本库是从原 asio2 的基础上修改和增加了部分代码和例子,用在ARK框架中,请各位遵循原库开源协议。
A open source cross-platform c++ library for network programming based on asio,support for tcp,udp,http,rpc,ssl and so on.
- 支持TCP,UDP,HTTP,WEBSOCKET,RPC,ICMP,SERIAL_PORT等;
- 支持可靠UDP(基于KCP),支持SSL,支持从内存字符串加载SSL证书;
- TCP支持各种数据拆包功能(单个字符或字符串或用户自定义协议等);实现了TCP的数据报模式(类似WEBSOCKET);
- 支持windows,linux,32位,64位;
- 基于C++17,基于asio(boost::asio或独立asio均可,若需要HTTP功能必须使用boost::asio);
- header only 方式,无需编译,只需在工程的Include包含目录中添加zephyr路径,然后在源码中#include <zephyr/zephyr.hpp>包含头文件即可;
- demo目录包含大量的示例工程(工程基于VS2017创建),各种使用方法请参考示例代码;
目前看到的很多基于asio的框架的模式大都如下: tcp_server server; // 声明一个server server.run(); // 调用run函数,run函数是阻塞的,run之后怎么退出却不知道. 这种模式需要用户自己去处理程序退出后的逻辑,包括连接的正常关闭, 资源释放等问题,而这些问题自己处理起来是很烦琐的. zephyr框架已经处理过了这些问题,你可以在如MFC的OnInitDialog等地方调用server.start(...), start(...)函数是非阻塞的,什么时候想退出了只需要server.stop()即可.stop()是阻塞的, stop时如果有未发送完的数据,会保证一定在数据发送完之后才会退出, tcp下也会保证所有连接都正常关闭以后才会退出,你不用考虑资源的正确释放等一系列琐碎的问题.
测试办法:本机127.0.0.1,和rest_rpc进行对比.测试rpc的qps,只测了单连接. 字符串大小为128时:rest_rpc的qps约为30000/秒,zephyr的qps约为37000/秒,此时zephyr比rest_rpc性能约高19%. 字符串越来越大时(测试了16K和64K),两者性能基本相同.
rpc测试的和说明代码请看:rpc性能测试代码
zephyr::tcp_server server;
server.bind_recv([&server](std::shared_ptr<zephyr::tcp_session> & session_ptr, std::string_view s)
{
printf("recv : %u %.*s\n", (unsigned)s.size(), (int)s.size(), s.data());
// 异步发送(所有发送操作都是异步且线程安全的)
session_ptr->send(s);
// 发送时指定一个回调函数,当发送完成后会调用此回调函数,bytes_sent表示实际发送的字节数,
// 发送是否有错误可以用zephyr::get_last_error()函数来获取错误码
// session_ptr->send(s, [](std::size_t bytes_sent) {});
}).bind_connect([&server](auto & session_ptr)
{
session_ptr->no_delay(true);
printf("client enter : %s %u %s %u\n",
session_ptr->remote_address().c_str(), session_ptr->remote_port(),
session_ptr->local_address().c_str(), session_ptr->local_port());
// 可以用session_ptr这个会话启动一个定时器,这个定时器是在这个session_ptr会话的数据收
// 发线程中执行的,这对于连接状态的判断或其它需求很有用(尤其在UDP这种无连接的协议中,有
// 时需要在数据处理过程中使用一个定时器来延时做某些操作,而且这个定时器还需要和数据处理
// 在同一个线程中安全触发)
//session_ptr->start_timer(1, std::chrono::seconds(1), []() {});
}).bind_disconnect([&server](auto & session_ptr)
{
printf("client leave : %s %u %s\n",
session_ptr->remote_address().c_str(),
session_ptr->remote_port(), zephyr::last_error_msg().c_str());
});
server.start("0.0.0.0", "8080");
//server.start("0.0.0.0", "8080", '\n'); // 按\n自动拆包(可以指定任意字符)
//server.start("0.0.0.0", "8080", "\r\n"); // 按\r\n自动拆包(可以指定任意字符串)
//server.start("0.0.0.0", "8080", match_role('#')); // 按match_role指定的规则自动拆包(match_role请参考demo代码)(用于对用户自定义的协议拆包)
//server.start("0.0.0.0", "8080", asio::transfer_exactly(100)); // 每次接收固定的100字节
//server.start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_dgram); // 数据报模式的TCP,无论发送多长的数据,双方接收的一定是相应长度的整包数据zephyr::tcp_client client; // 客户端在断开时默认会自动重连 //client.auto_reconnect(false); // 禁止自动重连 //client.auto_reconnect(true); // 启用自动重连 默认在断开连接后延时1秒就会开始重连 client.auto_reconnect(true, std::chrono::milliseconds(100)); // 启用自动重连 并设置自定义的延时 client.bind_connect([&](asio::error_code ec) { if (zephyr::get_last_error()) printf("connect failure : %d %s\n", zephyr::last_error_val(), zephyr::last_error_msg().c_str()); else printf("connect success : %s %u\n", client.local_address().c_str(), client.local_port()); client.send("<abcdefghijklmnopqrstovuxyz0123456789>"); }).bind_disconnect([](asio::error_code ec) { printf("disconnect : %d %s\n", zephyr::last_error_val(), zephyr::last_error_msg().c_str()); }).bind_recv([&](std::string_view sv) { printf("recv : %u %.*s\n", (unsigned)sv.size(), (int)sv.size(), sv.data()); client.send(sv); }) //.bind_recv(on_recv) // 绑定全局函数 //.bind_recv(std::bind(&listener::on_recv, &lis, std::placeholders::_1)) // 绑定成员函数(具体请查看demo代码) //.bind_recv(&listener::on_recv, lis) // 按lis对象的引用来绑定成员函数(具体请查看demo代码) //.bind_recv(&listener::on_recv, &lis) // 按lis对象的指针来绑定成员函数(具体请查看demo代码) ; client.async_start("0.0.0.0", "8080"); // 异步连接服务端 //client.start("0.0.0.0", "8080"); // 同步连接服务端 //client.async_start("0.0.0.0", "8080", '\n'); // 按\n自动拆包(可以指定任意字符) //client.async_start("0.0.0.0", "8080", "\r\n"); // 按\r\n自动拆包(可以指定任意字符串) //client.async_start("0.0.0.0", "8080", match_role); // 按match_role指定的规则自动拆包(match_role请参考demo代码)(用于对用户自定义的协议拆包) //client.async_start("0.0.0.0", "8080", asio::transfer_exactly(100)); // 每次接收固定的100字节 //client.start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_dgram); // 数据报模式的TCP,无论发送多长的数据,双方接收的一定是相应长度的整包数据 // 发送时也可以指定use_future参数,然后通过返回值future来阻塞等待直到发送完成,发送结果的错误码和发送字节数 // 保存在返回值future中(注意,不能在通信线程中用future去等待,这会阻塞通信线程进而导致死锁) // std::future<std::pair<asio::error_code, std::size_t>> future = client.send("abc", asio::use_future);
zephyr::udp_server server; // ... 绑定监听器(请查看demo代码) server.start("0.0.0.0", "8080"); // 常规UDP //server.start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_kcp); // 可靠UDP
zephyr::udp_client client; // ... 绑定监听器(请查看demo代码) client.start("0.0.0.0", "8080"); //client.async_start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_kcp); // 可靠UDP
// 全局函数示例,当服务端的RPC函数被调用时,如果想知道是哪个客户端调用的,将这个RPC函数的第一个参数 // 设置为连接对象的智能指针即可(如果不关心是哪个客户端调用的,删除这第一个参数即可),如下: int add(std::shared_ptr<zephyr::rpc_session>& session_ptr, int a, int b) { return a + b; } zephyr::rpc_server server; // ... 绑定监听器(请查看demo代码) A a; // A的定义请查看demo代码 server.bind("add", add); // 绑定RPC全局函数 server.bind("mul", &A::mul, a); // 绑定RPC成员函数 server.bind("cat", [&](const std::string& a, const std::string& b) { return a + b; }); // 绑定lambda表达式 server.bind("get_user", &A::get_user, a); // 绑定成员函数(按引用) server.bind("del_user", &A::del_user, &a); // 绑定成员函数(按指针) server.start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_dgram); // 使用TCP数据报模式作为RPC通信底层支撑,启动服务端时必须要使用use_dgram参数 //server.start("0.0.0.0", "8080"); // 使用websocket作为RPC通信底层支撑(需要到rcp_server.hpp文件末尾代码中选择使用websocket)
zephyr::rpc_client client; // ... 绑定监听器(请查看demo代码) // 不仅server可以绑定RPC函数给client调用,同时client也可以绑定RPC函数给server调用。请参考demo代码。 client.start("0.0.0.0", "8080", zephyr::use_dgram); // 使用TCP数据报模式作为RPC通信底层支撑,启动服务端时必须要使用use_dgram参数 //client.start("0.0.0.0", "8080"); // 使用websocket作为RPC通信底层支撑 asio::error_code ec; // 同步调用RPC函数 int sum = client.call<int>(ec, std::chrono::seconds(3), "add", 11, 2); printf("sum : %d err : %d %s\n", sum, ec.value(), ec.message().c_str()); // 异步调用RPC函数,第一个参数是回调函数,当调用完成或超时会自动调用该回调函数,如果超时或其它错误, // 错误码保存在ec中,这里async_call没有指定返回值类型,则lambda表达式的第二个参数必须要指定类型 client.async_call([](asio::error_code ec, int v) { printf("sum : %d err : %d %s\n", v, ec.value(), ec.message().c_str()); }, "add", 10, 20); // 这里async_call指定了返回值类型,则lambda表达式的第二个参数可以为auto类型 // 也可以指定异步RPC的超时,如下:std::chrono::seconds(3) client.async_call<int>([](asio::error_code ec, auto v) { printf("sum : %d err : %d %s\n", v, ec.value(), ec.message().c_str()); }, std::chrono::seconds(3), "add", 12, 21); // 返回值为用户自定义数据类型(user类型的定义请查看demo代码) user u = client.call<user>(ec, "get_user"); printf("%s %d ", u.name.c_str(), u.age); for (auto &[k, v] : u.purview) { printf("%d %s ", k, v.c_str()); } printf("\n"); u.name = "hanmeimei"; u.age = ((int)time(nullptr)) % 100; u.purview = { {10,"get"},{20,"set"} }; // 如果RPC函数的返回值为void,则用户回调函数只有一个参数即可 client.async_call([](asio::error_code ec) { }, "del_user", std::move(u)); // 只调用rpc函数,不需要返回结果 client.async_call("del_user", std::move(u));
zephyr::http_server server;
server.bind_recv([&](std::shared_ptr<zephyr::http_session> & session_ptr, http::request<http::string_body>& req)
{
// 在收到http请求时尝试发送一个文件到对端
{
// 如果请求是非法的,直接发送错误信息到对端并返回
if (req.target().empty() ||
req.target()[0] != '/' ||
req.target().find("..") != beast::string_view::npos)
{
session_ptr->send(http::make_response(http::status::bad_request, "Illegal request-target"));
session_ptr->stop(); // 同时直接断开这个连接
return;
}
// Build the path to the requested file
std::string path(req.target().data(), req.target().size());
path.insert(0, std::filesystem::current_path().string());
if (req.target().back() == '/')
path.append("index.html");
// 打开文件
beast::error_code ec;
http::file_body::value_type body;
body.open(path.c_str(), beast::file_mode::scan, ec);
// 如果打开文件失败,直接发送错误信息到对端并直接返回
if (ec == beast::errc::no_such_file_or_directory)
{
session_ptr->send(http::make_response(http::status::not_found,
std::string_view{ req.target().data(), req.target().size() }));
return;
}
// Cache the size since we need it after the move
auto const size = body.size();
// 生成一个文件形式的http响应对象,然后发送给对端
http::response<http::file_body> res{
std::piecewise_construct,
std::make_tuple(std::move(body)),
std::make_tuple(http::status::ok, req.version()) };
res.set(http::field::server, BOOST_BEAST_VERSION_STRING);
res.set(http::field::content_type, http::extension_to_mimetype(path));
res.content_length(size);
res.keep_alive(req.keep_alive());
res.chunked(true);
// Specify a callback function when sending
//session_ptr->send(std::move(res));
session_ptr->send(std::move(res), [&res](std::size_t bytes_sent)
{
auto opened = res.body().is_open(); std::ignore = opened;
auto err = zephyr::get_last_error(); std::ignore = err;
});
//session_ptr->send(std::move(res), asio::use_future);
return;
}
std::cout << req << std::endl;
if (true)
{
// 用make_response生成一个http响应对象,状态码200表示操作成功,"suceess"是HTTP消息的body部分内容
auto rep = http::make_response(200, "suceess");
session_ptr->send(rep, []()
{
auto err = zephyr::get_last_error(); std::ignore = err;
});
}
else
{
// 也可以直接发送一个http标准响应字符串,内部会将这个字符串自动转换为http响应对象再发送出去
std::string_view rep =
"HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"\
"Server: Boost.Beast/181\r\n"\
"Content-Length: 7\r\n"\
"\r\n"\
"failure";
// test send string sequence, the string will automatically parsed into a standard http request
session_ptr->send(rep, [](std::size_t bytes_sent)
{
auto err = zephyr::get_last_error(); std::ignore = err;
});
}
});
server.start(host, port);
zephyr::error_code ec; auto req1 = http::make_request("http://www.baidu.com/get_user?name=a"); // 通过URL字符串生成一个http请求对象 auto req2 = http::make_request("GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8443\r\n\r\n"); // 通过http协议字符串生成一个http请求对象 auto rep1 = zephyr::http_client::execute("http://www.baidu.com/get_user?name=a", ec); // 通过URL字符串直接请求某个网址,返回结果在rep1中,如果有错误,错误码保存在ec中 auto rep2 = zephyr::http_client::execute("127.0.0.1", "8080", req2); // 通过IP端口以及前面生成的req2请求对象来发送一个http请求 std::cout << rep2 << std::endl; // 显示http请求结果 std::stringstream ss; ss << rep2; std::string result = ss.str(); // 通过这种方式将http请求结果转换为字符串
class ping_test // 模拟在一个类对象中使用ping组件(其它所有如TCP/UDP/HTTP等组件一样可以在类对象中使用) { zephyr::ping ping; public: ping_test() : ping(10) // 构造函数传入的10表示只ping 10次后就结束,传入-1表示一直ping { ping.timeout(std::chrono::seconds(3)); // 设置ping超时 ping.interval(std::chrono::seconds(1)); // 设置ping间隔 ping.body("0123456789abcdefghijklmnopqrstovuxyz"); ping.bind_recv(&ping_test::on_recv, this) // 绑定当前这个类的成员函数作为监听器 .bind_start(std::bind(&ping_test::on_start, this, std::placeholders::_1)) // 也是绑定成员函数 .bind_stop([this](asio::error_code ec) { this->on_stop(ec); }); // 绑定lambda } void on_recv(zephyr::icmp_rep& rep) { if (rep.lag.count() == -1) // 如果延时的值等于-1表示超时了 std::cout << "request timed out" << std::endl; else std::cout << rep.total_length() - rep.header_length() << " bytes from " << rep.source_address() << ": icmp_seq=" << rep.sequence_number() << ", ttl=" << rep.time_to_live() << ", time=" << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(rep.lag).count() << "ms" << std::endl; } void on_start(asio::error_code ec) { printf("start : %d %s\n", zephyr::last_error_val(), zephyr::last_error_msg().c_str()); } void on_stop(asio::error_code ec) { printf("stop : %d %s\n", zephyr::last_error_val(), zephyr::last_error_msg().c_str()); } void run() { if (!ping.start("127.0.0.1")) //if (!ping.start("123.45.67.89")) //if (!ping.start("stackoverflow.com")) printf("start failure : %s\n", zephyr::last_error_msg().c_str()); while (std::getchar() != '\n'); ping.stop(); // ping结束后可以输出统计信息,包括丢包率,平均延时时长等 printf("loss rate : %.0lf%% average time : %lldms\n", ping.plp(), std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(ping.avg_lag()).count()); } };
zephyr::tcps_server server; // 设置证书模式 // 如果是 verify_peer | verify_fail_if_no_peer_cert 则客户端必须要使用证书否则握手失败 // 如果是 verify_peer 或者是 verify_fail_if_no_peer_cert 则客户端用不用证书都可以 server.set_verify_mode(asio::ssl::verify_peer | asio::ssl::verify_fail_if_no_peer_cert); // 从内存字符串加载SSL证书(具体请查看demo代码) 字符串的具体定义请查看demo代码 server.set_cert_buffer(ca_crt, server_crt, server_key, "server"); // use memory string for cert server.set_dh_buffer(dh); // 从文件加载SSL证书(注意编译后把demo/cert目录下的证书拷贝到exe目录下 否则会提示加载证书失败) server.set_cert_file("ca.crt", "server.crt", "server.key", "server"); // use file for cert server.set_dh_file("dh1024.pem"); // 如何制作自己的证书: // 1. 生成服务端私有密钥 // openssl genrsa -des3 -out server.key 1024 // 2. 生成服务端证书请求文件 // openssl req -new -key server.key -out server.csr -config openssl.cnf // 3. 生成客户端私有密钥 // openssl genrsa -des3 -out client.key 1024 // 4. 生成客户端证书请求文件 // openssl req -new -key client.key -out client.csr -config openssl.cnf // 5. 生成CA私有密钥 // openssl genrsa -des3 -out ca.key 2048 // 6. 生成CA证书文件 // openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt -days 3650 -config openssl.cnf // 7. 生成服务端证书 // openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key -config openssl.cnf // 8. 生成客户端证书 // openssl ca -in client.csr -out client.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key -config openssl.cnf // 9. 生成dh文件 // openssl dhparam -out dh1024.pem 1024 // 说明:openssl是个exe文件,在tool/openssl/x64/bin目录下 openssl.cnf在tool/openssl/x64/ssl目录下 // 生成证书过程中的其它细节百度搜索即可找到相关说明
// 框架中提供了定时器功能,使用非常简单,如下: zephyr::timer timer; // 参数1表示定时器ID,参数2表示定时器间隔,参数3为定时器回调函数 timer.start_timer(1, std::chrono::seconds(1), [&]() { printf("timer 1\n"); if (true) // 满足某个条件时关闭定时器,当然也可以在其它任意地方关闭定时器 timer.stop_timer(1); });