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Erlang：一個通用的網絡服務器
2010-01-13 23:12:05  作者:  來源:
前面幾篇文章里談到了Erlang的gen_tcp網絡編程和Erlang/OPT的gen_server模塊，現在讓我們將它們兩者綁定在一起

大多數人認為“服務器”意味著網絡服務器，但Erlang使用這個術語時表達的是更抽象的意義
gen_serer在Erlang里是基于它的消息傳遞協議來操作的服務器，我們可以在此基礎上嫁接一個TCP服務器，但這需要一些工作

網絡服務器的結構
大部分網絡服務器有相似的架構
首先它們創建一個監聽socket來監聽接收的連接
然后它們進入一個接收狀態，在這里一直循環接收新的連接，直到結束（結束表示連接已經到達并開始真正的client/server工作）

先看看前面網絡編程里的echo server的例子：
Java代碼 復制代碼
  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會創建一個監聽socket并馬上調用accept
accept會等待進來的連接，創建一個新的worker（loop）來處理真正的工作，然后等待下一個連接

在這部分代碼里，父進程擁有listen socket和accept loop兩者
后面我們會看到，如果我們集成accept/listen loop和gen_server的話這樣做并不好

抽象網絡服務器
網絡服務器有兩部分：連接處理和業務邏輯
上面講到，連接處理對每個網絡服務器都是幾乎一樣的
理想狀態下我們可以這樣做：
Java代碼 復制代碼
  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!  

讓我們繼續完成它

實現一個通用網絡服務器
使用gen_server來實現一個網絡服務器的問題是，gen_tcp:accept調用是堵塞的
如果我們在服務器的初始化例程里調用它，那么整個gen_server機制都會堵塞，直到客戶端建立連接

有兩種方式來繞過這個問題
一種方式為使用低級連接機制來支持非堵塞（或異步）accept
有許多方法來支持這樣做，最值得注意的是gen_tcp:controlling_process，它幫你管理當客戶端建立連接時誰接受了什么消息

我認為另一種比較簡單而更優雅的方式是，一個單獨的進程來監聽socket
該進程做兩件事：監聽“接收連接”消息以及分配新的接收器
當它接收一條新的“接收連接”的消息時，就知道該分配新的接收器了

接收器可以任意調用堵塞的gen_tcp:accept，因為它允許在自己的進程里
當它接受一個連接后，它發出一條異步消息傳回給父進程，并且立即調用業務邏輯方法

這里是代碼，我加了一些注釋，希望可讀性還可以：
Java代碼 復制代碼
  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}.  

我們使用gen_server:cast來傳遞異步消息給監聽進程，當監聽進程接受accepted消息后，它分配一個新的接收器

目前，這個服務器不是很健壯，因為如果無論什么原因活動的接收器失敗以后，服務器會停止接收新的連接
為了讓它變得更像OTP，我們因該捕獲異常退出并且在連接失敗時分配新的接收器

一個通用的echo服務器
echo服務器是最簡單的服務器，讓我們使用我們新的抽象socket服務器來寫它:
Java代碼 復制代碼
  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，服務器只含有自己的業務邏輯
連接處理被封裝到socket_server里面
而這里的loop方法也和最初的echo服務器一樣

希望你可以從中學到點什么，我覺得我開始理解Erlang了

歡迎回復，特別關于是如何改進我的代碼，cheers！
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