GaleWebServer

Linux 下的轻量级 C++ Web 服务器。

1. 并发模型: 使用 线程池 + 非阻塞socket + epoll(ET和LT均实现) + 模拟Proactor事件处理 的并发模型
2. HTTP: 使用 有限状态机 解析HTTP请求报文，支持解析 GET 请求，可以请求服务器 静态文件
3. 日志系统: 实现 同步/异步日志系统 ，记录服务器运行状态和错误信息
4. 定时器: 采用双向链表维护每个连接的可活动时长，epoll_wait 超时驱动，O(1) 调整
5. 压力测试: 经过Webbench压力测试可以实现 3000QPS 的吞吐量

项目结构

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webserver-cpp/
├── main.cpp                # 入口
├── webserver.cpp           # 服务器主逻辑（eventLoop + accept）
├── http_conn.cpp           # HTTP 状态机 + 静态文件 + 响应
├── epoller.cpp             # epoll 封装（wait / add / mod / del）
├── timer.cpp               # 定时器（升序双向链表 + tick）
├── log.cpp                 # 日志系统（同步/异步 + 环形队列）
├── cmdline.cpp             # 命令行解析
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├── include/
│   ├── webserver.h
│   ├── threadpool.h        # 线程池模板（pthread + 条件变量）
│   ├── http_conn.h
│   ├── epoller.h
│   ├── timer.h
│   ├── locker.h            # RAII 锁封装（locker / cond / sem / scope_lock）
│   ├── log.h
│   └── cmdline.h
├── Makefile
├── index.html              # 测试页面
├── test.jpg                # 测试图片
└── PROJECT_GUIDE.md        # 完整开发指南

架构

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main()
  ├── Cmdline:              命令行参数（端口、epoll模式、日志模式）
  └── WebServer:
        ├── Epoller:        epoll 实例，监控所有 fd，ET/LT可选择
        ├── threadpool:     8 个工作线程（模拟 Proactor）
        ├── HttpConn[]:     预分配数组，下标 = fd
        ├── TimerList:      双向链表，管理连接超时
        ├── Log:            单例，同步/异步可选择
        └── eventLoop():
              epoll_wait            返回就绪 fd
              → accept / read_once （模拟Proactor，主线程代理 I/O）
              → pool.append        （交给工作线程）
              → process()           解析 HTTP + 返回响应

性能

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测试环境:

• 总参数：线程池线程个数8个，最多同时打开65535个文件描述符，命令为:

$ ulimit -n 65535
$ ./server -p 8080 -l 1

• 测试工具：
  • Webbench 1.5：并发数1000，持续时间5s，命令为:webbench -c 1000 -t 5 http://localhost:8080/
  • wrk：并发数10000，线程数4个，持续时间5s，命令为:wrk -c 10000 -t 4 -d 5s http://localhost:8080/
• 测试机器：
  • WSL2 on Windows 11
  • Ubuntu 25.10 裸Linux

• WSL2参数

• 裸 Linux 参数

• 测试结果：

• WSL2 + 小文件 + Webbench，QPS=2000，失败率0%

  

• WSL2 + 小文件 + wrk，QPS=1600，失败率0%

  

• 裸 Linux + 小文件 + Webbench，QPS=17800，失败率12%

  

• 裸 Linux + 小文件 + wrk，QPS=16100，失败率0%

  

• 测试结论：

在小文件传输的情况下，在WSL2上QPS可以达到2000，在裸Linux上可以达到17000。

因此可以说，当前的服务器在Linux下可以实现在上万并发连接的情况下达到上万QPS。

注：由于Webbench自身问题，连接数最多只能设置为4000左右，因此这里选定1000为标准进行测试。上万连接使用wrk进行测试。

构建 & 运行

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# 编译
make

# 运行（同步日志）
./server -p 8080 -l 0

# 运行（异步日志，高并发推荐）
./server -p 8080 -l 1

# 关闭日志
./server -p 8080 -c 1

浏览器访问 http://localhost:8080/，看到页面即启动成功。

核心设计

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模拟 Proactor

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主线程代理所有 I/O，工作线程只处理已读好的数据。

Linux 的异步 I/O 对 socket 支持很差，用主线程同步 I/O 模拟异步——工作线程拿到 HttpConn 时 m_read_buf 已有数据，直接解析即可。

epoll + 非阻塞 I/O

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HTTP 状态机

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PARSE_REQUESTLINE → PARSE_HEADER → PARSE_BODY → GET_REQUEST

TCP 是字节流，一次 recv 可能只收到半个请求。状态机按 \r\n 逐行取、分阶段解析，数据不全就返回 NO_REQUEST 等下一轮。

线程池

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定时器

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升序双向链表。所有连接超时时长相同，最近活跃的在尾部，最久未活跃的在头部。新连接 O(1) 挂尾，活跃连接 O(1) 移到尾。用 epoll_wait(timeout) 驱动 tick，不用信号。

日志系统

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单例 + 同步/异步可切换。Hansen/Mesa 管程语义：wait 原子释放锁并阻塞，signal 唤醒等待者——你在线程池和日志中都用到了。

同步: 业务线程 → fputs → fflush（每行刷盘，可靠但慢）
异步: 业务线程 → strdup → 环形队列 → signal → 返回（不等磁盘）
                  后台线程: wait 醒来 → 批量写盘 → free

技术文章

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链接指向博客对应文章，陆续更新中。

许可

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MIT License