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C++ Programming Paradigm with Asynchronous Networking

Primary LanguageC++Apache License 2.0Apache-2.0

English version

Sogou C++ Workflow

License Language Platform

搜狗公司C++服务器引擎，支撑搜狗几乎所有后端C++在线服务，包括所有搜索服务，云输入法，在线广告等，每日处理超百亿请求。这是一个设计轻盈优雅的企业级程序引擎，可以满足大多数C++后端开发需求。

你可以用来：

  • 快速搭建http服务器：
#include <stdio.h>
#include "workflow/WFHttpServer.h"

int main()
{
    WFHttpServer server([](WFHttpTask *task) {
        task->get_resp()->append_output_body("<html>Hello World!</html>");
    });

    if (server.start(8888) == 0) {  // start server on port 8888
        getchar(); // press "Enter" to end.
        server.stop();
    }

    return 0;
}
  • 作为万能异步客户端。目前支持http，redis，mysql和kafka协议。
    • 轻松构建效率极高的spider。
  • 实现自定义协议client/server，构建自己的RPC系统。
    • srpc就是以它为基础，作为独立项目开源。支持srpc，brpc和thrift等协议。
  • 构建异步任务流，支持常用的串并联，也支持更加复杂的DAG结构。
  • 作为并行编程工具使用。除了网络任务，我们也包含计算任务的调度。所有类型的任务都可以放入同一个流中。
  • 在Linux系统下作为文件异步IO工具使用，性能超过任何标准调用。磁盘IO也是一种任务。
  • 实现任何计算与通讯关系非常复杂的高性能高并发的后端服务。
  • 构建服务网格（service mesh）系统。
    • 项目内置服务治理与负载均衡等功能。

编译和运行环境

  • 项目支持Linux，macOS，Windows等操作系统。
    • Windows版以windows分支发布，使用iocp实现异步网络。用户接口与Linux版一致。
  • 支持所有CPU平台，包括32或64位x86处理器，大端或小端arm处理器。
  • 需要依赖于OpenSSL，推荐OpenSSL 1.1及以上版本。
    • 不喜欢SSL的用户可以使用nossl分支或study分支（无upstream），代码更简洁。但仍需链接crypto。
  • 项目使用了C++11标准，需要用支持C++11的编译器编译。但不依赖boost或asio。
  • 项目无其它依赖。如需使用kafka协议，需自行安装lz4，zstd和snappy几个压缩库。

试一下！

系统设计特点

我们认为，一个典型的后端程序由三个部分组成，并且完全独立开发。即：程序=协议+算法+任务流。

  • 协议
    • 大多数情况下，用户使用的是内置的通用网络协议，例如http，redis或各种rpc。
    • 用户可以方便的自定义网络协议，只需提供序列化和反序列化函数，就可以定义出自己的client/server。
  • 算法
    • 在我们的设计里，算法是与协议对称的概念。
      • 如果说协议的调用是rpc，算法的调用就是一次apc（Async Procedure Call）。
    • 我们提供了一些通用算法，例如sort，merge，psort，reduce，可以直接使用。
    • 与自定义协议相比，自定义算法的使用要常见得多。任何一次边界清晰的复杂计算，都应该包装成算法。
  • 任务流
    • 任务流就是实际的业务逻辑，就是把开发好的协议与算法放在流程图里使用起来。
    • 典型的任务流是一个闭合的串并联图。复杂的业务逻辑，可能是一个非闭合的DAG。
    • 任务流图可以直接构建，也可以根据每一步的结果动态生成。所有任务都是异步执行的。

基础任务，任务工厂与复合任务

  • 我们系统中包含六种基础任务：通讯，文件IO，CPU，GPU，定时器，计数器。
  • 一切任务都由任务工厂产生，并且在callback之后自动回收。
    • server任务是一种特殊的通讯任务，由框架调用任务工厂产生，通过process函数交给用户。
  • 大多数情况下，用户通过任务工厂产生的任务，都是一个复合任务，但用户并不感知。
    • 例如，一次http请求，可能包含许多次异步过程（DNS，重定向），但对用户来讲，就是一次通信任务。
    • 文件排序，看起来就是一个算法，但其实包括复杂的文件IO与CPU计算的交互过程。
    • 如果把业务逻辑想象成用设计好的电子元件搭建电路，那么每个电子元件内部可能又是一个复杂电路。

异步性和基于C++11 std::function的封装

  • 不是基于用户态协程。使用者需要知道自己在写异步程序。
  • 一切调用都是异步执行，几乎不存在占着线程等待的操作。
    • 虽然我们也提供一些便利的半同步接口，但并不是核心的功能。
  • 尽量避免派生，以std::function封装用户行为，包括：
    • 任何任务的callback。
    • 任何server的process。符合FaaS（Function as a Service）**。
    • 一个算法的实现，简单来讲也是一个std::function。但算法也可以用派生实现。

内存回收机制

  • 任何任务都会在callback之后被自动内存回收。如果创建的任务不想运行，则需要通过dismiss方法释放。
  • 任务中的数据，例如网络请求的resp，也会随着任务被回收。此时用户可通过std::move()把需要的数据移走。
  • SeriesWork和ParallelWork是两种框架对象，同样在callback之后被回收。
  • 项目中不使用std::shared_ptr来管理内存。

更多设计文档

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