使用Boost.asio与Boost.beast基于协程连接ws

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• 前言
• 准备工作
• 实现
  • 初始化io_context并监听信号
  • 启动连接ws的线程并启动io_context
  • 建立tcp链接（以下步骤皆位于ws函数中）
  • ws握手
  • 传输数据
  • 效果
• 总结

前言

本文主要介绍一个使用Boost.asio和Boost.beast基于协程连接Websocket(ws)的方法。其中C++版本为20，Boost版本为1.82。

准备工作

首先需要构造一个最基本的ws服务器用于测试。

本文使用nodejs构造了一个简单的ws服务器，基于ws库。

const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on('connection', function connection(ws) {
  console.log('New client connected')
  ws.on('message', function incoming(message) {
    console.log('received: %s', message);
    ws.send(message);
  });
});

console.log('WebSocket server is running on port 8080');

实现

初始化io_context并监听信号

boost::asio::io_context io_context;
boost::asio::signal_set signals(io_context, SIGINT, SIGTERM);
signals.async_wait([&](auto, auto){ io_context.stop(); });

启动连接ws的线程并启动io_context

boost::asio::co_spawn(io_context, ws, boost::asio::detached);
io_context.run();

其中ws的签名为boost::asio::awaitable<void> ws()

建立tcp链接（以下步骤皆位于ws函数中）

这一步可以分为两个步骤，解析dns以及建立tcp链接。

auto executor = co_await boost::asio::this_coro::executor;
boost::asio::ip::tcp::socket socket(executor);
boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(executor);

// 如果不使用dns解析，也可以直接使用以下直接代替
// boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 8080)
auto point = co_await resolver.async_resolve("localhost", "8080", boost::asio::use_awaitable);

co_await socket.async_connect(
  point->endpoint(), 
  boost::asio::use_awaitable);

ws握手

先使用boost::beast::websocket::stream<boost::asio::ip::tcp::socket&>包装，然后进行握手。

boost::beast::websocket::stream<boost::asio::ip::tcp::socket&> ws(socket);
co_await ws.async_handshake("127.0.0.1", "/", boost::asio::use_awaitable);

握手过程中发送的信息类似于

GET / HTTP/1.1
Host: www.example.com
Upgrade: websocket
Connection: upgrade
Sec-WebSocket-Key: 2pGeTR0DsE4dfZs2pH+8MA==
Sec-WebSocket-Version: 13
User-Agent: Boost.Beast/216

传输数据

boost::asio::steady_timer timer(executor);
for (;;) {
  co_await ws.async_write(boost::asio::buffer("hello"), boost::asio::use_awaitable);
  std::cout << "send: hello" << std::endl;
  
  boost::beast::flat_buffer buffer;
  co_await ws.async_read(buffer, boost::asio::use_awaitable);
  std::cout << boost::format("recv: %s") % std::string((char *)buffer.data().data(), buffer.data().size()) << std::endl;
  
  timer.expires_after(std::chrono::seconds(1));
  co_await timer.async_wait(boost::asio::use_awaitable);
}

效果

总结

有了协程之后，boost感觉好用多了