一个简单的TCP服务器（C++）的设计

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了一个简单的TCP服务器（C++）的设计，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含3581字，纯文字阅读大概需要6分钟。

内容图文

一：

　　C++服务器的开发中有比较多现成的框架，比如游戏服务器中常用的skynet。但是在为一些智能门锁，或者些小批量的电子产品（几千台到2万台左右）的话，我们可以自己设计个简单的服务器，不需要拿现成的框架来做（毕竟熟悉一个框架得要比较长的时间）。

二：

　　下面是简易TCP服务器设计的要点：

　　（1）网络报文的数据格式

　　　　首先得协调好双方（客户端和接收端）的通信的数据结构，如果客户端是C/C++实现的类型，那么通信的双方（客户端和接收端）数据类型可以用结构体；但是现在多数的终端可能是java或者android实现的，一般的话可以定义这样的数据类型：

　　　　[HNYY5G123456789,23,GPS...]

　　　　// 一个数据的开头用上“ [ ” ，结尾用上“ ] ”   

　　　　//HNYY5G是表示公司名称缩写

　　　　//123456789，这个表示设备的ID，设备ID的获取可以是IMEI号或者别的

　　　　//23表示这个当前数据后面对应的数据的长度

　　　　这样的话，客户端发送的数据就按定义上面的定义；服务器（C++）要识别到一个完整的数据的话，就用 ” [ “  和   ” ]  “，这个可以用到函数split。

　　（2）IO多路复用机制的选择

　　　　select，poll，epoll这3个的选择。

　　　　在linux下，毫无疑问就是使用epoll；（也要设置为非阻塞）

　　　　在windows   server  2008上，可以使用select；（也要设置为非阻塞）

　　（3）网络粘包的解决

　　　　为啥会产生网络的粘包？

　　　　在网络发送端socket有个发送缓冲区，这个缓冲区不是一有数据过来就调用send函数，并执行这个函数把数据发送到服务端的，而是等到缓冲区满或者到一定的时间点才发送的。接收端对应的socket也有个缓冲区，这个缓冲区也不大（好像是几十K吧），而我们接收端就使用recv函数来取出数据。而当服务器的数据发送太过频繁的话，但是接收端使用recv（这个接收数据是从缓冲区取出数据的）每次取出的数据量比较小的话，比如执行一次recv才取出几K的话，这时候就会出现缓冲区数据的溢出。这样的话也出现所说的粘包问题。

　　　　解决的方法就是recv一次取出的数据差不多和接收缓冲区的大小一样。如下的代码：

　　　　char     recvbuf[4096*10];

　　　　int   ret=recv(fd, recvbuf,sizeof(recvbuf), 0) ;     

　　　　//ret返回接收到数据的个数，fd表示socket

　　（4）内存池

　　　　为啥要有内存池？

　　　　因为服务器是要长期的运行的，程序在运行的过程中难免产生内存碎片，久而久之，会使内存的可使用空间变小，因此为了服务器的高可用性。我们得设计个简单的内存池，程序变量所需要的空间都从这个设计的内存池里面分配，当变量的生命周期结束的时候，就将这块内存的数据清除，回收。

　　　　而对于C++11，由于引入了智能指针，对于对象的管理，可以直接使用智能指针来管理，这时候设计服务器程序可以不使用内存池。

　　（5）线程池

　　　　引入线程池，是在服务器程序启动时，就有已经分配好的线程，当需要线程的时候，就从线程池里面分配取出线程，这样的话，就避免频繁创建和销毁线程带来系统的开销。

　　（6）心跳检测

　　　　为啥要引入心跳检测？

　　　　服务器在管理多个客户端的时候，当某些客户端长期不发送数据，或者掉线了。服务还在维护这些客户端，这样的话会造成性能的下降（每执行一次select或者epoll都要检测这些已经掉线的客户端）和资源的浪费，这样的话就得引入心跳检测。心跳检测就是检测客户端在一定的时间内是否有数据到达，或者规定的心跳数据类型到达（比如 ：[HNYY5G123456789,2,LK] ，LK就是规定的心跳数据标识），没有过的话就的把该客户端从服务器管理的网络IO（也就是客户端的socket）中删除。

　　（7）日志系统

　　　　服务器程序的运行，难免会产生些不可以避免的问题。而排查这些问题，得用到这些错误的信息，因此服务器得有个日志系统，也就是打印log的类。

　　　　服务器并不只是单进程或者单线程的，打印log的类得要单例模式来实现，还得在程序跑起来之前这个类就要生成了。

　　（8）性能的检测

　　　　注：发送和接收这两个函数的性能是不对等的。如下是我机器上的数据：

　　　　send这个函数发送的上线是每秒发送130W左右的数据包；

　　　　recv这个函数接收的上线是每秒可以接收430W个数据包；

　　　　如何模拟多个客户端的连接？因为服务器要在真实的场景跑起来的话，是有大量的客户端连接的。客户端这边的话，用一个类来实现，然后定义一个类的数组，这个数组的连接，发送，接收数据放在一个死循环体内while(1) {   .......  }，这样就模拟了多个客户端数据的发送的测试。

　　　　同样的，模拟大数据的发送，就把一个数据的内容变得比较大  (几十K），同样服务端的数据类型也更改，这样就能完成大额数据的发送，来测试服务器的性能。

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的一个简单的TCP服务器（C++）的设计全部内容，希望文章能够帮你解决一个简单的TCP服务器（C++）的设计所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

内容备注

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