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Boost-ioservices介紹

IO模型

io_service對象是asio架構中的排程器,所有異步io事件都是通過它來分發處理的(io對象的構造函數中都需要傳入一個io_service對象)。

    asio::io_service io_service;

    asio::ip::tcp::socket socket(io_service);

在asio架構中,同步的io主要流程如下:

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應用程式調用IO對象成員函數執行IO操作

IO對象向io_service 提出請求.

io_service 調用作業系統的功能執行連接配接操作.

作業系統向io_service 傳回執行結果.

io_service将錯誤的操作結果翻譯為boost::system::error_code類型,再傳遞給IO對象.

如果操作失敗,IO對象抛出boost::system::system_error類型的異常.

而異步IO的處理流程則有些不同:

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IO對象請求io_service的服務

io_service 通知作業系統其需要開始一個異步連接配接.

作業系統訓示連接配接操作完成, io_service從隊列中擷取操作結果

應用程式必須調用io_service::run()以便于接收結果

調用io_service::run()後,io_service傳回一個操作結果,并将其翻譯為error_code,傳遞到事件回調函數中

io_service對象

io_service對象主要有兩個方法——post和run:

post用于釋出io事件,如timer,socket讀寫等,一般由asio架構相應對象調用,無需我們顯式調用。

run用于監聽io事件響應,并執行響應回調,對于異步io操作需要在代碼中顯式調用,對于同步io操作則由io對象隐式調用(并不是run函數,不過也是等待io事件)。

可見,io_service提供的是一個生産者消費者模型。在異步io操作中需要我們手動控制消費者,調用run函數,它的基本工作模式如下:

等待io事件響應,如果所有io事件響應完成則退出

等待到io事件響應後,執行其對應的回調

繼續等待下一個io事件,重複1-2

從中可以看出,io_service是一個工作隊列的模型。在使用過程中一般有如下幾個需要注意的地方:

1. run函數在io事件完成後會退出,導緻後續基于該對象的異步io任務無法執行

由于io_service并不會主動常見排程線程,需要我們手動配置設定,常見的方式是給其配置設定一個線程,然後執行run函數。但run函數在io事件完成後會退出,線程會終止,後續基于該對象的異步io任務無法得到排程。

解決這個問題的方法是通過一個asio::io_service::work對象來守護io_service。這樣,即使所有io任務都執行完成,也不會退出,繼續等待新的io任務。

    boost::asio::io_service io;

    boost::asio::io_service::work work(io);

    io.run();

2. 回調在run函數的線程中同步執行,當回調處理時間較長時阻塞後續io響應

解決這個問題的方法有兩種:1. 啟動多線程執行run函數(run函數是線程安全的),2. 新啟動一個線程(或通過線程池)來執行回調函數。一般來講,如果回調處理事件不是特别短,應該使用線上程池中處理回調的方式。

3. 回調在run函數的線程中同步執行,io事件較多的時候得不到及時響應

這個其實是性能問題了,在多核cpu上可以通過在多個線程中執行run函數來解決這一問題。這種方式也隻能充分利用cpu性能,本身性能問題就不是光靠軟體就能解決的。

.net中的異步io排程方式

和io_service這種手動控制的方式比起來,.net則是純粹的自動檔了。IO排程由CLR托管了,無需手動控制。回調也是線上程池中執行,無需擔心影響後續IO響應。

正是由于CLR的托管,在.net 的異步IO架構中,就沒有類似io_service的排程對象存在,這也符合.net的一貫簡潔做法。