关于 C/C++ boost::asio 的一些须知

2024-03-26 15:44
文章标签 c++ boost asio 须知

本文主要是介绍关于 C/C++ boost::asio 的一些须知,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在 C/C++ 之中异步事件及网络库,建议直接统一采用 boost::asio、不要去自己手写 kqueue、epoll、iocp,这不会带来多大的性能提升。

国内很多所谓的大牛都在说 aiso 性能差,不要在意别人的看法,在绝大多数需要网络编程的场景里面 asio 的吞吐性能足够用。

如果大家真要追求所谓的单机网络吞吐性能(装13 geek),直接DPDK来处理是最快的,解决方案无外乎以下几种:

1、DPDK + VPP

2、DPDK + 多核LWIP

上述是假设处理TCP,UDP根本不需要带协议栈,DPDP+自己手写就行了,想要多少个核来彪性能就多少个核来彪,DPDK多队列模式就可以。

SOCKET用户层编程接口还要切入内核,哪有直接DPDK零拷贝来的快,不是要秀儿,追求网络吞吐效率嘛?

关于对 C/C++ asio 网络吞吐还有效能的童鞋,不要关心这个问题,在现代涉及到网络的绝大多数程序之中,瓶颈就不在 asio。

我不否认,aiso 在 Windows 上面效率会比较好,但 Linux 增加一层兼容包袱,跟你自己做没有区别,该有的CPU算力开销是不会少的。

asio 最大的问题是该框架库,一股STL标准库的尿性,晦涩难懂,大量的模板元编程,但库的使用者们几乎不会去关注它内部的实现,因为 asio 已经在无数个大型项目之中得到验证,稳定性绝对是有保障的,毕竟是 C/C++ 标准委员会的网络候选库。

asio 官方提供的默认示例代码是一个 io_context(io_service)被多个线程驱动,这个例子本身是没有问题的。

缺点只不过是每个 io_context 都有一个事件队列互斥体(CS临界区/同步锁),所以对于 asio 来说。

如果想要获得理论最大性能,每一个线程单独驱动一个 io_context 是比较合理的,但我本人在这里会一定层度,不认同这个观点。

每一个线程单独驱动一个 io_context 的确是可以解决线程锁导致的CPU上下文的问题,但也带来了一个全新的问题。

举个例子:

现在存在一个场景,网络IO负载很高,如果是多线程驱动一个 io_context,那么就可以获得多核并行吞吐效率,而每一个线程驱动一个 io_context,若某一个线程驱动的 io_context 同时需要处理得吞吐量CPU负载过高,那么必定导致该线程负载积压,迫使承载得TCP吞吐效能下降。

即对于CPU得利用率很难达到圆满,如果我们希望榨干所有的CPU机能,那么必定就会涉及到多线程交叉收发 socket 得情况(这里仅仅以 socket 网络IO为例)

首先我们要知道 iocp 是怎么被驱动得,(asio 是统一平台事件及网络库,统一为 iocp/proactor edsm 事件驱动状态机模型)

在 windows 平台上面,大家希望 iocp 获得最大网络吞吐效率,那么必定需要多个线程对同一个完成端口(主)调用

GetQueuedCompletionStatus 函数来获取队列的完成状态,那么对于完成端口锁得应用是在内核态完成得。

在 asio 之中单线程情况下,aiso 没有锁得开销,只有函数步入栈帧得开销,那么 Windows 平台上面,asio 得性能基本于裸写 iocp 队列得效率差不太多。

在 linux 下面,多线程也可以对于同个 epoll(主文件描述符句柄)进行 epoll_wait 等待,多线程之间得同步是在内核态完成,那么这部分开销是不算得。

同理在:

在 asio 之中单线程情况下,aiso 没有锁得开销,只有函数步入栈帧得开销,那么 linux 平台上面,asio 得性跟裸写 epoll 并且补齐 epoll 未完成得那部分得效率开销也不会差太多。

那么 asio 得问题在哪里是在多线程同时驱动一个 io_context 得情况下,但要取决于场景及情况,如果只是做单收测试,那直接用 epoll 更快,但是如果涉及到收发处理、转发处理,这未必,在多线程得情况下,无论用原生还是非原生,你都会涉及到锁得同步,效率一样会有影响。

访问公共资源锁开销都少不了,只是 aisio 相对多了一层 io_context 队列公共锁,如果你非要说这能影响多大得效率,这个我个人不敢苟同。

并且绝大多数网络编程之中,人们需要关注得更多是其核心域,而不是在网络底层上面各种折腾,因为即便是十几年前得CPU都可以轻松跑千兆,单核走 socket,TCP单核即便没有千兆,500兆都是随便有的。

找一个没多大问题得云服务器VPS,ASIO单核2Gbps、3Gbps 都是没多大问题得,所以,我一直不知道这些人所谓得纠结点在哪里,或许是单纯得找点纯在感,显示自己得优越性?

我还是那句话,不要在乎它们得看法,它们得看法并不重要,重要的是合不合适,技术没有好坏之分,存在即合理,如果是我,我是不愿意不会采用 libevent、libuv、或者用原生 kqueue、iocp、epoll 之类的来实现。

boost::asio 吞吐效率这块足够用、并且统一平台API兼容细节,这可以显著得减少成本,大家在这些没有必要浪费过多精力得上面折腾,这并没有太大实际意义。

补充:

一个好的建议是多线程同时驱动同一个 io_context,为每个线程单独分配一个 strand,而不是每个线程一个 io_context,这样才可以真正得把多线程吞吐效能利用起来,而不是某一个线程可能挤压过多的CPU负载。

这点无论是自己手写原生还是用什么 libuv、libevent 库做这块的正确做法,其它做法有一定道理,但并不一定多,具体场景需要具体分析,严格来说作为一个开发人员是需要动点脑子的。

这篇关于关于 C/C++ boost::asio 的一些须知的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/848995

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