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Erlang:一个通用的网络服务器
2010-01-13 23:12:05  作者:  来源:
前面几篇文章里谈到了Erlang的gen_tcp网络编程和Erlang/OPT的gen_server模块,现在让我们将它们两者绑定在一起

大多数人认为“服务器”意味着网络服务器,但Erlang使用这个术语时表达的是更抽象的意义
gen_serer在Erlang里是基于它的消息传递协议来操作的服务器,我们可以在此基础上嫁接一个TCP服务器,但这需要一些工作

网络服务器的结构
大部分网络服务器有相似的架构
首先它们创建一个监听socket来监听接收的连接
然后它们进入一个接收状态,在这里一直循环接收新的连接,直到结束(结束表示连接已经到达并开始真正的client/server工作)

先看看前面网络编程里的echo server的例子:
Java代码 复制代码
  1. -module(echo).   
  2. -author('Jesse E.I. Farmer <jesse@20bits.com>').   
  3. -export([listen/1]).   
  4.   
  5. -define(TCP_OPTIONS, [binary, {packet, 0}, {active, false}, {reuseaddr, true}]).   
  6.   
  7. % Call echo:listen(Port) to start the service.   
  8. listen(Port) ->   
  9.     {ok, LSocket} = gen_tcp:listen(Port, ?TCP_OPTIONS),   
  10.     accept(LSocket).   
  11.   
  12. % Wait for incoming connections and spawn the echo loop when we get one.   
  13. accept(LSocket) ->   
  14.     {ok, Socket} = gen_tcp:accept(LSocket),   
  15.     spawn(fun() -> loop(Socket) end),   
  16.     accept(LSocket).   
  17.   
  18. % Echo back whatever data we receive on Socket.   
  19. loop(Socket) ->   
  20.     case gen_tcp:recv(Socket, 0) of   
  21.         {ok, Data} ->   
  22.             gen_tcp:send(Socket, Data),   
  23.             loop(Socket);   
  24.         {error, closed} ->   
  25.             ok   
  26.     end.  

你可以看到,listen会创建一个监听socket并马上调用accept
accept会等待进来的连接,创建一个新的worker(loop)来处理真正的工作,然后等待下一个连接

在这部分代码里,父进程拥有listen socket和accept loop两者
后面我们会看到,如果我们集成accept/listen loop和gen_server的话这样做并不好

抽象网络服务器
网络服务器有两部分:连接处理和业务逻辑
上面讲到,连接处理对每个网络服务器都是几乎一样的
理想状态下我们可以这样做:
Java代码 复制代码
  1. -module(my_server).   
  2. start(Port) ->   
  3.   connection_handler:start(my_server, Port, businees_logic).   
  4.   
  5. business_logic(Socket) ->   
  6.   % Read data from the network socket and do our thang!  

让我们继续完成它

实现一个通用网络服务器
使用gen_server来实现一个网络服务器的问题是,gen_tcp:accept调用是堵塞的
如果我们在服务器的初始化例程里调用它,那么整个gen_server机制都会堵塞,直到客户端建立连接

有两种方式来绕过这个问题
一种方式为使用低级连接机制来支持非堵塞(或异步)accept
有许多方法来支持这样做,最值得注意的是gen_tcp:controlling_process,它帮你管理当客户端建立连接时谁接受了什么消息

我认为另一种比较简单而更优雅的方式是,一个单独的进程来监听socket
该进程做两件事:监听“接收连接”消息以及分配新的接收器
当它接收一条新的“接收连接”的消息时,就知道该分配新的接收器了

接收器可以任意调用堵塞的gen_tcp:accept,因为它允许在自己的进程里
当它接受一个连接后,它发出一条异步消息传回给父进程,并且立即调用业务逻辑方法

这里是代码,我加了一些注释,希望可读性还可以:
Java代码 复制代码
  1. -module(socket_server).   
  2. -author('Jesse E.I. Farmer <jesse@20bits.com>').   
  3. -behavior(gen_server).   
  4.   
  5. -export([init/1, code_change/3, handle_call/3, handle_cast/2, handle_info/2, terminate/2]).   
  6. -export([accept_loop/1]).   
  7. -export([start/3]).   
  8.   
  9. -define(TCP_OPTIONS, [binary, {packet, 0}, {active, false}, {reuseaddr, true}]).   
  10.   
  11. -record(server_state, {   
  12.         port,   
  13.         loop,   
  14.         ip=any,   
  15.         lsocket=null}).   
  16.   
  17. start(Name, Port, Loop) ->   
  18.     State = #server_state{port = Port, loop = Loop},   
  19.     gen_server:start_link({local, Name}, ?MODULE, State, []).   
  20.   
  21. init(State = #server_state{port=Port}) ->   
  22.     case gen_tcp:listen(Port, ?TCP_OPTIONS) of   
  23.         {ok, LSocket} ->   
  24.             NewState = State#server_state{lsocket = LSocket},   
  25.             {ok, accept(NewState)};   
  26.         {error, Reason} ->   
  27.             {stop, Reason}   
  28.     end.   
  29.   
  30. handle_cast({accepted, _Pid}, State=#server_state{}) ->   
  31.     {noreply, accept(State)}.   
  32.   
  33. accept_loop({Server, LSocket, {M, F}}) ->   
  34.     {ok, Socket} = gen_tcp:accept(LSocket),   
  35.     % Let the server spawn a new process and replace this loop   
  36.     % with the echo loop, to avoid blocking   
  37.     gen_server:cast(Server, {accepted, self()}),   
  38.     M:F(Socket).   
  39.       
  40. % To be more robust we should be using spawn_link and trapping exits   
  41. accept(State = #server_state{lsocket=LSocket, loop = Loop}) ->   
  42.     proc_lib:spawn(?MODULE, accept_loop, [{self(), LSocket, Loop}]),   
  43.     State.   
  44.   
  45. % These are just here to suppress warnings.   
  46. handle_call(_Msg, _Caller, State) -> {noreply, State}.   
  47. handle_info(_Msg, Library) -> {noreply, Library}.   
  48. terminate(_Reason, _Library) -> ok.   
  49. code_change(_OldVersion, Library, _Extra) -> {ok, Library}.  

我们使用gen_server:cast来传递异步消息给监听进程,当监听进程接受accepted消息后,它分配一个新的接收器

目前,这个服务器不是很健壮,因为如果无论什么原因活动的接收器失败以后,服务器会停止接收新的连接
为了让它变得更像OTP,我们因该捕获异常退出并且在连接失败时分配新的接收器

一个通用的echo服务器
echo服务器是最简单的服务器,让我们使用我们新的抽象socket服务器来写它:
Java代码 复制代码
  1. -module(echo_server).   
  2. -author('Jesse E.I. Farmer <jesse@20bits.com>').   
  3.   
  4. -export([start/0, loop/1]).   
  5.   
  6. % echo_server specific code   
  7. start() ->   
  8.     socket_server:start(?MODULE, 7000, {?MODULE, loop}).   
  9. loop(Socket) ->   
  10.     case gen_tcp:recv(Socket, 0) of   
  11.         {ok, Data} ->   
  12.             gen_tcp:send(Socket, Data),   
  13.             loop(Socket);   
  14.         {error, closed} ->   
  15.             ok   
  16.     end.  

你可以看到,服务器只含有自己的业务逻辑
连接处理被封装到socket_server里面
而这里的loop方法也和最初的echo服务器一样

希望你可以从中学到点什么,我觉得我开始理解Erlang了

欢迎回复,特别关于是如何改进我的代码,cheers!
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