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    boost.asio系列――io_service

    2016-09-28 00:00:00 廣州睿豐德信息科技有限公司 閱讀
    睿豐德科技 專注RFID識別技術和條碼識別技術與管理軟件的集成項目。質量追溯系統、MES系統、金蝶與條碼系統對接、用友與條碼系統對接

    IO模型

    io_service對象是asio框架中的調度器,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框架中,同步的io主要流程如下:

        RFID設備管理軟件

    1. 應用程序調用IO對象成員函數執行IO操作
    2. IO對象向io_service 提出請求.
    3. io_service 調用操作系統的功能執行連接操作.
    4. 操作系統向io_service 返回執行結果.
    5. io_service將錯誤的操作結果翻譯為boost::system::error_code類型,再傳遞給IO對象.
    6. 如果操作失敗,IO對象拋出boost::system::system_error類型的異常.

    而異步IO的處理流程則有些不同:

        RFID設備管理軟件

    1. 應用程序調用IO對象成員函數執行IO操作
    2. IO對象請求io_service的服務
    3. io_service 通知操作系統其需要開始一個異步連接.
    4. 操作系統指示連接操作完成, io_service從隊列中獲取操作結果
    5. 應用程序必須調用io_service::run()以便于接收結果
    6. 調用io_service::run()后,io_service返回一個操作結果,并將其翻譯為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:

    1. post用于發布io事件,如timer,socket讀寫等,一般由asio框架相應對象調用,無需我們顯式調用。
    2. 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對象隱式調用(并不是run函數,不過也是等待io事件)。

    可見,io_service提供的是一個生產者消費者模型。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:

    1. 等待io事件響應,如果所有io事件響應完成則退出
    2. 等待到io事件響應后,執行其對應的回調
    3. 繼續等待下一個io事件,重復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事件完成后會退出,導致后續基于該對象的異步io任務無法執行

    由于io_service并不會主動常見調度線程,需要我們手動分配,常見的方式是給其分配一個線程,然后執行run函數。但run函數在io事件完成后會退出,線程會終止,后續基于該對象的異步io任務無法得到調度。

    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后續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別短,應該使用在線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。這種方式也只能充分利用cpu性能,本身性能問題就不是光靠軟件就能解決的。

    .net中的異步io調度方式

    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調度由CLR托管了,無需手動控制。回調也是在線程池中執行,無需擔心影響后續IO響應。

    正是由于CLR的托管,在.net 的異步IO框架中,就沒有類似io_service的調度對象存在,這也符合.net的一貫簡潔做法。

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