如何使用boost::asio实现嵌套协议

How to implement nested protocols with boost::asio?

本文关键字：嵌套 协议 实现 asio boost 何使用      更新时间：2023-10-16

我正在尝试编写一个处理协议a而不是协议B的服务器。

协议A是HTTP或RTSP，协议B是一个简单的二进制数据包序列：

[packet length][...encrypted packet data...]

所以我想用这样的东西：

boost::asio::async_read_until(socket, inputBuffer, "rnrn", read_handler);

但是，使用一些连接到协议B处理程序的伪套接字来代替socket。

我有一些想法：

  1. 忘记async_read、async_read_until等，为A和B编写两个状态机。

  2. 混合方法：async_read_*用于协议B，状态机用于A.

  3. 制作内部代理服务器。

我不喜欢（1）和（2），因为

  • 很难将A与B解耦（我希望能够禁用协议B）。

  • 丑陋。

（3） 只是看起来很难看：-）

所以问题是：我该如何实现这一点？

我过去做过类似于您的答案（2）的事情——使用async_read调用首先读取标头，然后使用另一个async_read来读取长度，并将剩余内容转发到手写状态机。但我不一定建议你这样做-因此，你可能会为协议B获得零拷贝IO，但当你知道后面总是有数据时，进行读取4-8字节标头的IO调用是非常浪费的。问题是，你对两层的网络抽象会有所不同-所以你提到的解耦问题确实存在。

使用固定长度的缓冲区，只调用async_read，然后用2个嵌套的状态机处理数据（就像您在回答（1）中基本上提出的那样）效果很好。每个的状态机都会简单地推送一些新接收的数据（直接从套接字或从较低的状态机）并进行处理。这意味着A在这里不会耦合到B，因为如果输入/输出数据格式匹配，您可以直接将数据从asio推送到A状态机。

与此类似的是Netty和Facebook Wangle库中使用的模式，在这些库中，处理程序可以从管道中的较低处理程序获取推送的数据，根据该输入执行操作，并将解码后的数据输出到下一个处理程序。这些处理程序可以是状态机，但根据协议的复杂性，不一定必须是状态机。您可以从中获得一些灵感，例如查看一些Wangle文档：https://github.com/facebook/wangle/blob/master/tutorial.md

如果你不想把数据从一个协议处理程序推送到另一个协议处理器，而是主动读取数据（很可能是以异步方式），你也可以自己设计一些接口（比如实现async_read（…）方法的ByteReader或允许读取完整消息而不是字节的PacketReader），通过代码实现它们（ByteReader也通过asio实现），并在更高级别上使用它们。因此，您将从数据处理的推送方法转向拉取方法，这有一些优点和缺点。

我不会讨论boost:：asio，因为这似乎更像是一种设计模式，而不是一种网络模式。我会使用状态模式。这样你就可以随时更改协议。

class net_protocol {
protected:
    socket sock;
public:
    net_protocol(socket _sock) : sock(_sock) {}
    virtual net_protocol* read(Result& r) = 0;
};
class http_protocol : public net_protocol {
public:
    http_protocol(socket _sock) : net_protocol(_sock) {}
    net_protocol* read(Result& r) {
        boost::asio::async_read_until(socket, inputBuffer, "rnrn", read_handler);
        // set result, or have read_handler set it
        return this;
    }
};
class binary_protocol : public net_protocol {
public:
    binary_protocol(socket _sock) : net_protocol(_sock) {}
    net_protocol* read(Result& r) {
        // read 4 bytes as int size and then size bytes in a buffer. using boost::asio::async_read
        // set result, or have read_handler set it
        // change strategy example
        //if (change_strategy)
        //  return new http_strategy(sock);
        return this;
    }
};

你可以用初始化启动协议

std::unique_ptr<net_protocol> proto(new http_protocol(sock));

然后你会阅读：

//Result result;
proto.reset(proto->read(result));

EDIT:if（）返回的新策略实际上是一个状态机

如果您关心那些异步读取，因此无法决定哪些返回策略，请让策略类在其readhandler 中调用notify方法

class caller {
    std::unique_ptr<net_protocol> protocol;
    boost::mutex io_mutex;
public:
    void notify_new_strategy(const net_protocol* p) { 
        boost::unique_lock<boost::mutex> scoped_lock(mutex);
        protocol.reset(p);
    }
    void notify_new_result(const Result r) { ... }
};

如果您不需要动态更改使用的协议，则不需要State，因此read()将返回Result（或者，如果是async，则为void并调用caller::notify_new_result(const Result)）。尽管如此，您仍然可以使用相同的方法（2个具体类和一个虚拟类），它可能非常接近策略模式

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