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[网络协议]muduo学习笔记:net部分之实现TCP网络编程库-Acceptor

前述文章围绕base、net两个模块各种组件,已经形成了初具规模的Reactor事件处理框架。从现在开始,逐步实现一个非阻塞的TCP网络编程库。不同于传统的Reactor,将timers 做成循环中单独的一步,muduo将 timers 和 IO handlers 视为等同的。
在这里插入图片描述
整个TCP网络库,分为服务端和客户端。服务端TcpServer使用reactor模式进行IO事件循环,使用Acceptor接收新的连接,每个连接都是一个TcpConnetion对象。客户端TcpClient使用Connector发起连接,通过TcpConection收发数据。客户端主动发起连接比服务端被动接收连接需要额外的错误处理、考虑重连,因此先介绍服务端的实现,本文先以Acceptor为开端。

1、Acceptor定义

Acceptor class用于accept(2)新TCP连接,并通过回调通知使用者,它是内部class,在上层应用程序中我们不直接使用,而是把它封装作为TcpServer的成员,生命期由后者控制。

class Acceptor : noncopyable
{
 public:
  typedef std::function<void (int sockfd, const InetAddress&)> NewConnectionCallback;

  Acceptor(EventLoop* loop, const InetAddress& listenAddr, bool reuseport);
  ~Acceptor();

  void setNewConnectionCallback(const NewConnectionCallback& cb) 
  { newConnectionCallback_ = cb; } // 设置新连接建立的回调函数

  bool listenning() const { return listenning_; } // 返回当前监听状态
  void listen();    // 开启监听

 private:
  void handleRead();

  EventLoop* loop_;			// 基本是main reactor
  Socket acceptSocket_;		// 用于接收新连接的scoket封装
  Channel acceptChannel_;   // 封装acceptSocket_的channel,监听其上的事件
  NewConnectionCallback newConnectionCallback_;  // 建立新连接时调用的回调函数
  bool listenning_;			// 是否在监听的
  int idleFd_;				// 空闲的描述符
};

定义比较简单,直接看实现。

2、Acceptor实现

(1)构造和析构

构造时,需要传递当前Acceptor所属的EventLoop,一般是是主线程或者main reactor中。创建一个listening socket,绑定指定ip和port,并构造一个channel用于监听此的连接。为处理无可用描述符时的连接请求,使用一个预留fd处理。

析构时,关闭channel关注的IO事件,从Poller注销,关闭socket对象。

Acceptor::Acceptor(EventLoop* loop, const InetAddress& listenAddr, bool reuseport)
  : loop_(loop),
    acceptSocket_(sockets::createNonblockingOrDie(listenAddr.family())),
    acceptChannel_(loop, acceptSocket_.fd()),
    listenning_(false),
    idleFd_(::open("/dev/null", O_RDONLY | O_CLOEXEC))
{
  assert(idleFd_ >= 0);
  // 设置服务端socket选项,并绑定到指定ip和port
  acceptSocket_.setReuseAddr(true);      // addr重用
  acceptSocket_.setReusePort(reuseport); // 端口重用
  acceptSocket_.bindAddress(listenAddr); // bing
  // 使用channel监听socket上的可读事件(新的连接)
  acceptChannel_.setReadCallback(std::bind(&Acceptor::handleRead, this));
}

Acceptor::~Acceptor()
{
  // 不关注socket上的IO事件,从EventLoop的Poller注销
  acceptChannel_.disableAll();
  acceptChannel_.remove();
  // 关闭socket
  ::close(idleFd_);
}

(2)开始监听新连接

将状态设置为监听,然后调用监听socket的listen函数,将监听channel的读事件注册到poller的管理。

void Acceptor::listen()
{
  loop_->assertInLoopThread();
  listenning_ = true;
  acceptSocket_.listen();
  //   
  acceptChannel_.enableReading();
}

(3)处理新连接

当有客户端发起连接时,监听channel触发读事件,那么调用其对应的回调函数Acceptor::handleRead()

void Acceptor::handleRead()
{
  loop_->assertInLoopThread();
  InetAddress peerAddr;
  //FIXME loop until no more
  int connfd = acceptSocket_.accept(&peerAddr); // 这里是真正接收连接 
  if (connfd >= 0) //新的连接成功
  {
    // string hostport = peerAddr.toIpPort();
    // LOG_TRACE << "Accepts of " << hostport;
    if (newConnectionCallback_){
      // 建立新的连接,调用TcpServer的回调,返回已连接的socketfd和peer端地址
      newConnectionCallback_(connfd, peerAddr);
    }
    else{
      // 若上层应用TcpServer未注册新连接回调函数,则直接关闭当前连接
      sockets::close(connfd); 
    }
  }
  else  // 连接异常,处理服务端fd耗尽
  {
    LOG_SYSERR << "in Acceptor::handleRead";
    // Read the section named "The special problem of
    // accept()ing when you can't" in libev's doc.
    // By Marc Lehmann, author of libev.
    if (errno == EMFILE)   // 无可用fd,如不处理,否则Poller水平触发模式下会一直触发
    {
      ::close(idleFd_); // 关闭空闲的fd,空出一个可用的fd
      idleFd_ = ::accept(acceptSocket_.fd(), NULL, NULL); // 把前面调用acceptor没有接受的描述符接受进来到idleFd_ 
      ::close(idleFd_); // 把这个idleFd_ 关闭,就是关闭了当前此次连接
      idleFd_ = ::open("/dev/null", O_RDONLY | O_CLOEXEC); // 重新开启这个空闲描述符
    }
  }
}

当前文件描述符过多,无法接收新的连接。但是由于Poller采用LT模式,如果无法接收,可读事件会一直触发。那么在这个地方的处理机制就是,关掉之前创建的空闲的idleFd_,然后去accept让这个事件不会一直触发,然后再关掉该文件描述符,重新将它设置为空文件描述符。这种机制可以让网络库在处理连接过多、文件描述符不够用时,不至于因为LT模式一直触发而产生坏的影响。

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加:2021-08-29 09:42:12  更:2021-08-29 09:44:28 
 
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