github代碼地址：https://github.com/linkxzhou/mylib/tree/master/c%2B%2B/high_performance_server

為了大家簡(jiǎn)便測(cè)試，所以當(dāng)前項(xiàng)目使用 Bazel 構(gòu)建，減少一些庫(kù)的依賴，構(gòu)建步驟如下：

# ========== 安裝bazel
# macOS
brew install bazel

# Ubuntu/Debian
sudo apt install apt-transport-https curl gnupg
curl -fsSL https://bazel.build/bazel-release.pub.gpg | gpg --dearmor > bazel.gpg
sudo mv bazel.gpg /etc/apt/trusted.gpg.d/
echo"deb [arch=amd64] https://storage.googleapis.com/bazel-apt stable jdk1.8" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/bazel.list
sudo apt update && sudo apt install bazel

# CentOS/RHEL
sudo dnf copr enable vbatts/bazel
sudo dnf install bazel

# ========== 安裝依賴
# macOS
brew install libuv libevent libev boost
brew install folly wangle proxygen  # 可選

# Ubuntu/Debian
sudo apt-get install libuv1-dev libevent-dev libev-dev libboost-all-dev

# CentOS/RHEL
sudo yum install libuv-devel libevent-devel libev-dev boost-devel

# ========== 構(gòu)建所有服務(wù)器
./build_all_bazel.sh

# 或使用 Bazel 直接構(gòu)建
bazel build //...

# 構(gòu)建特定服務(wù)器
bazel build //ace:ace_echo_server
bazel build //libevent:libevent_echo_server
bazel build //boost_asio:boost_asio_echo_server
bazel build //seastar:seastar_echo_server
bazel build //libev:libev_echo_server
bazel build //libuv:libuv_echo_server
bazel build //mongoose:mongoose_echo_server
bazel build //proxygen:proxygen_echo_server
bazel build //wangle:wangle_echo_server

開源框架

性能對(duì)比

圖片

框架簡(jiǎn)介

1. libevent - 事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)

特點(diǎn):

• 跨平臺(tái)兼容性: 支持 Linux (epoll)、macOS (kqueue)、Windows (IOCP) 等多種平臺(tái)
• 多種 I/O 多路復(fù)用: 自動(dòng)選擇最優(yōu)的 I/O 機(jī)制 (epoll/kqueue/select)
• 緩沖事件處理: 內(nèi)置緩沖區(qū)管理，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)編程
• HTTP 支持: 內(nèi)置 HTTP 服務(wù)器和客戶端功能
• 定時(shí)器支持: 高精度定時(shí)器和超時(shí)處理
• 線程安全: 支持多線程環(huán)境下的事件處理
• 內(nèi)存管理: 高效的內(nèi)存池和緩沖區(qū)管理

底層架構(gòu):

圖片

核心組件:

• event_base: 事件循環(huán)核心，管理所有事件
• evconnlistener: 連接監(jiān)聽器，處理新連接
• bufferevent: 緩沖事件處理，自動(dòng)管理讀寫緩沖區(qū)
• 回調(diào)函數(shù): echo_read_cb, echo_event_cb
• 平臺(tái)適配: 自動(dòng)選擇最優(yōu) I/O 多路復(fù)用機(jī)制

2. libev - 高性能事件循環(huán)

特點(diǎn):

• 極致性能: 專為高性能設(shè)計(jì)，最小化系統(tǒng)調(diào)用開銷
• Linux 優(yōu)化: 深度優(yōu)化 epoll 性能，支持 Linux 特有功能
• 輕量級(jí)設(shè)計(jì): 代碼簡(jiǎn)潔，內(nèi)存占用極小
• 多種事件類型: 支持 I/O、定時(shí)器、信號(hào)、子進(jìn)程等事件
• 嵌套事件循環(huán): 支持事件循環(huán)的嵌套調(diào)用
• 高精度定時(shí)器: 基于紅黑樹的高效定時(shí)器實(shí)現(xiàn)
• 信號(hào)處理: 安全的異步信號(hào)處理機(jī)制

底層架構(gòu):

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核心組件:

• ev_loop: 高性能事件循環(huán)，支持多種后端
• ev_io: I/O 事件監(jiān)視器，監(jiān)控文件描述符
• ev_timer: 高精度定時(shí)器，基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)
• accept_cb: 連接接受回調(diào)，處理新連接
• client_cb: 客戶端數(shù)據(jù)處理回調(diào)

3. libuv - 跨平臺(tái)異步 I/O

特點(diǎn):

• Node.js 底層: Node.js 的核心依賴，經(jīng)過大規(guī)模生產(chǎn)驗(yàn)證
• 跨平臺(tái)統(tǒng)一: 統(tǒng)一的 API 抽象不同平臺(tái)的異步 I/O
• 線程池: 內(nèi)置線程池處理文件 I/O 和 CPU 密集任務(wù)
• 異步文件操作: 完整的異步文件系統(tǒng) API
• 進(jìn)程管理: 跨平臺(tái)的進(jìn)程創(chuàng)建和管理
• 網(wǎng)絡(luò)抽象: 高級(jí)網(wǎng)絡(luò) API，支持 TCP、UDP、管道
• 事件循環(huán): 單線程事件循環(huán) + 多線程工作池

底層架構(gòu):

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核心組件:

• uv_loop_t: 跨平臺(tái)事件循環(huán)，統(tǒng)一不同平臺(tái)的異步機(jī)制
• uv_tcp_t: TCP 句柄，封裝網(wǎng)絡(luò)連接
• uv_read_start: 開始異步讀取數(shù)據(jù)
• uv_write: 異步寫入數(shù)據(jù)，支持批量寫入
• 線程池: 處理阻塞操作，避免阻塞主線程

4. Boost.Asio - 異步網(wǎng)絡(luò)編程

特點(diǎn):

• C++ 標(biāo)準(zhǔn)候選: 設(shè)計(jì)現(xiàn)代，可能成為 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分
• 類型安全: 強(qiáng)類型系統(tǒng)，編譯時(shí)錯(cuò)誤檢查
• 協(xié)程支持: 支持 C++20 協(xié)程，簡(jiǎn)化異步編程
• 可擴(kuò)展性: 支持自定義 I/O 對(duì)象和協(xié)議
• SSL/TLS: 內(nèi)置 SSL/TLS 支持
• 定時(shí)器: 高精度定時(shí)器和截止時(shí)間
• 信號(hào)處理: 異步信號(hào)處理機(jī)制

底層架構(gòu):

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核心組件:

• io_context: I/O 執(zhí)行上下文，管理異步操作
• tcp::acceptor: TCP 接受器，監(jiān)聽新連接
• session: 會(huì)話管理類，封裝連接生命周期
• 異步操作: async_accept, async_read_some, async_write
• 協(xié)程支持: C++20 協(xié)程集成

5. ACE - 自適應(yīng)通信環(huán)境

特點(diǎn):

• 企業(yè)級(jí)框架: 經(jīng)過大型企業(yè)系統(tǒng)驗(yàn)證的成熟框架
• 設(shè)計(jì)模式豐富: 實(shí)現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)編程設(shè)計(jì)模式
• 高度可配置: 支持編譯時(shí)和運(yùn)行時(shí)配置
• 跨平臺(tái): 支持 40+ 種操作系統(tǒng)和編譯器
• 面向?qū)ο? 完全面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)
• 組件化: 模塊化設(shè)計(jì)，可按需使用
• 性能優(yōu)化: 針對(duì)高并發(fā)場(chǎng)景的優(yōu)化

底層架構(gòu):

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核心組件:

• ACE_Reactor: 反應(yīng)器模式核心，支持多種實(shí)現(xiàn)
• ACE_Event_Handler: 事件處理器基類
• ACE_SOCK_Acceptor: 套接字接受器
• ACE_SOCK_Stream: 套接字流，封裝網(wǎng)絡(luò)通信
• 設(shè)計(jì)模式: Reactor、Proactor、Acceptor-Connector

6. Seastar - 無共享架構(gòu)

特點(diǎn):

• 無共享設(shè)計(jì): 每個(gè) CPU 核心獨(dú)立運(yùn)行，避免鎖競(jìng)爭(zhēng)
• 用戶態(tài)網(wǎng)絡(luò)棧: 繞過內(nèi)核，直接操作網(wǎng)絡(luò)硬件 (DPDK)
• 協(xié)程支持: 基于 future/promise 的協(xié)程模型
• 內(nèi)存管理: 自定義內(nèi)存分配器，減少內(nèi)存碎片
• CPU 親和性: 嚴(yán)格的 CPU 核心綁定
• 零拷貝: 最小化數(shù)據(jù)拷貝操作
• 現(xiàn)代 C++: 大量使用 C++14/17 特性

底層架構(gòu):

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核心組件:

• app_template: 應(yīng)用程序模板，管理應(yīng)用生命周期
• server_socket: 服務(wù)器套接字，支持多核心
• connected_socket: 連接套接字，封裝網(wǎng)絡(luò)連接
• future<>: 異步操作結(jié)果，支持鏈?zhǔn)秸{(diào)用
• 無共享架構(gòu): 每核心獨(dú)立的內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列、調(diào)度器

7. Wangle - Pipeline 架構(gòu)

特點(diǎn):

• Pipeline 設(shè)計(jì): 模塊化的請(qǐng)求處理管道
• Facebook 生產(chǎn): Facebook 內(nèi)部大規(guī)模使用
• 類型安全: 強(qiáng)類型的 Pipeline 組件
• 可組合性: 靈活的處理器組合
• 協(xié)議無關(guān): 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
• 負(fù)載均衡: 內(nèi)置負(fù)載均衡和連接池
• SSL/TLS: 完整的 SSL/TLS 支持

底層架構(gòu):

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核心組件:

• ServerBootstrap: 服務(wù)器引導(dǎo)程序，配置服務(wù)器
• Pipeline: 處理管道，鏈?zhǔn)教幚碚?qǐng)求
• ByteToMessageDecoder: 字節(jié)到消息解碼器
• HandlerAdapter: 處理器適配器，連接不同類型的處理器
• IOBuf: 高效的緩沖區(qū)管理

8. Proxygen - HTTP 專用庫(kù)

特點(diǎn):

• HTTP 專用: 專為 HTTP/1.1 和 HTTP/2 優(yōu)化
• Facebook 開源: Facebook 內(nèi)部 HTTP 服務(wù)的基礎(chǔ)
• HTTP/2 支持: 完整的 HTTP/2 實(shí)現(xiàn)，包括服務(wù)器推送
• 流式處理: 支持大文件的流式上傳下載
• 壓縮支持: 內(nèi)置 gzip、deflate 壓縮
• WebSocket: 完整的 WebSocket 支持
• 性能監(jiān)控: 內(nèi)置性能指標(biāo)和監(jiān)控

底層架構(gòu):

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核心組件:

• HTTPServer: HTTP 服務(wù)器，支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2
• RequestHandler: 請(qǐng)求處理器，處理 HTTP 請(qǐng)求生命周期
• RequestHandlerFactory: 處理器工廠，創(chuàng)建請(qǐng)求處理器
• ResponseBuilder: 響應(yīng)構(gòu)建器，構(gòu)建 HTTP 響應(yīng)
• HTTP/2 特性: 流復(fù)用、服務(wù)器推送、頭部壓縮

9. Mongoose - 嵌入式 Web 服務(wù)器

特點(diǎn):

• 輕量級(jí): 單文件實(shí)現(xiàn)，易于集成
• 嵌入式友好: 適合資源受限的環(huán)境
• 多協(xié)議支持: HTTP、WebSocket、MQTT、CoAP
• 跨平臺(tái): 支持嵌入式系統(tǒng)、桌面、服務(wù)器
• 零依賴: 不依賴外部庫(kù)
• 事件驅(qū)動(dòng): 基于事件的異步處理
• 內(nèi)置功能: 文件服務(wù)、CGI、SSI 支持

底層架構(gòu):

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核心組件:

• mg_mgr: 連接管理器，管理所有網(wǎng)絡(luò)連接
• mg_connection: 連接對(duì)象，封裝單個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接
• mg_http_listen: HTTP 監(jiān)聽，啟動(dòng) HTTP 服務(wù)
• mg_http_reply: HTTP 響應(yīng)，發(fā)送 HTTP 回復(fù)
• 多協(xié)議: HTTP、WebSocket、MQTT、CoAP 統(tǒng)一接口

參考

• libevent 官方文檔
• libev 官方文檔
• libuv 官方文檔
• Boost.Asio 文檔
• ACE 官方網(wǎng)站
• Seastar 官方文檔
• Wangle GitHub
• Proxygen GitHub
• Mongoose 官方文檔
• https://docs.seastar.io/master/tutorial.html
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/30738569
• https://blog.csdn.net/Rong_Toa/article/details/108193340
• https://www.cnblogs.com/ahfuzhang/p/15824213.html《Memory Barriers: a Hardware View for Software Hackers》