如何创建可以在 Rust 多线程服务器中使用的结构？

Posted 2023-02-26

【中文标题】如何创建可以在 Rust 多线程服务器中使用的结构？

【英文标题】：How do I create a structure that can be used in a Rust multithreaded server?

【发布时间】：2016-11-03 07:01:48

【问题描述】：

我想实现一个简单的服务器，供我项目的 3 个不同模块使用。 这些模块会将数据发送到服务器，服务器会将其保存到文件中，并在这些模块完成工作时合并这些信息。 所有这些信息都有一个时间戳（一个浮点数）和一个标签（一个浮点数或一个字符串）。

这是我保存这些信息的数据结构：

pub struct Data 
    file_name: String,
    logs: Vec<(f32, String)>,
    measures: Vec<(f32, f32)>,
    statements: Vec<(f32, String)>,

我使用socket与服务器交互。

我还使用 Arc 来实现 Data 结构并使其可被每个模块共享。 所以，当我处理客户端时，我会验证模块发送的消息是否正确，如果是，我会调用一个新函数来处理并将消息保存在良好的数据结构字段（logs、measures 或statements)。

// Current ip address
let ip_addr: &str = &format!(":",
                             &ip,
                             port);

// Bind the current IP address
let listener = match TcpListener::bind(ip_addr) 
    Ok(listener) => listener,
    Err(error) => panic!("Canno't bind , due to error ",
                         ip_addr,
                         error),
;

let global_data_struct = Data::new(DEFAULT_FILE.to_string());
let global_data_struct_shared = Arc::new(global_data_struct);

// Get and process streams
for stream in listener.incoming() 
    let mut global_data_struct_shared_clone = global_data_struct_shared.clone();
    thread::spawn(move || 
        // Borrow stream
        let stream = stream;
        match stream 
            // Get the stream value
            Ok(mut stream_v) => 
                let current_ip = stream_v.peer_addr().unwrap().ip();
                let current_port = stream_v.peer_addr().unwrap().port();
                println!("Connected with peer :", current_ip, current_port);
                // PROBLEM IN handle_client!
                // A get_mut from global_data_struct_shared_clone
                // returns to me None, not a value - so I
                // can't access to global_data_struct_shared_clone
                // fields :'(
                handle_client(&mut stream_v, &mut global_data_struct_shared_clone);
            ,
            Err(_) => error!("Canno't decode stream"),
        
    );


// Stop listening
drop(listener);

我在获取handle_client 中的可变引用以处理global_data_struct_shared_clone 中的字段时遇到了一些问题，因为Arc::get_mut(global_data_struct_shared_clone) 返回给我None - 由于每个传入请求的global_data_struct_shared.clone()。

有人可以帮我正确管理这 3 个模块之间的结构吗？

【问题讨论】：

您尝试过使用Arc<Mutex<...>> 吗？

不，因为我认为使用Mutex 会遇到问题，特别是因为我的任何模块都不会访问模块已经存在的字段。每个模块在Data 中都有自己的字段 - 所以将Mutex 给Arc 将无用地阻止我的结构，对吧...？

它只在处理时阻塞，但你可以用更精细的方式完美地做到这一点:)

好的，我会试试的，谢谢 :-) 如果可行，我会发布解决方案。

好的，我尝试将Mutex 与Arc 一起使用，它似乎有效！下一级：粒度...再次非常感谢 ;-)

【参考方案1】：

Rust 的见解是，内存安全是通过强制执行 Aliasing XOR Mutability 来实现的。

执行这一单一原则可以防止所有类别的错误：指针/迭代器失效（这是目标）以及数据竞争。

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Rust 将尽可能在编译时强制执行这一原则；但是，如果用户使用专用类型/方法选择加入，它也可以在运行时强制执行。

Arc::get_mut就是这样一种方法。 Arc（原子引用计数指针）专门用于在多个所有者之间共享引用，这意味着别名，因此默认情况下不允许可变性； Arc::get_mut 将执行运行时检查：如果指针实际上不是别名（计数为 1），则它允许可变性。

但是，正如您所意识到的，这不适合您的情况，因为 Arc 在那个时间点是别名。

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所以你需要转向其他类型。

最简单的解决方案是Arc<Mutex<...>>，Arc 允许共享，Mutex 允许受控可变性，您可以与Mutex 强制执行的运行时受控可变性一起共享。

这是粗粒度的，但可能就足够了。

更复杂的方法可以使用RwLock（读写锁），更细粒度的Mutex甚至原子；但我建议从一个 Mutex 开始，看看效果如何，你必须先走路再跑。