C++ 网络编程之一网络框架介绍

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技术选型

常用的网络框架

  • Boost.Asio：Boost.Asio 是一个跨平台的 C++ 网络编程库，提供了异步 I/O 操作的抽象。它可以处理 TCP、UDP、SSL 等协议，并提供了丰富的异步操作和事件处理机制。

  • POCO C++ Libraries：POCO 是一个功能强大的 C++ 类库，其中包含了丰富的网络通信模块，包括 HTTP、SMTP、POP3、FTP 等协议的支持，以及 WebSocket、WebSocket Secure 等高级功能。

  • cpp-netlib：cpp-netlib 是一个轻量级的 C++ 网络编程库，提供了 HTTP、HTTP client、HTTP server 等模块。它设计简单，易于使用，并提供了现代 C++ 风格的 API。

  • Muduo：Muduo 是一个基于事件驱动的 C++ 网络库，用于构建高性能的服务器应用。它提供了事件循环、线程池、定时器、TCP/UDP 服务器等模块，可以处理大量的并发连接。

  • C++ REST SDK：C++ REST SDK 是由微软开发的一个 C++ 库，用于构建基于 HTTP 的服务和客户端。它提供了现代 C++ 风格的 API，并支持异步操作和并发处理。

  • Crow：Crow 是一个轻量级的 C++ 微型网络框架，用于构建 RESTful 风格的 Web 服务。它简单易用，适合快速开发小型的 Web 应用。

  • Beast：Beast 是 Boost 库的一部分，提供了现代 C++ 风格的 HTTP 和 WebSocket 功能。它设计简单，易于集成，并且具有高性能和可扩展性。

常用的 I/O 多路复用库

  • libev：libev 是另一个事件驱动的库，类似于 libevent，但更加简单和高效。它内部使用了底层的 I/O 多路复用技术（如 epoll、kqueue 等），以提供高性能的事件驱动编程模型。

  • libevent：libevent 是一个事件驱动的网络编程库，提供了跨平台的 I/O 多路复用功能。它封装了不同操作系统上的多种 I/O 多路复用技术，如 select、poll、epoll 等，使得开发者可以方便地处理并发 I/O 操作。

  • IOCP：IOCP（Input/Output Completion Ports）是 Windows 平台上提供的一种异步 I/O 模型，用于处理并发 I/O 操作。它允许应用程序并发处理大量的 I/O 请求，并在内核中完成 I/O 操作后通知应用程序。IOCP 具有良好的性能和可扩展性，在 Windows 平台上被广泛应用于构建高性能的网络服务器。

  • Boost.Asio：Boost.Asio 是一个跨平台的 C++ 网络编程库，提供了异步 I/O 操作的抽象。它内部实现了针对不同操作系统的 I/O 多路复用技术，如 select、poll、epoll 或 IOCP，以提供高性能的并发 I/O 处理。

常用的 I/O 多路复用技术

  • select：

    • select 是最古老的 I/O 多路复用技术之一，它在 Unix 系统中首次出现。它通过一个 select 函数来指示内核等待多个文件描述符中的一个或多个变为就绪状态。通常，select 的使用包括设置文件描述符集合，调用 select 函数等待就绪事件，并处理就绪事件。
    • 优点：跨平台支持良好，可移植性强。
    • 缺点：性能较差，最大文件描述符数有限，每次调用都需要将所有文件描述符的信息传递给内核。

  • poll：

    • poll 是 select 的一种改进，旨在解决 select 的一些限制。它通过一个 poll 系统调用来等待文件描述符集合中的任何一个变为就绪状态。相对于 select（底层使用数组），poll 的底层数据结构使用了链表，因此它没有文件描述符数量的限制。
    • 优点：没有文件描述符数量的限制。
    • 缺点：每次调用都需要将所有文件描述符的信息传递给内核，性能较差。

  • epoll：

    • epoll 是 Linux 系统中提供的一种高性能的 I/O 多路复用技术，旨在通过事件回调机制来解决 select 和 poll 的性能问题。它通过 epoll 系统调用来管理文件描述符集合，并通过 epoll_wait 函数等待文件描述符集合中的任何一个变为就绪状态。
    • 优点：高性能，支持大量并发连接，采用事件通知机制，不需要每次调用都传递所有文件描述符的信息给内核。
    • 缺点：Linux 系统特有，不具备跨平台能力。

  • kqueue：

    • kqueue 是 BSD 系统中的一种 I/O 多路复用机制，类似于 Linux 中的 epoll，提供了高效的事件通知能力。
    • kqueue 使用系统调用函数 kqueue、kevent 和 close 来实现对事件的监视和处理。
    • 优点：高性能，支持大量并发连接，提供了丰富的事件类型和操作，支持多种 I/O 事件监视，如读、写、错误等，以及文件描述符的添加和删除。
    • 缺点：主要用于 BSD 系统，不具备跨平台特性。在维护大量文件描述符时，可能会占用较多的系统资源，特别是内存资源。

select、poll 和 epoll 都是由 Unix/Linux 系统提供的 I/O 多路复用技术，其本质是 C/C++ 函数，如 select() 函数，用于处理并发 I/O 操作。它们的主要区别如下：