Rust异步I/O驱动库compio-driver的使用,compio-driver提供高性能事件驱动和异步I/O操作支持

Rust异步I/O驱动库compio-driver的使用,compio-driver提供高性能事件驱动和异步I/O操作支持

compio-logo

Compio是一个基于线程-per-core模型的Rust运行时,支持IOCP/io_uring/polling。名称来源于"completion-based IO"(基于完成的IO)。这个库的灵感来自于monoio。

为什么不是Tokio?

Tokio是一个优秀的通用异步运行时。然而,它是基于轮询的,甚至在Windows上使用了未公开的API。我们希望有一些新的高级API来执行IOCP/io_uring。

与tokio-uring不同,这个运行时不是基于Tokio的。这主要是因为mio中没有公开的API来控制IOCP,并且在mio达到1.0之前,tokio不会暴露API来控制mio。

快速开始

添加compio作为依赖:

compio = { version = "0.15.0", features = ["macros"] }

然后我们可以使用高级API来执行文件系统和网络IO操作。

use compio::{fs::File, io::AsyncReadAtExt};

#[compio::main]
async fn main() {
    let file = File::open("Cargo.toml").await.unwrap();
    let (read, buffer) = file.read_to_end_at(Vec::with_capacity(1024), 0).await.unwrap();
    assert_eq!(read, buffer.len());
    let buffer = String::from_utf8(buffer).unwrap();
    println!("{}", buffer);
}

compio-driver完整示例

以下是一个使用compio-driver进行TCP服务器通信的完整示例:

use compio::{
    driver::Driver,
    io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt},
    net::{TcpListener, TcpStream},
};

#[compio::main]
async fn main() {
    // 创建TCP监听器
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080").unwrap();
    println!("Listening on 127.0.0.1:8080");

    // 获取驱动实例
    let driver = Driver::new().unwrap();

    loop {
        // 接受新连接
        let (socket, addr) = listener.accept().await.unwrap();
        println!("Accepted connection from: {}", addr);

        // 使用驱动处理每个连接
        let driver = driver.clone();
        compio::runtime::spawn(async move {
            let mut socket = socket;
            let mut buf = vec![0; 1024];

            loop {
                // 读取数据
                let (n, buf) = socket.read(buf).await.unwrap();
                if n == 0 {
                    break;
                }

                // 回显数据
                let (_, buf) = socket.write_all(&buf[..n].await.unwrap();
                buf.clear();
            }
        })
        .detach();
    }
}

这个示例展示了如何:

  1. 创建一个TCP监听器
  2. 初始化compio驱动
  3. 接受新连接
  4. 为每个连接创建一个独立的任务
  5. 使用异步读写操作处理连接

低级别驱动控制

你还可以手动控制低级别驱动。以下是使用compio-driver直接操作的示例:

use compio::{
    driver::{Driver, Entry, OpCode},
    io::PollEvent,
};

#[compio::main]
async fn main() {
    // 创建驱动实例
    let driver = Driver::new().unwrap();
    
    // 准备操作
    let op = OpCode::PollAdd(PollEvent::all());
    
    // 提交操作
    let user_data = 42;
    driver.push(op, user_data);
    
    // 等待完成
    let entry = driver.submit().await;
    println!("Completed operation: {:?}", entry);
}

完整示例代码

以下是使用compio-driver实现UDP服务器的完整示例:

use compio::{
    driver::Driver,
    io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt},
    net::UdpSocket,
};

#[compio::main]
async fn main() {
    // 创建UDP socket
    let socket = UdpSocket::bind("127.0.0.1:8080").unwrap();
    println!("UDP server listening on 127.0.0.1:8080");

    // 获取驱动实例
    let driver = Driver::new().unwrap();

    let mut buf = vec![0; 1024];
    
    loop {
        // 接收数据
        let (n, addr, buf) = socket.recv_from(buf).await.unwrap();
        println!("Received {} bytes from {}", n, addr);
        
        // 发送响应
        let (n, buf) = socket.send_to(&buf[..n], &addr).await.unwrap();
        println!("Sent {} bytes back to {}", n, addr);
    }
}

贡献

无论您是刚刚开始使用Rust还是经验丰富的专家,都有机会为Compio做出贡献。如果您对Compio有任何问题,请随时加入我们的telegram群组。在贡献之前,请查看我们的贡献指南。


1 回复

Rust异步I/O驱动库compio-driver的使用指南

介绍

compio-driver是一个Rust异步I/O驱动库,专注于提供高性能的事件驱动和异步I/O操作支持。它基于事件循环机制,能够高效处理大量并发I/O操作,特别适合构建高性能网络服务和应用。

主要特性

  • 基于事件驱动的异步I/O模型
  • 高性能的事件通知机制
  • 支持多种I/O操作(TCP/UDP/文件等)
  • 跨平台支持(Linux/macOS/Windows)
  • 与Rust异步生态良好集成

使用方法

添加依赖

首先在Cargo.toml中添加依赖:

[dependencies]
compio-driver = "0.2"
tokio = { version = "1.0", features = ["full"] }

基本示例

use compio_driver::{Driver, Op};
use std::{io, net::TcpStream};

#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    // 创建驱动实例
    let driver = Driver::new()?;
    
    // 创建一个TCP流
    let stream = TcpStream::connect("127.0.0.1:8080")?;
    stream.set_nonblocking(true)?;
    
    // 注册到驱动
    let key = driver.attach(&stream)?;
    
    // 准备异步读取操作
    let buffer = vec![0u8; 1024];
    let op_read = Op::read(&stream, buffer).expect("Failed to create read op");
    
    // 提交操作
    let entry = driver.submit(op_read).await?;
    
    // 处理完成事件
    match entry.result {
        Ok(n) => println!("Read {} bytes", n),
        Err(e) => eprintln!("Read error: {}", e),
    }
    
    Ok(())
}

高级用法:多操作并发

use compio_driver::{Driver, Op};
use std::{io, net::TcpStream, time::Duration};

#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    let driver = Driver::new()?;
    
    let stream1 = TcpStream::connect("127.0.0.1:8080")?;
    let stream2 = TcpStream::connect("127.0.0.1:8081")?;
    
    stream1.set_nonblocking(true)?;
    stream2.set_nonblocking(true)?;
    
    driver.attach(&stream1)?;
    driver.attach(&stream2)?;
    
    let buffer1 = vec![0u8; 1024];
    let buffer2 = vec![0u8; 1024];
    
    let op1 = Op::read(&stream1, buffer1).expect("Failed to create read op");
    let op2 = Op::read(&stream2, buffer2).expect("Failed to create read op");
    
    let (entry1, entry2) = tokio::join!(
        driver.submit(op1),
        driver.submit(op2)
    );
    
    println!("Stream1 read: {:?}", entry1?.result);
    println!("Stream2 read: {:?}", entry2?.result);
    
    Ok(())
}

定时器功能

use compio_driver::{Driver, Op};
use std::time::{Duration, Instant};

#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    let driver = Driver::new()?;
    
    let start = Instant::now();
    let op = Op::timeout(Duration::from_secs(2));
    
    let entry = driver.submit(op).await?;
    entry.result?;
    
    println!("Timer elapsed after {:?}", start.elapsed());
    Ok(())
}

完整示例:TCP服务器和客户端

TCP服务器示例

use compio_driver::{Driver, Op};
use std::{io, net::TcpListener};

#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    // 创建驱动实例
    let driver = Driver::new()?;
    
    // 创建TCP监听器
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080")?;
    listener.set_nonblocking(true)?;
    
    // 注册监听器到驱动
    driver.attach(&listener)?;
    
    println!("Server listening on 127.0.0.1:8080");
    
    // 准备接受连接操作
    let op_accept = Op::accept(&listener).expect("Failed to create accept op");
    
    // 提交操作并等待连接
    let entry = driver.submit(op_accept).await?;
    
    match entry.result {
        Ok((stream, addr)) => {
            println!("Accepted connection from {}", addr);
            // 注册新连接
            stream.set_nonblocking(true)?;
            driver.attach(&stream)?;
            
            // 准备读取数据
            let buffer = vec![0u8; 1024];
            let op_read = Op::read(&stream, buffer).expect("Failed to create read op");
            
            // 读取数据
            let entry = driver.submit(op_read).await?;
            match entry.result {
                Ok(n) => println!("Received {} bytes: {:?}", n, &entry.buffer[..n]),
                Err(e) => eprintln!("Read error: {}", e),
            }
        }
        Err(e) => eprintln!("Accept error: {}", e),
    }
    
    Ok(())
}

TCP客户端示例

use compio_driver::{Driver, Op};
use std::{io, net::TcpStream};

#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    // 创建驱动实例
    let driver = Driver::new()?;
    
    // 创建TCP连接
    let stream = TcpStream::connect("127.0.0.1:8080")?;
    stream.set_nonblocking(true)?;
    
    // 注册到驱动
    driver.attach(&stream)?;
    
    // 准备写入数据
    let message = b"Hello, server!";
    let op_write = Op::write(&stream, message.to_vec()).expect("Failed to create write op");
    
    // 提交写入操作
    let entry = driver.submit(op_write).await?;
    match entry.result {
        Ok(n) => println!("Sent {} bytes", n),
        Err(e) => eprintln!("Write error: {}", e),
    }
    
    // 准备读取响应
    let buffer = vec![0u8; 1024];
    let op_read = Op::read(&stream, buffer).expect("Failed to create read op");
    
    // 读取响应
    let entry = driver.submit(op_read).await?;
    match entry.result {
        Ok(n) => println!("Received {} bytes: {:?}", n, &entry.buffer[..n]),
        Err(e) => eprintln!("Read error: {}", e),
    }
    
    Ok(())
}

性能优化建议

  1. 批量提交I/O操作以减少系统调用
  2. 合理设置缓冲区大小
  3. 考虑使用Op::multi_read/Op::multi_write进行批量操作
  4. 在高并发场景下适当调整驱动的事件循环参数

注意事项

  • 确保所有I/O资源在驱动生命周期内保持有效
  • 错误处理要全面,特别是对于部分完成的操作
  • 在Windows平台可能需要额外配置

compio-driver为Rust异步I/O提供了强大的底层支持,特别适合需要极致性能的网络应用开发。

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