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C++负载均衡远程调用学习之自定义内存池管理

news 来源：原创 2025/5/1 5:52:20

1.内存管理_io_buf的结构分析

2.Lars_内存管理_io_buf内存块的实现

3.buf总结

4.buf_pool连接池的单例模式设计和基本属性

5.buf_pool的初始化构造内存池

6.buf_pool的申请内存和重置内存实现

7.课前回顾

1.内存管理_io_buf的结构分析

## 3) Lars系统总体架构

对于一个部门的后台，为增强灵活性，一个服务可以被抽象为命令字：`modid+cmdid`的组合，称为**一个模块**，而这个服务往往有多个服务节点，其所有服务节点的地址集合被称为这个模块下的**路由**，节点地址简称为节点

- `modid`：标识业务的大类，如：“直播列表相关”

- `cmdid`：标识具体服务内容，如：“批量获取直播列表”

业务代码利用modid,cmdid，就可以调用对应的远程服务一个Lars系统包含一个DNSService，一个Report Service，以及部署于每个服务器的LoadBalance Agent，业务代码通过API与ELB系统进行交互

**API** ：根据自身需要的`modid,cmdid`，向ELB系统获取节点、汇报节点调用结果；提供`C++`、`Java`、`Python`接口

**LoadBalance Agent**：运行于每个服务器上，负责为此服务器上的业务提供节点获取、节点状态汇报、路由管理、负载调度等核心功能

**DNSService** ：运行于一台服务器上（也可以用LVS部署多实例防单点），负责`modid,cmdid`到节点路由的转换

**Report Service** ：运行于DNSService同机服务器上，负责收集各`modid,cmdid`下各节点调用状况，可用于观察、报警

`modid,cmdid`数据由`Mysql`管理，具体SQL脚本在`common/sql`路径下
至于`modid,cmdid`的注册、删除可以利用Web端操作MySQL。

![1-Lars-总体架构设计](./pictures/1-Lars-%E6%80%BB%E4%BD%93%E6%9E%B6%E6%9E%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1.png)

如图，每个服务器（虚线）部署了一台LoadBalance Agent，以及多个业务服务

1. 开发者在Web端注册、删除、修改`modid,cmdid`的路由信息，信息被写入到MySQL数据库；
2. 服务器上每个业务biz都把持着自己需要通信的远程服务标识`modid+cmdid`，每个biz都向本机LoadBalance Agent获取远程节点，进而可以和远程目标服务通信，此外业务模块会汇报本次的节点调用结果给LoadBalance Agent；
3. LoadBalance Agent负责路由管理、负载均衡等核心任务，并周期性向DNSService获取最新的路由信息，周期性把各`modid,cmdid`的各节点一段时间内的调用结果传给Report Service
4. DNSService监控MySQL，周期性将最新路由信息加载出来；
5. Report Service将各`modid,cmdid`的各节点一段时间内的调用结果写回到MySQL，方便Web端查看、报警

2.Lars_内存管理_io_buf内存块的实现

# 二、项目目录构建

    首先在一切开始之前，我们应该将最基本的项目架构创建出来。

1）创建Lars代码总目录

```bash
$cd ~/
$mkdir Lars
```

2) 创建一个模块Lars_reactor

lars_reactor是一个网络IO库，是我们要实现的，我们就先以它作为第一个子项目进行构建。

```bash
$mkdir lars_reactor
```

然后在lars_reactor模块下创建一系列文件，如下

```bash
.
├── example
│   └── testlib
│       ├── hello_lars.cpp
│       └── Makefile
├── include
│   └── tcp_server.h
├── lib
├── Makefile
└── src
    └── tcp_server.cpp
```

3.buf总结

3）代码编写

> src/tcp_server.cpp

```cpp
#include <iostream>

void lars_hello()
{
std::cout <<"lars hello" <<std::endl;
}
```

> src/tcp_server.h

```cpp
#pragma once

void lars_hello();

4.buf_pool连接池的单例模式设计和基本属性

我们要生成一个lib库文件liblreactor.a，来提供一些reactor模块的API接口。

生成liblreactor.a的Makefile如下

> lars_reactor/Makefile

```makefile
TARGET=lib/liblreactor.a
CXX=g++
CFLAGS=-g -O2 -Wall -fPIC -Wno-deprecated

SRC=./src

INC=-I./include
OBJS = $(addsuffix .o, $(basename $(wildcard $(SRC)/*.cpp)))

$(TARGET): $(OBJS)
        mkdir -p lib
        ar cqs $@ $^

%.o: %.cpp
        $(CXX) $(CFLAGS) -c -o $@ $< $(INC)

.PHONY: clean

clean:
        -rm -f src/*.o $(TARGET)
```

4)编译

```bash
$cd lars/lars_reactor/
$make
$g++ -g -O2 -Wall -fPIC -Wno-deprecated -c -o src/tcp_server.o src/tcp_server.cpp -I./include
mkdir -p lib
ar cqs lib/liblreactor.a src/tcp_server.o
```

我们会在lib下得到一个liblreactor.a库文件。

5.buf_pool的初始化构造内存池

5）调用liblreactor.a接口

```bash
$cd lars/lars_reactor/
$mkdir example/testlib -p
$cd example/testlib/
```

> hello_lars.cpp

```cpp
#include "tcp_server.h"

int main() {

lars_hello();

return 0;
}
```

6.buf_pool的申请内存和重置内存实现

7.课前回顾

> Makefile

```makefile
CXX=g++
CFLAGS=-g -O2 -Wall -fPIC -Wno-deprecated

INC=-I../../include
LIB=-L../../lib -llreactor
OBJS = $(addsuffix .o, $(basename $(wildcard *.cc)))

all:
        $(CXX) -o hello_lars $(CFLAGS)  hello_lars.cpp $(INC) $(LIB)

clean:
        -rm -f *.o hello_lars
```

编译

```bash
$ make
g++ -o hello_lars -g -O2 -Wall -fPIC -Wno-deprecated   hello_lars.cpp -I../../include -L../../lib -llreactor
```

执行

```cpp
$ ./hello_lars
lars hello
```

我们现在一个基本的项目目录就构建好了，大致如下

```bash
Lars/
├── lars_reactor
│   ├── example
│   │   └── testlib
│   │       ├── hello_lars
│   │       ├── hello_lars.cpp
│   │       └── Makefile
│   ├── include
│   │   └── tcp_server.h
│   ├── lib
│   │   └── liblreactor.a
│   ├── Makefile
│   └── src
│       ├── tcp_server.cpp
│       └── tcp_server.o
└── README.md
```