JerryMouse

C++/面向对象/IO 多路复用/并发模型，Windows 平台下简单 web/http 后台，学习用。

功能描述：

能够响应客户端 HTTP GET 静态资源请求，比如 *.html，图片等。 功能简单，不涉及数据库。

技术概要：

• 线程同步：互斥锁、条件变量、lock_guard、同步队列
• 智能指针：unique_ptr/shared_ptr，避免忘记 delete、内存泄露
• 命令行参数解析：自定义参数运行
• 异步日志：生产者消费者模型，不阻塞主线程
• 线程池：合理利用线程资源，使 CPU 利用率最大化
• select/poll/epoll：I/O 多路复用，I/O 密集型程序必用接口
• IOCP：Windows 下真正的异步 I/O 接口
• 并发模型：reactor、proactor

目录说明

--JerryMouse
  |--include        头文件
  |--web_root       web 根目录，也就是浏览器可访问的资源目录
  |--v0_one_thread  单线程模型
  |--v1_per_connection_per_thread   一个连接一个线程模型
  |--v1_1_threadpool    线程池模型
  |--v2_select_threadpoll   select + 线程池模型
  |--v2_1_poll_threadpool   poll + 线程池
  |--v2_2_reacotr           用 C++/面向对象实现 reacotr 模型
  |--v3_epoll_threadpool    epoll + 线程池
  |--v4_IOCP_threadpool     IOCP + 线程池
  |--v4_2_proactor          用 IOCP 实现 proactor 模型
  |--stat.xlsx      excel 表格，用于统计数据

更新日志

运行方法

方法 1

Windows/CLion/MinGW-64（我开发使用的工具链，推荐）：即在 Win 10 下，IDE 为 CLion，C++ 编译器为 MinGW-64。

1. 下载和安装 CLion 和 MinGW-64

CLion 版本无所谓，但编译器版本一定要相同：mingw64-x86_64-8.1.0-release-posix-sjlj-rt_v6-rev0（注意关键字：x86_64、8.1.0、posix、sjlj）

2. 在 CLion 中配置 C++ 工具链

即在 CLion 中配置 MinGW-64 路径。

3. 使用 CLion/get from VCS 克隆本项目到你的电脑

4. 选择目标运行

性能测试

对比对象

对比实验使用 httpd-2.4.47-win64-VS16/Apache24/bin/httpd.exe 作为对比的对象（在 Windows 端运行）。Apache HTTP Server 于1995年推出，自1996年4月以来，它一直是互联网上最流行的网络服务器。Apache HTTP Server 官网：https://httpd.apache.org/。

用于测试的网页：http://10.66.38.27/home.html （10.66.38.27 是我的局域网 IP），截图如下：

测试 1

在虚拟机中使用 Webbench 1.5 进行压力测试。

整个测试过程为：首先，启动 httpd.exe；其次，打开虚拟机，运行 Centos7；最后，在 Centos7 中运行 Webbench，对 httpd.exe 进行压力测试。

运行命令：./Webbench -c100 -t20 http://10.66.38.27/home.html

本机配置

操作系统：Windows 10

CPU：i7-7700 3.60GHz

内存：8.00 GB (2667 MHz)

固态硬盘：Colorful SL300 120GB

虚拟机配置：

操作系统：Centos7

CPU：1 核

内存：1 G

测试 httpd.exe

测试 2

使用 ab.exe（ApacheBench 2.3） 进行压力测试。

测试参数： ab.exe -t20 -c100 http://127.0.0.1/home.html

含义为：在 20s，并发用户数为 100，不断请求指定网页，最多累计访问 5w 次（本实验中，请求内容比较简单，所以在 20s 内能完成 5w 次）。

本机配置

同测试 1

测试 httpd.exe

RPS = 8224 （这是 ab.exe 给出的平均值，峰值应该还要再大几百）

v0_one_thread（单线程）

max RPS = 6311

因为是单线程，并且没有使用 I/O 多路复用接口，所以一次只能处理一个 socket，所以并发用户数最大只能为 1。

v1_per_connection_per_thread

max RPS = 6169

比 v0_one_thread 低的原因：大量的线程切换。

v1_1_threadpool

max RPS = 6719 比 v0_one_thread 高的原因：控制了线程数量，合理利用多核 CPU。

v2_select_threadpool

max RPS = 6311 和 v0_one_thread 性能相同、比 v1_1_threadpool 差的原因：使用了 threadpool 应该比单线程表现要好的，并且 v2_select_threadpool 还使用了 select 来遍历 socket。但是，在我们的实验中，所有 socket 都是建立连接后立即请求的，并且服务端响应一次后就立即关闭。 换言之，所有 socket 都是就绪的，不存在需要等待的情况，I/O 多路复用就没有用。所以 select 并不会带来任何帮助，反而会降低表现性能。

性能瓶颈分析

可能存在的性能瓶颈：

• CPU：CPU 处理速度太慢；

• 内存：内存有限，无法同时创建过多的资源；虽然有虚拟内存，可以解决内存不足的问题，但是频繁页面置换会花费不少 CPU 资源。

• 网络：网络传输速度过慢；

• 频繁地线程切换

评估指标

• CPU 利用率

• 线程切换次数（Context Switches）：

• 缺页中断次数（Page Fault）：缺页中断越多，证明内存越不够用。

• 下载上传网速：

• 文件读写速度：

TODO

• HttpConnection 封装

发现 Bug 及优化

因本人能力有限，并且可能存在一些知识误区，所以会出现很多问题。

若你遇到问题或 Bug，欢迎提 issue；

若你想参与开发及优化代码，欢迎提 Pull Request。