ip + ":" + TC_Common:: tostr( _port)
+ "] close connection");
+ "] close connection");
return -1;
}
}
else if(
iBytesReceived == 0)
iBytesReceived == 0)
{
//客户端主动关闭
_pBindAdapter->getEpollServer()-> debug( "recv [" + _ip + ":" + TC_Common:: tostr( _port)
+ "] close connection");
+ "] close connection");
return -1;
}
//保存接收到数据
if( _lfd ==
-1)
-1)
{
if( _pRecvBuffer)
{
_recvbuffer. append( _pRecvBuffer,
iBytesReceived);
iBytesReceived);
}
else
{
_recvbuffer. append(buffer,
iBytesReceived);
iBytesReceived);
}
}
else
{
_recvbuffer. append(buffer,
iBytesReceived);
iBytesReceived);
}
//UDP协议
if( _lfd ==
-1)
-1)
{
if( _pBindAdapter-> isIpAllow( _ip)
== true)
== true)
{
parseProtocol(o);
}
else
{
//udp ip无权限
_pBindAdapter->getEpollServer()-> debug( "accept
[" + _ip + ":" + TC_Common ::tostr( _port)
+ "] [" + TC_Common:: tostr( _lfd)
+ "] not allowed");
[" + _ip + ":" + TC_Common ::tostr( _port)
+ "] [" + TC_Common:: tostr( _lfd)
+ "] not allowed");
}
_recvbuffer = "";
}
else
{
//接收到数据不超过buffer,没有数据了(如果有数据,内核会再通知你)
if(( size_t)iBytesReceived
< sizeof(buffer))
< sizeof(buffer))
{
break;
}
//字符串太长时 substr性能会急剧下降
if( _recvbuffer. length()
> 8192)
> 8192)
{
parseProtocol(o);
}
}
}
if( _lfd !=
-1)
-1)
{
return parseProtocol(o);
}
return o. size();
}
解析方法将把Connection从客户端管道中获取的所有的数据（_recvbuffer）调用协议解析器进行协议解析，直到剩下的数据不构成一个完整的接受包为止。把这些请求包放入方法参数的队列中。
int TC_EpollServer::Connection::parseProtocol(recv_queue::queue_type &o)
{
try
{
while (true)
{
//需要过滤首包包头
if( _iHeaderLen >
0)
0)
{
if( _recvbuffer. length()
>= (unsigned) _iHeaderLen)
>= (unsigned) _iHeaderLen)
{
string header = _recvbuffer.substr(0, _iHeaderLen);
_pBindAdapter->getHeaderFilterFunctor()((int)(TC_EpollServer ::PACKET_FULL),
header);
header);
_recvbuffer = _recvbuffer. substr(_iHeaderLen);
_iHeaderLen =
0;
0;
}
else
{
_pBindAdapter->getHeaderFilterFunctor()((int)(TC_EpollServer ::PACKET_LESS), _recvbuffer);
_iHeaderLen -= _recvbuffer. length();
_recvbuffer = "";
break;
}
}
string ro;
int b
= _pBindAdapter->getProtocol()( _recvbuffer,
ro); //此处调用了Adapter关联的编码解码器，taf默认是AppProtocol::parse()
= _pBindAdapter->getProtocol()( _recvbuffer,
ro); //此处调用了Adapter关联的编码解码器，taf默认是AppProtocol::parse()
if(b
== TC_EpollServer:: PACKET_LESS)
== TC_EpollServer:: PACKET_LESS)
{
//包不完全
break;
}
else if(b
== TC_EpollServer:: PACKET_FULL)
== TC_EpollServer:: PACKET_FULL)
{
tagRecvData*
recv = new tagRecvData();
recv = new tagRecvData();
recv-> buffer
= ro;
= ro;
recv-> ip
= _ip;
= _ip;
recv-> port
= _port;
= _port;
recv-> recvTimeStamp
= TC_TimeProvider::getInstance()->getNow();
= TC_TimeProvider::getInstance()->getNow();
recv-> uid
= getId();
= getId();
recv-> isOverload
= false;
= false;
recv-> isClosed
= false;
= false;
//收到完整的包才算
this-> _bEmptyConn = false;
//收到完整包
o. push_back(recv);
if(( int)
o. size() > _iMaxTemQueueSize)
o. size() > _iMaxTemQueueSize)
{
insertRecvQueue(o);
o. clear();
}
if( _recvbuffer. empty())
{
break;
}
}
else
{
_pBindAdapter->getEpollServer()-> error("recv [" + _ip + ":" + TC_Common:: tostr(_port)
+ "],packet error.");
+ "],packet error.");
return -1; //协议解析错误
}
}
}
catch(exception &ex)
{
_pBindAdapter->getEpollServer()-> error("recv protocol
error:" + string (ex.what()));
error:" + string (ex.what()));
return -1;
}
catch(...)
{
_pBindAdapter->getEpollServer()-> error("recv protocol
error");
error");
return -1;
}
return o.size();
}
AppProtocol解析如下：
/**
* 解析协议
* @param in, 目前的buffer
* @param out, 一个完整的包
*
* @return int, 0表示没有接收完全, 1表示收到一个完整包
*/
static int parse(string &in, string &out)
{
return parseLen<10000000>(in,out);
}
template<taf:: Int32 iMaxLength>
static int parseLen(string &in, string &out)
{
if(in.length()
< sizeof(taf::Int32))
//首先需要一个int32来标志包的长度，所以我们的接受buff的长度起码得>int32,否则标识为收包不完整
< sizeof(taf::Int32))
//首先需要一个int32来标志包的长度，所以我们的接受buff的长度起码得>int32,否则标识为收包不完整
{
return TC_EpollServer:: PACKET_LESS;
}
taf:: Int32 iHeaderLen;
//包的长度头
//包的长度头
memcpy(&iHeaderLen, in.c_str(), sizeof(taf:: Int32));
//获取包的长度
//获取包的长度
iHeaderLen = ntohl(iHeaderLen); //将网络顺序变为主机顺序，非常重要
if(iHeaderLen
< taf:: Int32( sizeof(taf:: Int32))||
iHeaderLen > iMaxLength) //如果当前的包的长度超过了最大长度或者小于一个int32的长度（包头本身）则认为协议错误
< taf:: Int32( sizeof(taf:: Int32))||
iHeaderLen > iMaxLength) //如果当前的包的长度超过了最大长度或者小于一个int32的长度（包头本身）则认为协议错误
{
return TC_EpollServer:: PACKET_ERR;
}
if((int)in.length()
< iHeaderLen) //缓存区里面字段长度不够包头长度
< iHeaderLen) //缓存区里面字段长度不够包头长度
{
return TC_EpollServer:: PACKET_LESS;
}
out = in.substr(sizeof(taf::Int32),
iHeaderLen - sizeof(taf::Int32 ));
iHeaderLen - sizeof(taf::Int32 ));
in = in. substr(iHeaderLen);//将刚才已经解析的完整的包部分从输入中去掉
return TC_EpollServer::PACKET_FULL;
}
利用adapter中注册的protocol进行编解码，如果包不完整，则跳出，返回状态码，如果收包完整，则构建新的tagRecvData，设置完整的包buff，并且赋予Connection的ID（这个Connection锁接收到的数据包都是这个Connection的ID）以及将接收数据 tagRecvData的状态设置为非空，将这个包放入临时接收数据队列。如果当前这个接受数据队列超出了临时队列的最大长度（否则则在返回后再插入，避免大量的请求阻塞在这里而不能得到及时处理导致的各种超时，所以每到一定数目，则先放入adapter去进行处理），则将该接收队列中的数据包放到adapter的rbuffer中(这个rbuffer是所有Connection一起共享的，所以必须是线程安全的)，如果当前adapter已经过载，将数据包依次设置为过载状态（很重要）放前面，这样有利于该Adapter接口紧急处理，避免雪崩和滚雪球效应，否则放后面。
void TC_EpollServer::Connection:: insertRecvQueue( recv_queue::queue_type &vRecvData)
{
if(!vRecvData. empty())
{
//服务队列已超载 数据放在队列头部
if( _pBindAdapter->isOverload())
{
recv_queue ::queue_type::iterator it
= vRecvData.begin();
= vRecvData.begin();
recv_queue ::queue_type::iterator itEnd
= vRecvData.end();
= vRecvData.end();
while(it
!= itEnd)
!= itEnd)
{
(*it)-> isOverload = true;
++it;
}
_pBindAdapter-> insertRecvQueue(vRecvData, false);
}
else
{
_pBindAdapter-> insertRecvQueue(vRecvData);
}
}
}
Connection需要集中管理起来
所有Connection都会被ConnectionList一个连接队列管理起来。统一进行超时检测等，空连接超时检测等，连接队列存储的数据为
pair< Connection *, multimap<time_t, uint32_t >::iterator > list_data;
ConnectionList成员属性如下：
TC_EpollServer
* _pEpollServer; //服务
* _pEpollServer; //服务
uint32_t _total;
//总计连接数
//总计连接数
list< uint32_t> _free;
//空闲链表
//空闲链表
size_t _free_size;
//空闲链元素个数
//空闲链元素个数
list_data
* _vConn; //链接
* _vConn; //链接
multimap<time_t, uint32_t> _tl;
//超时链表
//超时链表
time_t _lastTimeoutTime;
//上次检查超时时间
//上次检查超时时间
uint32_t _iConnectionMagic;
//连接ID的魔数
//连接ID的魔数
ConnectionList初始化，指定ConnectionList可以管理的最大连接数目，建立最大连接数目需要的空间，并标识为可用。
void TC_EpollServer::ConnectionList::init( uint32_t size)
{
_lastTimeoutTime = TC_TimeProvider:: getInstance()->getNow();
//初始化检查超时时间
//初始化检查超时时间
_total =
size;
size;
_free_size
= 0; //空闲连接数目初始化为0
= 0; //空闲连接数目初始化为0
//初始化链接链表
if( _vConn) delete[] _vConn;
//如果空间存在，则删除先。
//如果空间存在，则删除先。
//分配total+1个空间(多分配一个空间, 第一个空间其实无效)
_vConn = new list_data[ _total+1];
//分配最大连接数目需要的空间
//分配最大连接数目需要的空间
_iConnectionMagic
= (( uint32_t) _lastTimeoutTime)
<< 20; //连接ID的魔数
= (( uint32_t) _lastTimeoutTime)
<< 20; //连接ID的魔数
//free从1开始分配, 这个值为 uid,
0保留为管道用, epollwait根据0判断是否是管道消息 ，表示空间的连接数目
0保留为管道用, epollwait根据0判断是否是管道消息 ，表示空间的连接数目
for( uint32_t i
= 1; i <= _total; i++)
= 1; i <= _total; i++)
{
_vConn[i]. first = NULL;
_free. push_back(i);
++ _free_size;
}
}
获取唯一ID，从当前free的空闲连接资源中取得一个可用连接的ID（也就是链表下标），并将之从free中去掉，并且与魔数或运算生成唯一ID。分配ID，相当于分配资源了。这里的魔数是ConnectionList建立的时候的时间<<20的值(剩下的12位留出来给该ConnectionList的下标，表明这个Connection存储在data_list的哪个位置)，主要是用于校验当前的链接是否是该ConnectionList管理的资源，Connection的ID是否是这个ConnectionList分配出去的。
uint32_t TC_EpollServer::ConnectionList::getUniqId ()
{
TC_ThreadLock:: Lock lock(* this);
uint32_t uid
= _free. front();
= _free. front();
assert (uid > 0 && uid <= _total );
_free. pop_front();
-- _free_size;
return _iConnectionMagic |
uid;
uid;
}
新增连接，首先锁住整个ConnectionList，获取连接的ID(该ID之前由该LIST生成)，获得当时分配资源的下标，并将至加载到指定链表数据的指定位置。并且将该connection放入到指定链表位置，同时将该connection的下标放入到超时管理的map中。
void TC_EpollServer:: ConnectionList::add( Connection *cPtr, time_t iTimeOutStamp)
{
TC_ThreadLock:: Lock lock(* this);
uint32_t muid
= cPtr->getId();
= cPtr->getId();
uint32_t magi
= muid & (0xFFFFFFFF << 20);
= muid & (0xFFFFFFFF << 20);
uint32_t uid
= muid & (0x7FFFFFFF >> 11);
= muid & (0x7FFFFFFF >> 11);
assert (magi == _iConnectionMagic &&
uid > 0 && uid <= _total && !_vConn [uid].first);
uid > 0 && uid <= _total && !_vConn [uid].first);
_vConn[uid]
= make_pair(cPtr, _tl. insert(make_pair (iTimeOutStamp,
uid)));
= make_pair(cPtr, _tl. insert(make_pair (iTimeOutStamp,
uid)));
}
删除某个连接资源，根据指定的连接的ID,获得其在链表中的下标，从超时检测的map中移除他，从链表中找到该pair，删除connection资源，并且重新将他放到free可用中，同时更新freesize
void TC_EpollServer::ConnectionList:: del(uint32_t uid)
{
TC_ThreadLock:: Lock lock(* this);
uint32_t magi
= uid & (0xFFFFFFFF << 20);
= uid & (0xFFFFFFFF << 20);
uid = uid & (0x7FFFFFFF >> 11);
assert (magi == _iConnectionMagic &&
uid > 0 && uid <= _total && _vConn [uid].first);
uid > 0 && uid <= _total && _vConn [uid].first);
_del(uid);
}
void TC_EpollServer::ConnectionList::_del( uint32_t uid)
{
assert (uid > 0 && uid <= _total && _vConn [uid].first);
_tl. erase(_vConn [uid].second);
delete _vConn[uid]. first;
_vConn[uid]. first = NULL;
_free. push_back(uid);
++ _free_size;
}
超时检测，没秒检查一次，每次把超时最后检测时间更新一下，超时检测的时候需要锁住整个链表，
void TC_EpollServer::ConnectionList::checkTimeout (time_t iCurTime)
{
//至少1s才能检查一次
if(iCurTime
- _lastTimeoutTime < 1)
- _lastTimeoutTime < 1)
{
return;
}
_lastTimeoutTime =
iCurTime;
iCurTime;
TC_ThreadLock:: Lock lock(* this);
multimap<time_t, uint32_t >::iterator it
= _tl .begin();
= _tl .begin();
while(it
!= _tl. end())
!= _tl. end())
{
//已经检查到当前时间点了, 后续不用在检查了
if(it-> first >
iCurTime)
iCurTime)
{
break;
}
uint32_t uid
= it-> second;
= it-> second;
++it;
//udp的监听端口,
不做处理
不做处理
if( _vConn[uid]. first->getListenfd ()
== -1 || _vConn [uid].first-> getType()
== Connection:: EM_BUS)
== -1 || _vConn [uid].first-> getType()
== Connection:: EM_BUS)
{
continue;
}
//超时关闭
_pEpollServer-> delConnection(_vConn [uid].first, false);
//从链表中删除
_del(uid);
}
if( _pEpollServer->IsEmptyConnCheck())
{
it = _tl. begin();
while(it
!= _tl. end())
!= _tl. end())
{
uint32_t uid
= it-> second;
= it-> second;
//遍历所有的空连接
if( _vConn[uid]. first->IsEmptyConn ())
{
//获取空连接的超时时间点
time_t iEmptyTimeout = (it-> first - _vConn [uid].first-> getTimeout())
+ (_pEpollServer ->getEmptyConnTimeout()/1000);
+ (_pEpollServer ->getEmptyConnTimeout()/1000);
//已经检查到当前时间点了, 后续不用在检查了
if(iEmptyTimeout
> iCurTime)
> iCurTime)
{
break;
}
//udp的监听端口,
不做处理
不做处理
if( _vConn[uid]. first->getListenfd ()
== -1 || _vConn [uid].first-> getType()
== Connection:: EM_BUS)
== -1 || _vConn [uid].first-> getType()
== Connection:: EM_BUS)
{
++it;
continue;
}
//超时关闭
_pEpollServer-> delConnection( _vConn[uid]. first, false);
//从链表中删除
_del(uid);
}
++it;
}
}
}
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