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30天自制C++服务器day15-macOS、FreeBSD支持

时间:2023-07-24
day15-macOS、FreeBSD支持

作为程序员,使用MacBook电脑作为开发机很常见,本质和Linux几乎没有区别。本教程的EventLoop中使用Linux系统支持的epoll,然而macOS里并没有epoll,取而代之的是FreeBSD的kqueue,功能和使用都和epoll很相似。Windows系统使用WSL可以完美编译运行源代码,但MacBook则需要Docker、云服务器、或是虚拟机,很麻烦。在今天,我们将支持使用kqueue作为EventLoop类的Poller,使网络库可以在macOS等FreeBSD系统上原生运行。

在网络库已有的类当中,Socket和Epoll类是最底层的、需要和操作系统打交道,而上一层的EventLoop类只是使用Epoll提供的接口,而不关心Epoll类的底层实现。所以在考虑支持不同的操作系统时,只应该改变最底层的Epoll类,而不需要改动上层的EventLoop类。至于分发fd的Channel类,可以自定义epoll和kqueue的读、写、ET模式等事件,在Channel类中只需要注册好我们自定义的事件,然后在Poller类中将事件注册到epoll或kqueue。

const int Channel::READ_EVENT = 1;const int Channel::WRITE_EVENT = 2;const int Channel::ET = 4;

需要注意Channel的用户自定义事件必须是1、2、4、8、16等十进制数,因为在Poller中判断、更新事件时需要用到按位与、按位或等操作,这里实际上是将16位二进制数的每一位用作标志位。如果这里理解有困难,可以先学一遍《深入理解计算机系统(第三版)》.

在Poller类中使用宏定义的形式判断当前操作系统,从而使用不同的代码:

#ifdef OS_LINUX// linux平台的代码#endif#ifdef OS_MACOS// FreeBSD平台的代码#endif

操作系统宏在CMakeLists.txt中定义:

if (CMAKE_SYSTEM_NAME MATCHES "Darwin") message(STATUS "Platform: macOS") set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -DOS_MACOS")elseif (CMAKE_SYSTEM_NAME MATCHES "Linux") message(STATUS "Platform: Linux") set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -DOS_LINUX")endif()

这样就可以在不同的操作系统使用不同的代码。如注册/更新Channel,在Linux系统下会编译以下代码:

void Poller::UpdateChannel(Channel *ch) { int sockfd = ch->GetSocket()->GetFd(); struct epoll_event ev {}; ev.data.ptr = ch; if (ch->GetListenEvents() & Channel::READ_EVENT) { ev.events |= EPOLLIN | EPOLLPRI; } if (ch->GetListenEvents() & Channel::WRITE_EVENT) { ev.events |= EPOLLOUT; } if (ch->GetListenEvents() & Channel::ET) { ev.events |= EPOLLET; } if (!ch->GetExist()) { ErrorIf(epoll_ctl(fd_, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev) == -1, "epoll add error"); ch->SetExist(); } else { ErrorIf(epoll_ctl(fd_, EPOLL_CTL_MOD, sockfd, &ev) == -1, "epoll modify error"); }}

而在macOS系统下会编译以下代码:

void Poller::UpdateChannel(Channel *ch) { struct kevent ev[2]; memset(ev, 0, sizeof(*ev) * 2); int n = 0; int fd = ch->GetSocket()->GetFd(); int op = EV_ADD; if (ch->GetListenEvents() & ch->ET) { op |= EV_CLEAR; } if (ch->GetListenEvents() & ch->READ_EVENT) { EV_SET(&ev[n++], fd, EVFILT_READ, op, 0, 0, ch); } if (ch->GetListenEvents() & ch->WRITE_EVENT) { EV_SET(&ev[n++], fd, EVFILT_WRITE, op, 0, 0, ch); } int r = kevent(fd_, ev, n, NULL, 0, NULL); ErrorIf(r == -1, "kqueue add event error");}

在今天的教程中,我们支持了MacOS、FreeBSD平台。在代码中去掉了Epoll类,改为通用的Poller,在不同的平台会自适应地编译不同的代码。同时我们将Channel类和操作系统脱离开来,通过用户自定义事件来表示监听、发生的事件。现在在Linux和macOS系统中,网络库都可以原生编译运行。但具体功能可能会根据操作系统的不同有细微差异,如在macOS平台下的并发支持度明显没有Linux平台高,在后面的开发中会不断完善。

完整源代码:https://github.com/yuesong-feng/30dayMakeCppServer/tree/main/code/day15

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