发布时间：2023-12-20 分类： 电商动态
最近重建了一辆去年推出的Vino车轮。 Vino旨在提供轻量级且有保证的Web服务器，该服务器专注于Web Server的基本部分。在重构过程中，Vino借鉴了许多优秀的开源项目，如Nginx，Mongoose和Webbench。因此，与之前版本的Vino相比，目前的Vino不仅提升了性能，而且还设计得更加优雅和健壮: D.
本文将介绍Vino目前的主要功能并总结开发过程。
单线程+非阻塞
Vino使用事件驱动的单线程+非阻塞模型。单线程模型避免了线程之间系统分配的多线程和通信的开销，同时减少了内存消耗。由于单线程模型，为了提高线程利用率，Vino将默认阻塞I/O设置为非阻塞I/O，即，如果在线程读/写数据期间缓冲区为空。缓冲区已满，线程不会阻塞，但会立即返回并设置errno。
Vino最初的灵感来自计算机系统: A Programmer's Perspective，这是一个在网络编程期间实现的简单Web服务器。每次请求进入时，Web Server都会分叉一个进程。显然，这种模型在高并发场景中是不合理的。每个fork进程都会带来很大的开销，并且系统中的进程数量有限。同时，与多个进程关联的进程调度的开销不容低估，并且CPU花费大量时间来决定调用哪个进程。由进程调度引起的进程上下文之间的切换也需要相当多的资源。
很容易想到采用多线程模型而不是多进程模型。与多进程模型相比，多线程模型占用的系统资源将大大减少，但实质上，线程调度引起的开销并没有减少。为了减少线程调度造成的开销，我们可以使用线程池模型，即固定线程的数量，但问题仍然存在：因为Linux默认I/O是阻塞，如果线程中的所有线程池被同时阻止对于正在处理的请求，没有线程来处理新的传入请求。因此，如果我们用非阻塞I/O替换默认的阻塞I/O，则线程不会阻止数据的读写，问题可以解决。
HTTP Keep-Alive
Vino支持持久连接，这意味着多个请求可以重用相同的TCP连接，从而降低建立/断开TCP的性能开销。每次请求到达时，Vino都会解析请求以确定请求标头中是否存在连接:保持活动请求标头。如果存在，它将在处理请求后保持连接，并重置数据缓冲区（用于保存请求内容，响应内容）和状态标志，否则，关闭连接。
关于HTTP Keep-Alive的优点，RFC 2616有一个更全面的摘要，如下所述。
通过打开和关闭较少的TCP连接，CPU时间将保存在路由器和主机（客户端，服务器，代理，网关，隧道或高速缓存）中，并且用于TCP协议控制块的内存可以保存在主机中。
HTTP请求和响应可以在连接上流水线化。流水线技术允许客户端在不等待每个响应的情况下发出多个请求，从而允许更有效地使用单个TCP连接，并且使用时间更短。
通过减少TCP打开引起的数据包数量，并允许TCP有足够的时间来确定网络拥塞状态，从而减少网络拥塞。
由于没有花费在TCP连接打开握手上的时间，因此减少了后续请求的延迟。
HTTP可以更优雅地发展，因为可以报告错误而不会因为关闭TCP连接而受到惩罚。使用未来版本的HTTP的客户端可能会乐观地尝试新功能，但如果与旧服务器通信，则在报告错误后重试旧语义。
定时器定时器
如果请求在建立连接后没有发送数据，或者另一方突然断电，我该怎么办？我们需要实现一个计时器来处理超时请求。 Vino计时器的实现是指Nginx的设计。 Nginx使用红黑树来存储各种定时事件。每次事件循环时，都会从红黑树中不断找到最小（早期）事件。如果超时，则触发超时处理。 。为了简化实现，在Vino中，我实现了一个小的顶层堆来存储定时事件。如果处理的定时事件同时支持长连接，则在处理请求之后将更新与请求相对应的定时器，即定时。请参阅vn_event_timer.h和vn_event_timer.c的与计时器相关的代码。
HTTP解析器
由于网络的不确定性，我们无法保证一次读取所有请求数据。因此，对于每个请求，我们将打开一个缓冲区来保存已读取的数据。同时，我们需要同时解析读取数据，以确保读取数据是合理的数据。例如，如果当前缓冲区中的数据是GET /index.html HTT，则下一个读取是字符必须为P.否则，它应立即检测到当前请求是异常请求并主动关闭当前连接。
基于以上分析，我们需要实现HTTP状态机（Parser）来维护当前的解析状态。 Vino状态机的实现是指Nginx的设计，简化了Nginx的实现。有关HTTP Parser相关代码，请参阅vn_http_parse.h和vn_http_parse.c。
记忆池
我们通常使用malloc/calloc/free来分配/释放内存，但这些函数对于需要长时间运行的程序有一些缺点。经常使用这些函数来分配和释放内存会导致内存碎片，系统不容易直接回收内存。一个典型的例子是在大并发中频繁分配和回收内存，这可能导致进程的内存被分段并且不会立即被系统恢复。
使用内存池分配内存可以在一定程度上提高内存分配的效率，而无需每次都调用malloc/calloc函数。同时，使用内存池可以更轻松地进行内存管理。在Vino中，对于每个请求，Vino分配一个或多个内存池（每个内存池形成一个链表），并在处理请求后释放所有内存。
对于Nginx实现，仍然引用和简化了Vino内存池的实现。有关内存池的相关代码，请参阅vn_palloc.h和vn_palloc.c。
其他
在Vino的开发中有许多事情需要考虑和考虑。在响应请求时，如果用户请求大文件，导致写缓冲区已满，那么我们如何才能更好地设计响应缓冲区？如何更有效地设计底层数据结构（如字符串，链表，小顶层堆栈等）如何更优雅地解析命令行参数？如何处理特定信号？如何更有力地处理错误信息？当代码数量达到一定水平时，如何更快地定位异常代码？
Vino的发展与发展重构即将结束，源代码在GitHub上。当然，Vino有许多不足之处，以及未实现的功能。
仅支持HTTP GET方法，目前不支持其他HTTP方法。
目前不支持处理动态请求。
支持的HTTP/1.1功能有限。
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写这篇文章，希望对初学者有所帮助。
