boost.asio :多端口应用层协议

boost.asio : multi ports application-layer protocol

本文关键字：应用层 协议 asio boost      更新时间：2023-10-16

我正在设计一个客户端-服务器应用程序，我需要在它们之间使用三个不同的通道。在架构的下方，客户端打开与服务器 （1） 的连接，然后服务器在其他端口 （2） 上打开与客户端的两个连接。

|-----------|                  |-----------|
|           |  (1) port: 8000  |           |
|           |<-----------------|           |
|           |                  |           |
|           |                  |           |
|  Server   |  (2) port: 8001  |  Client   |
|           |----------------->|           |
|           |                  |           |
|           |  (2) port: 8002  |           |
|           |----------------->|           |
|-----------|                  |-----------|

一个简单的通道服务器示例：http://www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/boost_asio/example/cpp11/echo/async_tcp_echo_server.cpp

我的问题是如何实现这一点，基于 boost.asio 框架？或者，如何从服务器打开新连接（2）？

附言也许更好的协议可能是在建立第一个连接时从客户端打开另外两个连接？但是在这种情况下，asio 中使用的结构可能是什么？

提前非常感谢！

正如已经指出的，任何需要健壮的系统都不应该假设路由/防火墙是这样的，可以从服务器建立回客户端的连接。

我们将如何解决这个问题？

  • 客户端连接到服务器：8000
  • 服务器使用会话 UID 进行响应
  • 客户端负责连接另外两个"通道"，使用会话 UID 作为相关 ID
  • 如果参与给定会话 UID 的所有 3 个"通道"（即套接字）都已连接，则服务器决定会话完全就绪。如果发生这种情况超时，服务器会记录整个会话并关闭已打开的任何套接字。

这相当容易，但需要一个有线协议来协调会话和通道"角色"的连接。我最初选择不将其作为演示实现。相反，我认为学习 Boost Asio 是一个很好的练习，并实现了反向通道（从服务器端启动），就像您的原始绘图一样。

完整的代码在github上：https://gist.github.com/sehe/9946161

笔记：

  • 有一个"常规"侦听器实现，用于服务器（端口 8000）和"反向通道"（端口 8001,8002）。见听众.hpp
  • 我选择了无堆栈协程方法。这需要提升 Asio 1.54
  • 这种方法导致了相对滥用shared_ptr<>，至少在我看来是这样。原因是如果协程（也是完成函子）是可复制的，没有任何问题，这是非常有益的。我可能可以通过使类本身enable_shared_from_this并绑定到shared_from_this来清理它。现在的好处是（几乎）没有bind表达式。

  • 创建"反向通道"是在覆盖on_accept的服务器类中完成的：

    virtual bool on_accept(tcp::socket& socket) override
{
    auto host = socket.remote_endpoint().address().to_string();
    // for now setting up the back-connections is all synchronous -
    // that might not work well in practice (scaling, latency) but...
    try
    {
        tcp::resolver resolver(socket.get_io_service());
        auto ep1 = resolver.resolve(tcp::resolver::query(host, "8001"));
        auto ep2 = resolver.resolve(tcp::resolver::query(host, "8002"));
        backsock1 = make_shared<tcp::socket>(socket.get_io_service());
        backsock2 = make_shared<tcp::socket>(socket.get_io_service());
        backsock1->connect(*ep1);
        backsock2->connect(*ep2);
        std::cerr << "on_accept: back channels connected for " << host << "n";
    } catch(std::exception const& e)
    {
        std::cerr << "on_accept: '" << e.what() << "' for " << host << "n";
        return false;
    }
    return base_type::on_accept(socket);
}

  • 如果on_accept失败（例如，我们的服务器无法连接反向通道），则"主"套接字（初始连接）上返回错误并中止会话

有三个程序：

  • run_server（侦听端口 8000）

  • run_client（连接到端口 8000 并侦听 8001,8002），并发送 1 条消息。您可以通过在反向通道上连接并在所有三个套接字上发送不同的消息来观察服务器的响应方式。

  • test（将两者结合起来）：

    #include <boost/asio.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
#include "server.hpp"
#include "client.hpp"
int main()
{
    boost::asio::io_service svc;
    // start service on a separate thread
    boost::thread th([&svc] { 
            svc.post(demo::server(svc));
            svc.run(); 
            });
    boost::this_thread::sleep_for(boost::chrono::milliseconds(500)); // allow server to start accepting
    // post client traffic to the service
    std::cerr << "Starting a test client that sends a message...n";
    demo::client client(svc, "localhost", "8000");
    // await interrupt (or new connections)
    th.join();
}

最后一个程序的输出如下所示：

Starting a test client that sends a message...
on_accept: back channels connected for 127.0.0.1
listener 127.0.0.1:8000: accepting connection from 127.0.0.1:40999
listener 127.0.0.1:8000: 'hello world from demo client' received from 127.0.0.1:40999
listener 127.0.0.1:8001: accepting connection from 127.0.0.1:40132
listener 127.0.0.1:8002: accepting connection from 127.0.0.1:37970
listener 127.0.0.1:8001: 'We've received a request of length 29' received from 127.0.0.1:40132
listener 127.0.0.1:8002: 'We're handling it in void demo::server::do_back_chatter(const string&)' received from 127.0.0.1:37970
listener 127.0.0.1:40999: 'ECHO hello world from demo client' received from 127.0.0.1:8000
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