当前位置: 首页 > article >正文

使用rust写一个Web服务器——async-std版本

文章目录

    • 实现异步代码
    • 并发地处理连接
    • 使用多线程提升性能

使用rust实现一个异步运行时是async-std的单线程Web服务器。

仓库地址: 1037827920/web-server: 使用rust编写的简单web服务器 (github.com)

在之前的单线程版本的Web服务器代码上进行修改,具体代码在给的仓库地址中。

实现异步代码

首先将handle_connection修改为async实现:

async fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {}

该修改会将函数的返回值从()变成Future<Output = ()>,因此直接运行将不再有任何效果,只用通过.await或执行器的poll。

使用async-std作为异步运行时:

async-std运行时允许使用属性#[async_std::main]将我们的fn main函数变成async fn main,这样就可以在main函数中直接调用其他async函数,否则你得用block_on方法来让main去阻塞等待异步函数的完成,但是这种简单粗暴的阻塞等待方式并不灵活

Cargo.toml:

[dependencies]
futures = "0.3"

[dependencies.async-std]
version = "1.6"
features = ["attributes"]

下面将main函数修改为异步的,并在其中调用前面修改的异步版本handle_connection:

use std::{
    io::{prelude::*, BufReader},
    net::{TcpListener, TcpStream},
    fs,
    time::Duration,
};
extern crate async_std;
use async_std::task;

#[async_std::main]
async fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("localhost:8080").unwrap();
    for stream in listener.incoming() {
        let stream = stream.unwrap();
        // 这里还是无法并发
        handle_connection(stream).await;
    }
}

实现异步版本的handle_connection:

/// # 函数作用
/// 处理连接:读取请求,回应请求
async fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);
    // 使用next而不是lines,因为我们只需要读取第一行,判断具体的request方法
    let request_line = buf_reader.lines().next().unwrap().unwrap();

    // 根据请求的不同,返回不同的响应
    let (status_line, filename) = match &request_line[..] {
        "GET / HTTP/1.1" => ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html"), // 请求 / 资源
        "GET /sleep HTTP/1.1" => { // 请求 /sleep 资源
            // 没有使用std::thread::sleep进行睡眠,原因是该函数是阻塞的,它会让当前线程陷入睡眠中,导致其他任务无法继续运行
            task::sleep(Duration::from_secs(5)).await;
            ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html")
        }
        _ => ("HTTP/1.1 404 NOT FOUND", "404.html"),
    };

    let contents = fs::read_to_string(filename).unwrap();
    let length = contents.len();
    
    let response = format!("{status_line}\r\nContent-Length: {length}\r\n\r\n{contents}");

    // write_all接收&[u8]类型作为参数,这里需要用as_bytes将字符串转换为字节数组
    stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
}

可以看出,只是把函数变成async往往是不够的,还需要将它内部的代码也都变成异步兼容,阻塞线程绝对是不可行的

但是线程web服务器还是不能进行并发处理请求,原因是listener.incoming()是阻塞的迭代器。当listener在等待连接时,执行器是无法执行其他Future的,而且只有当我们处理完已有的连接后,才能接收新的连接。

并发地处理连接

上面的解决方法是将listener.incoming()从一个阻塞的迭代器变成一个非阻塞的Stream

use std::{
    fs,
    time::Duration,
};
extern crate async_std;
use async_std::{
    net::{TcpListener, TcpStream},
    io::{prelude::*, BufReader},
    task,
};
use futures::StreamExt;

#[async_std::main]
async fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("localhost:8080").await.unwrap();
    
    listener
        .incoming()
        .for_each_concurrent(None, |tcpstream| async move {
            let tpcstream = tcpstream.unwrap();
            handle_connection(tpcstream).await;
        })
        .await;
}

异步版本的TcpListener为listener.incoming()实现了Stream trait,这样listener.incoming()不再阻塞,且使用for_each_concurrent可以并发地处理从Stream获取的元素。

现在关键在于handle_connection不能再阻塞:

/// # 函数作用
/// 处理连接:读取请求,回应请求
async fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);
    // 使用next而不是lines,因为我们只需要读取第一行,判断具体的request方法
    let request_line = buf_reader.lines().next().await.unwrap().unwrap();

    // 根据请求的不同,返回不同的响应
    let (status_line, filename) = match &request_line[..] {
        "GET / HTTP/1.1" => ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html"), // 请求 / 资源
        "GET /sleep HTTP/1.1" => { // 请求 /sleep 资源
            // 没有使用std::thread::sleep进行睡眠,原因是该函数是阻塞的,它会让当前线程陷入睡眠中,导致其他任务无法继续运行
            task::sleep(Duration::from_secs(5)).await;
            ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html")
        }
        _ => ("HTTP/1.1 404 NOT FOUND", "404.html"),
    };

    let contents = fs::read_to_string(filename).unwrap();
    let length = contents.len();
    
    let response = format!("{status_line}\r\nContent-Length: {length}\r\n\r\n{contents}");

    // write_all接收&[u8]类型作为参数,这里需要用as_bytes将字符串转换为字节数组
    stream.write_all(response.as_bytes()).await.unwrap();
}

在将数据读写改造成异步后,现在该函数也彻底变成了异步版本,可以并发地处理连接

使用多线程提升性能

async并发和多线程其实并不冲突,async-std包也允许我们使用多个线程去处理,由于handle_connection实现了Send trait不会阻塞,因此使用async_std::task::spawn是非常安全的:

use async_std::task::spawn;

#[async_std::main]
async fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("localhost:8080").await.unwarp():
    listener
    	.incoming()
    	.for_each_concurrent(None, |stream| async move {
            let stream = stream.unwrap();
            spawn(handle_connection(stream));
    })
    .await;
}

但是这里是为每个请求都单独创建了一个线程,实际上需要限制创建线程的数量,可以通过线程池来实现。具体可以看这篇无async的多线程版本的Web服务器


http://www.kler.cn/news/332899.html

相关文章:

  • Qt 每日面试题 -6
  • 05.useIsomorphicEffect
  • 【进阶OpenCV】 (4)--图像拼接
  • 鸿蒙跨端实践-JS虚拟机架构实现
  • PHP永久性Cookie的含义
  • JPA、Hibernate、MyBatis三种ORM框架怎么选择
  • Mysql数据库--删除和备份、约束类型
  • 【AI学习】DDPM 无条件去噪扩散概率模型实现(pytorch)
  • CSRF 漏洞 - 学习手册
  • ROS2—quaternion_inverse()
  • PyTorch训练Celeba
  • 论文笔记:基于细粒度融合网络和跨模态一致性学习的多模态假新闻检测
  • 基于SpringBoot+Vue+MySQL的智能垃圾分类系统
  • RabbitMQ篇(基本介绍)
  • 高炉计算笔记
  • 【网络安全】IP切换绕过2FA身份验证
  • 19款奔驰E300升级新款触摸屏人机交互系统
  • 使用MTVerseXR SDK实现VR串流
  • 使用微服务Spring Cloud集成Kafka实现异步通信(消费者)
  • C++11--智能指针