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Boostasync_read_some資料不會持續很長時間

2022-09-16 01:34:52 移動端開發

我正在嘗試撰寫異步寫入和讀取資料。我有一些導致寫入緩沖區的功能：

/*
struct DDSEntity
{
    std::string key;
    std::string participant_key;
    std::string topic_name;
    std::string topic_type;
    bool keyless;
    dds_qos_t qos;
    std::map<std::string, RouteStatus> routes;    
};

struct DiscoveryEvent
{   
    enum DiscoveryEventType
    {
        DiscoveredPublication, 
        UndiscoveredPublication, 
        DiscoveredSubscription, 
        UndiscoveredSubscription 
    };

    std::shared_ptr<DDSEntity> entity;
    DiscoveryEventType event_type;
};

*/
boost::mutex guard; //global mutex

void send_discovery_event(const dds_entity_t dp, boost::asio::local::stream_protocol::socket *socket,
    const DiscoveryEvent& event)
{
    SPDLOG_DEBUG("Send discovery event");
    boost::async([socket, event]() {
            boost::mutex::scoped_lock scoped_lock(guard);
            auto bufs = boost::asio::buffer(&event, sizeof(rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent));
            auto size = boost::asio::write(*socket, bufs);
        });
}

另一方面，我正在嘗試像這樣開始讀取發送的資料

class Plugin
{
public:
    Plugin(
        const dds_entity_t &dp, boost::asio::local::stream_protocol::socket &rx)
    : _reader(&rx), _dp(dp), _buffer(&_de, sizeof(rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent))
    {
        SPDLOG_INFO("Plugin initialized");
        
        _reader->async_read_some(
            _buffer, 
             boost::bind(
                &Plugin::async_read_handler,
                this,
                boost::asio::placeholders::error,
                boost::asio::placeholders::bytes_transferred 
            ));
    }

    void async_read_handler(const boost::system::error_code &error, std::size_t bytes_trans)
    {
        assert(!error);
        assert(bytes_trans == sizeof(rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent));
        
      
        if (_de.event_type == rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent::DiscoveredPublication || 
            _de.event_type == rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent::DiscoveredSubscription)
            SPDLOG_INFO("Catch discovery event:{0}, {1}, {2}", _de.event_type, _de.entity->topic_name, _de.entity->topic_type);
        else
            SPDLOG_INFO("Catch discovery event:{0}", _de.event_type);

        _reader->async_read_some(
            _buffer, 
             boost::bind(
                &Plugin::async_read_handler,
                this,
                boost::asio::placeholders::error,
                boost::asio::placeholders::bytes_transferred 
            ));
    }

private:
    boost::asio::local::stream_protocol::socket* _reader;
    boost::asio::mutable_buffer _buffer;
    rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent _de;
    dds_entity_t _dp;
};



int main(int argc, char* argv[])
{
    spdlog::set_level(spdlog::level::debug);
    // programm can create reader for only one dds_topic
    if (argc == 1 || argc > 2) 
    {
        SPDLOG_ERROR("Provide topic name for forwading reader process");
        return 0;
    }
    SPDLOG_INFO("Provided topic to read: {0}", argv[1]);

    // create domain_participant, reader and writer 
    // sockets to catch rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent`s
    SPDLOG_INFO("Generate DDS domain participant");
    const dds_entity_t dp = dds_create_participant(0, NULL, NULL);
    boost::asio::io_service io_service;
    SPDLOG_INFO("Create reader/writer sockets");
    boost::asio::local::stream_protocol::socket tx(io_service), rx(io_service);
    boost::asio::local::connect_pair(tx, rx);

    boost::asio::io_service::work work(io_service); 

    // create Plugin instance
    Plugin plugin(dp, rx);

    rodds::dds_discovery::run_discovery(dp, &tx);
    
    io_service.run();

    return 0;
}

但事實證明，我顯然讀取了已經覆寫的資料，因為我得到了輸出

[2022-09-11 13:23:19.226] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, rt/rosout,|msg::dds_::Log_
[2022-09-11 13:23:19.226] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0,|rametersReply,|srv::dds_::GetParameters_Response_
[2022-09-11 13:23:19.226] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, rameter_typesReply,srv::dds_::GetParameterTypes_Response_
[2022-09-11 13:23:19.226] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, CrametersReply,srv::dds_::SetParameters_Response_
[2022-09-11 13:23:19.227] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0,|rameters_atomicallyReply,|srv::dds_::SetParametersAtomically_Response_
[2022-09-11 13:23:19.227] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, |be_parametersReply,|srv::dds_::DescribeParameters_Response_
[2022-09-11 13:23:19.227] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, |arametersReply,|srv::dds_::ListParameters_Response_
[2022-09-11 13:23:19.227] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0,  |nts,|msg::dds_::ParameterEvent_
[2022-09-11 13:23:19.228] [info] [forwading_dds_reader.cpp:61] Catch discovery event:0, rt/chatter,|ds_::String_

如果他們指出我的錯誤，我將不勝感激。謝謝。

uj5u.com熱心網友回復：

您似乎錯過了有線格式的關鍵概念。你正在通過例如

auto bufs = boost::asio::buffer(&event, sizeof(rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent));

將其視為eventPOD 普通型別。它不是，所以這是未定義的行為！它聚合了許多非 POD 型別（std::string、std::shared_ptr、std::map 等）。為了將這些放在網路上，您必須決定序列化格式。

我最近回答了一個問題Send an array of ints with boost::asio問題給出了一個有效的選項串列。答案包含一些您想閱讀的好建議。我自己當時的回答集中在使用帶有 Asio 的 POD 緩沖區，您也可以將其應用于您的情況。

但是，在您的情況下，它“聞起來”就像您可能會在序列化方法方面得到更多幫助，因為它不需要您對物件的記憶體布局和實作它的線格式進行太多/認真的思考。

提升序列化

您可能會爭取像這樣的實作

void send_discovery_event(const dds_entity_t /*dp*/, boost::asio::local::stream_protocol::socket *socket,
    const DiscoveryEvent& event)
{
    SPDLOG_DEBUG("Send discovery event");
    boost::async([socket, event]() {
        boost::mutex::scoped_lock scoped_lock(guard);
        /*auto size =*/boost::asio::write(
            *socket, boost::asio::buffer(ToWireFormat(event)));
    });
}

WhereToWireFormat使用可移植的文本表示：

template <typename Packet>
std::string ToWireFormat(Packet const& packet) {
    std::ostringstream oss;
    {
        boost::archive::text_oarchive oa(oss);
        oa << packet;
    } // flush and complete archive

    std::string data = std::move(oss).str();
    return std::to_string(data.length())   " "   data;
}

通過添加成員函式，這可以使用 Boost 序列化serialize：

struct DDSEntity
{
    std::string key;
    std::string participant_key;
    std::string topic_name;
    std::string topic_type;
    bool keyless;
    dds_qos_t qos;
    std::map<std::string, RouteStatus> routes;

    // clang-format off
    template <typename Ar> void serialize(Ar& ar, unsigned) {
        ar & key & participant_key
           & topic_name & topic_type & keyless
           & qos & routes;
    }
    // clang-format on
};

using dds_entity_t = DDSEntity;

struct DiscoveryEvent
{
    enum DiscoveryEventType
    {
        DiscoveredPublication,
        UndiscoveredPublication,
        DiscoveredSubscription,
        UndiscoveredSubscription
    };

    std::shared_ptr<DDSEntity> entity;
    DiscoveryEventType event_type;

    template <typename Ar> void serialize(Ar& ar, unsigned) {
        ar & entity & event_type;
    }
};

當然，您沒有顯示的組成型別也應該是可序列化的。讓我們用自由函式serialize來證明這一點：

struct dds_qos_t {}; // TODO IMPLEMENT
struct RouteStatus {}; // TODO IMPLEMENT

template <typename Ar>
static inline void serialize(Ar&, dds_qos_t&, unsigned) { /* TODO implement */ }
template <typename Ar>
static inline void serialize(Ar&, RouteStatus&, unsigned) { /* TODO implement */ }

現在，重要的部分是std::string,shared_ptr并且map都是 Boost 內置的：

#include <boost/archive/text_iarchive.hpp>
#include <boost/archive/text_oarchive.hpp>
#include <boost/serialization/string.hpp>
#include <boost/serialization/map.hpp>
#include <boost/serialization/shared_ptr.hpp>

夠了！例如，只做

dds_entity_t dds_create_participant(int, void*, void*) {
    return dds_entity_t{
        "key",
        "participant_key",
        "topic_name",
        "topic_type",
        true,
        dds_qos_t{},
        {
            {"route1", RouteStatus{}},
            {"route2", RouteStatus{}},
            {"route3", RouteStatus{}},
        },
    };
}

const dds_entity_t dp = dds_create_participant(0, NULL, NULL);
std::cout << ToWireFormat(dp) << std::endl;

列印例如

137 22 serialization::archive 19 1 0
0 3 key 15 participant_key 10 topic_name 10 topic_type 1 0 0 0 0 3 0 0 0 6 route1 0 0 6 route2 6 route3

進一步的問題

  1. 我不確定互斥鎖的使用。如果它同步對事件資料的訪問，您可以縮小范圍：

    boost::mutex::scoped_lock scoped_lock(guard);
auto payload = ToWireFormat(event);
scoped_lock.unlock();

/*auto size =*/boost::asio::write(*socket,
                                  boost::asio::buffer(payload));

    如果你想在套接字上同步訪問，更喜歡使用 strand：Strands: Use Threads without Explicit Locking

  2. 閱讀時，您使用read_somewhich 沒有邏輯來確保閱讀完成。相反，使用自由函陣列合操作（asio::async_read、asio::async_read_until）來讀取所需的資訊：

    void do_receive_message() {
    async_read_until(_reader, _buffer, " ",
                     boost::bind(&Plugin::on_read_length, this, ph::error,
                                 ph::bytes_transferred));
}

void on_read_length(error_code ec, size_t xfr) {
    logger << "DEBUG\t" << __FUNCTION__ << "\t" << ec.message() << " " << xfr << std::endl;

    std::size_t length;
    char space;
    if (!ec.failed() &&
        std::istream(&_buffer) >> std::noskipws >> length >> space &&
        space == ' ') //
    {
        if (length <= _buffer.size())
            on_read_message(ec, 0);
        else {
            logger << "Reading " << length << " more to complete message"
                   << std::endl;
            async_read(_reader, _buffer,
                    asio::transfer_exactly(length - _buffer.size()),
                    boost::bind(&Plugin::on_read_message, this,
                        ph::error, ph::bytes_transferred));
        }
    }
}

void on_read_message(error_code ec, size_t xfr) {
    logger << "DEBUG\t" << __FUNCTION__ << "\t" << ec.message() << " " << xfr << std::endl;

    std::istream msg(&_buffer);
    auto         de = FromWireFormat<DiscoveryEvent>(msg);

    if (de.event_type == DiscoveryEvent::DiscoveredPublication ||
        de.event_type == DiscoveryEvent::DiscoveredSubscription)
        logger << "INFO\t"
               << "Catch discovery event:" << de.event_type << ", "
               << de.entity->topic_name << ", " << de.entity->topic_type
               << std::endl;
    else
        logger << "INFO\t"
               << "Catch discovery event:" << de.event_type << std::endl;

    if (!ec)
        do_receive_message();
}

    這假設我們將緩沖區替換為asio::streambuf：

    asio::streambuf   _buffer;

    并且FromWireFormat再次是 Boost 序列化函式的簡單包裝器：

    template <typename Packet>
Packet FromWireFormat(std::istream& is) {
    // length has already been taken off by the read operations
    Packet packet;
    boost::archive::text_iarchive ia(is);
    ia >> packet;
    is.ignore(2, '\n'); // eat newline from archive
    return packet;
}

完整演示

還對一些東西進行了現代化改造并擺脫了boost::async和互斥體以支持鏈，因此我們在套接字上沒有競爭條件：

住在科利魯

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/bind/bind.hpp>
#include <iostream>

#include <boost/archive/text_iarchive.hpp>
#include <boost/archive/text_oarchive.hpp>
#include <boost/serialization/string.hpp>
#include <boost/serialization/map.hpp>
#include <boost/serialization/shared_ptr.hpp>

using boost::system::error_code;
namespace asio = boost::asio;
namespace ph   = asio::placeholders;
using protocol = asio::local::stream_protocol;
using namespace std::chrono_literals;
static std::ostream logger(std::cout.rdbuf());

namespace rodds { namespace dds_discovery {
    struct dds_qos_t {}; // TODO IMPLEMENT
    struct RouteStatus {}; // TODO IMPLEMENT

    template <typename Ar>
    static inline void serialize(Ar&, dds_qos_t&, unsigned) { /* TODO implement */ }
    template <typename Ar>
    static inline void serialize(Ar&, RouteStatus&, unsigned) { /* TODO implement */ }

    struct DDSEntity
    {
        std::string key;
        std::string participant_key;
        std::string topic_name;
        std::string topic_type;
        bool keyless;
        dds_qos_t qos;
        std::map<std::string, RouteStatus> routes;

        // clang-format off
        template <typename Ar> void serialize(Ar& ar, unsigned) {
            ar & key & participant_key
               & topic_name & topic_type & keyless
               & qos & routes;
        }
        // clang-format on
    };

    using dds_entity_t = DDSEntity;

    struct DiscoveryEvent
    {
        enum DiscoveryEventType
        {
            DiscoveredPublication,
            UndiscoveredPublication,
            DiscoveredSubscription,
            UndiscoveredSubscription
        };

        std::shared_ptr<DDSEntity> entity;
        DiscoveryEventType event_type;

        template <typename Ar> void serialize(Ar& ar, unsigned) {
            ar & entity & event_type;
        }
    };

    template <typename Packet>
    std::string ToWireFormat(Packet const& packet) {
        std::ostringstream oss;
        {
            boost::archive::text_oarchive oa(oss);
            oa << packet;
        } // flush and complete archive

        std::string data = std::move(oss).str();
        return std::to_string(data.length())   " "   data;
    }

    template <typename Packet>
    Packet FromWireFormat(std::istream& is) {
        // length has already been taken off by the read operations
        Packet packet;
        boost::archive::text_iarchive ia(is);
        ia >> packet;
        is.ignore(2, '\n'); // eat newline from archive
        return packet;
    }
}} // namespace rodds::dds_discovery
  
using namespace rodds::dds_discovery;

void send_discovery_event(const dds_entity_t /*dp*/, protocol::socket& socket,
                          const DiscoveryEvent& event) {
    logger << "DEBUG\tSend discovery event" << std::endl;
    asio::post(socket.get_executor(), [&socket, event]() {
        auto size = asio::write(socket, asio::buffer(ToWireFormat(event)));
        logger << "DEBUG\tSent discovery event (" << size << ")" << std::endl;
    });
}

class Plugin {
  public:
    Plugin(const dds_entity_t& dp, protocol::socket& rx)
        : _reader(rx)
        , _dp(dp) {
        logger << "INFO\tPlugin initialized" << std::endl;
        do_receive_message();
    }

    void do_receive_message() {
        async_read_until(_reader, _buffer, " ",
                         boost::bind(&Plugin::on_read_length, this, ph::error,
                                     ph::bytes_transferred));
    }

    void on_read_length(error_code ec, size_t xfr) {
        logger << "DEBUG\t" << __FUNCTION__ << "\t" << ec.message() << " " << xfr << std::endl;

        std::size_t length;
        char space;
        if (!ec.failed() &&
            std::istream(&_buffer) >> std::noskipws >> length >> space &&
            space == ' ') //
        {
            if (length <= _buffer.size())
                on_read_message(ec, 0);
            else {
                logger << "Reading " << length << " more to complete message"
                       << std::endl;
                async_read(_reader, _buffer,
                        asio::transfer_exactly(length - _buffer.size()),
                        boost::bind(&Plugin::on_read_message, this,
                            ph::error, ph::bytes_transferred));
            }
        }
    }

    void on_read_message(error_code ec, size_t xfr) {
        logger << "DEBUG\t" << __FUNCTION__ << "\t" << ec.message() << " " << xfr << std::endl;
      
        std::istream msg(&_buffer);
        auto         de = FromWireFormat<DiscoveryEvent>(msg);

        if (de.event_type == DiscoveryEvent::DiscoveredPublication ||
            de.event_type == DiscoveryEvent::DiscoveredSubscription)
            logger << "INFO\t"
                   << "Catch discovery event:" << de.event_type << ", "
                   << de.entity->topic_name << ", " << de.entity->topic_type
                   << std::endl;
        else
            logger << "INFO\t"
                   << "Catch discovery event:" << de.event_type << std::endl;

        if (!ec)
            do_receive_message();
    }

  private:
    protocol::socket& _reader;
    asio::streambuf   _buffer;
    dds_entity_t      _dp;
};

static dds_entity_t dds_create_participant(int, void*, void*) {
    return dds_entity_t{
        "key",
        "participant_key",
        "topic_name",
        "topic_type",
        true,
        dds_qos_t{},
        {
            {"route1", RouteStatus{}},
            {"route2", RouteStatus{}},
            {"route3", RouteStatus{}},
        },
    };
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    // program can create reader for only one dds_topic
    if (argc != 2) {
        logger << "ERROR\tProvide topic name for forwading reader process" << std::endl;
        return 1;
    }
    logger << "INFO\tProvided topic to read: " << argv[1] << std::endl;

    // create domain_participant, reader and writer 
    // sockets to catch rodds::dds_discovery::DiscoveryEvent`s
    logger << "INFO\tGenerate DDS domain participant" << std::endl;
    asio::io_context ioc;

    logger << "INFO\tCreate reader/writer sockets" << std::endl;
    protocol::socket tx(make_strand(ioc)), rx(make_strand(ioc));
    connect_pair(tx, rx);

    // create Plugin instance
    const auto dp = std::make_shared<dds_entity_t>( //
        dds_create_participant(0, NULL, NULL));
    Plugin     plugin(*dp, rx);

    DiscoveryEvent de { dp, DiscoveryEvent::DiscoveredPublication };
    //logger << ToWireFormat(de) << std::endl;
    send_discovery_event(*dp, tx, de);

    de.event_type = DiscoveryEvent::DiscoveredSubscription;
    send_discovery_event(*dp, tx, de);

    auto work = make_work_guard(ioc);
    //rodds::dds_discovery::run_discovery(dp, &tx);
    
    ioc.run_for(1s);

    tx.close();
    work.reset();

    ioc.run();
}

印刷：

INFO    Provided topic to read: tn
INFO    Generate DDS domain participant
INFO    Create reader/writer sockets
INFO    Plugin initialized
DEBUG   Send discovery event
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