发布一个高性能的Reactor模式的C++网络库：evpp

发布一个高性能的Reactor模式的C++网络库：evpp

简介

https://github.com/Qihoo360/evpp是一个基于libevent开发的现代化的支持C++11特性的高性能网络库，自带TCP/UDP/HTTP等协议的异步非阻塞式的服务器和客户端库。

特性

现代版的C++11接口

非阻塞异步接口都是C++11的functional/bind形式的回调仿函数（不是libevent中的C风格的函数指针）

非阻塞纯异步多线程TCP服务器/客户端

非阻塞纯异步多线程HTTP服务器/客户端

非阻塞纯异步多线程UDP服务器

支持多进程模式

优秀的跨平台特性和高性能（继承自libevent的优点）

除此之外，基于该库之上，还提供两个附带的应用层协议库：

evmc

：一个纯异步非阻塞式的

memcached

的C++客户端库，支持

membase

集群模式。该库已经用于生产环境，每天发起1000多亿次memcache查询请求。详情请见：evmc readme

evnsq

： 一个纯异步非阻塞式的

NSQ

的C++客户端库，支持消费者、生产者、服务发现等特性。该库已经用于生产环境，每天生产200多亿条日志消息。详情请见：evnsq readme

将来还会推出

redis

的客户端库。

项目由来

我们开发小组负责的业务需要用到TCP协议来建设长连接网关服务和一些其他的一些基于TCP的短连接服务，在调研开源项目的过程中，没有发现一个合适的库来满足我们要求。结合我们自身的业务情况，理想中的C++网络库应具备一下几个特性：

接口简单易用，最好是C++接口

多线程，也能支持多进程

最好是基于libevent实现（因为现有的历史遗留框架、基础库等是依赖libevent），这样能很方便嵌入libevent的事件循环，否则改动较大或者集成起来的程序可能会有很多跨线程的调用（这些会带来编程的复杂性以及跨线程锁带来的性能下降）

基于这些需求，可供选择的不多，所以我们只能自己开发一个。开发过程中，接口设计方面基本上大部分是参考muduo项目来设计和实现的，当然也做了一些取舍和增改；同时也大量借鉴了Golang的一些设计哲学和思想。下面举几个小例子来说明一下：

Duration

： 这是一个时间区间相关的类，自带时间单位信息，参考了Golang项目中的

Duration

实现。我们在其他项目中见到太多的时间是不带单位的，例如

timeout

，到底是秒、毫秒还是微秒？需要看文档说明或具体实现，好一点的设计会将单位带在变量名中，例如

timeout_ms

，但还是没有

Duration

这种独立的类好。目前C++11中也有类似的实现

std::chrono::duration

，但稍显复杂，没有咱们这个借鉴Golang实现的版本来的简单明了

Buffer

： 这是一个缓冲区类，融合了

muduo

和Golang两个项目中相关类的设计和实现

http::Server

: 这是一个http服务器类，自带线程池，它的事件循环和工作线程调度，完全是线程安全的，业务层不用太多关心跨线程调用问题。同时，还将http服务器的核心功能单独抽取出来形成

http::Service

类，是一个可嵌入型的服务器类，可以嵌入到已有的libevent事件循环中

网络地址的表达就仅仅使用

"ip:port"

这种形式字符串表示，就是参考Golang的设计

httpc::ConnPool

是一个http的客户端连接池库，设计上尽量考虑高性能和复用。以后基于此还可以增加负载均衡和故障转移等特性

另外，我们实现过程中极其重视线程安全问题，一个事件相关的资源必须在其所属的

EventLoop

（每个

EventLoop

绑定一个线程）中初始化和析构释放，这样我们能最大限度的减少出错的可能。为了达到这个目标我们重载

event_add

和

event_del

等函数，每一次调用

event_add

，就在对应的线程私有数据中记录该对象，在调用

event_del

时，检查之前该线程私有数据中是否拥有该对象，然后在整个程序退出前，再完整的检查所有线程的私有数据，看看是否仍然有对象没有析构释放。具体实现稍有区别，详细代码实现可以参考 https://github.com/Qihoo360/evpp/blob/master/evpp/inner_pre.cc#L46~L87。我们如此苛刻的追求线程安全，只是为了让一个程序能安静的平稳的退出或Reload，因为我们深刻的理解“编写永远运行的系统，和编写运行一段时间后平静关闭的系统是两码事”，后者要困难的多得多。

吞吐量Benchmark测试报告

本文用 ping pong 测试来对比evpp与libevent、boost.asio、muduo] 等网络的吞吐量，测试结果表明evpp吞吐量与boost.asio、muduo等相当，比libevent高17%~130%左右。

evpp本身是基于libevent实现的，不过evpp只是用了libevent的事件循环，并没有用libevent的

evbuffer

，而是自己参考muduo和Golang实现了自己的网络IO读写类Buffer。

性能测试相关的代码都在这里：https://github.com/Qihoo360/evpp/tree/master/benchmark/.

测试对象

evpp-0.2.0 based on libevent-2.0.21

boost.asio-1.53

libevent-2.0.21

系统环境

操作系统：Linux CentOS 6.2, 2.6.32-220.7.1.el6.x86_64

硬件CPU：Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2630 v2 @ 2.60GHz

几个简单的示例代码

TCP Echo服务器

#include <evpp/tcp_server.h>
#include <evpp/buffer.h>
#include <evpp/tcp_conn.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
std::string addr = "0.0.0.0:9099";
int thread_num = 4;
evpp::EventLoop loop;
evpp::TCPServer server(&loop, addr, "TCPEchoServer", thread_num);
server.SetMessageCallback([](const evpp::TCPConnPtr& conn,
evpp::Buffer* msg,
evpp::Timestamp ts) {
conn->Send(msg);
});
server.SetConnectionCallback([](const evpp::TCPConnPtr& conn) {
if (conn->IsConnected()) {
LOG_INFO << "A new connection from " << conn->remote_addr();
} else {
LOG_INFO << "Lost the connection from " << conn->remote_addr();
}
});
server.Init();
server.Start();
loop.Run();
return 0;
}

HTTP Echo服务器

#include <evpp/exp.h>
#include <evpp/http/http_server.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
std::vector<int> ports = { 9009, 23456, 23457 };
int thread_num = 2;
evpp::http::Server server(thread_num);
server.RegisterHandler("/echo",
[](evpp::EventLoop* loop,
const evpp::http::ContextPtr& ctx,
const evpp::http::HTTPSendResponseCallback& cb) {
cb(ctx->body().ToString()); }
);
server.Init(ports);
server.Start();
while (!server.IsStopped()) {
usleep(1);
}
return 0;
}

UDP Echo服务器

#include <evpp/exp.h>
#include <evpp/udp/udp_server.h>
#include <evpp/udp/udp_message.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
std::vector<int> ports = { 1053, 5353 };
evpp::udp::Server server;
server.SetMessageHandler([](evpp::EventLoop* loop, evpp::udp::MessagePtr& msg) {
evpp::udp::SendMessage(msg);
});
server.Init(ports);
server.Start();

while (!server.IsStopped()) {
usleep(1);
}
return 0;
}

致谢

感谢奇虎360公司对该项目的支持

感谢libevent, glog, gtest, Golang等项目

evpp深度参考了muduo项目的实现和设计，非常感谢Chen Shuo