面试题：Rust的tokio框架下复杂异步场景的优化

1. 异步任务生命周期管理

使用tokio::spawn: 利用tokio::spawn来创建异步任务处理每个客户端连接。这样可以将每个连接的处理逻辑放在独立的任务中运行，互不干扰。
任务取消: 为每个任务添加取消机制，例如使用CancellationToken（可以自定义一个简单的取消标记），当需要关闭连接或服务时，能够安全地取消任务。

2. 处理资源竞争

Mutex和RwLock: 使用std::sync::Mutex和std::sync::RwLock来保护共享资源。对于读多写少的场景，RwLock更为合适；对于读写都频繁的场景，Mutex可以保证数据一致性。
通道（Channel）: 使用tokio::sync::mpsc通道来在不同任务间传递数据，避免直接共享资源。

3. 负载均衡

基于线程池: 使用tokio内置的线程池，tokio会自动将任务分配到线程池中执行，实现一定程度的负载均衡。
加权轮询: 可以自定义加权轮询算法，根据每个任务处理能力的不同，分配不同权重，更合理地进行负载均衡。

4. 优化网络I/O

零拷贝: 使用支持零拷贝的网络库，如tokio::net::TcpStream，减少数据拷贝次数，提高性能。
缓冲区管理: 合理设置读写缓冲区大小，避免频繁的I/O操作。

关键代码片段

use tokio::net::TcpListener;
use tokio::sync::Mutex;
use std::sync::Arc;

// 模拟共享资源
struct SharedResource {
    data: i32,
}

// 用Arc<Mutex<SharedResource>>保护共享资源
let shared_resource = Arc::new(Mutex::new(SharedResource { data: 0 }));

#[tokio::main]
async fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080").await.unwrap();

    loop {
        let (socket, _) = listener.accept().await.unwrap();
        let shared_resource_clone = shared_resource.clone();

        // 为每个连接创建一个新任务
        tokio::spawn(async move {
            // 处理客户端连接的逻辑
            // 这里简单打印连接信息
            println!("New connection: {:?}", socket);

            // 访问共享资源
            let mut resource = shared_resource_clone.lock().await;
            resource.data += 1;
            println!("Shared resource data: {}", resource.data);
        });
    }
}

// 自定义加权轮询负载均衡
struct WeightedTask {
    weight: u32,
    task: tokio::task::JoinHandle<()>,
}

struct WeightedRoundRobin {
    tasks: Vec<WeightedTask>,
    current_index: usize,
    total_weight: u32,
}

impl WeightedRoundRobin {
    fn new() -> Self {
        WeightedRoundRobin {
            tasks: Vec::new(),
            current_index: 0,
            total_weight: 0,
        }
    }

    fn add_task(&mut self, weight: u32, task: tokio::task::JoinHandle<()>) {
        self.tasks.push(WeightedTask { weight, task });
        self.total_weight += weight;
    }

    async fn next_task(&mut self) -> Option<tokio::task::JoinHandle<()>> {
        let mut remaining_weight = self.total_weight;
        while remaining_weight > 0 {
            let index = self.current_index;
            self.current_index = (self.current_index + 1) % self.tasks.len();
            let task = &self.tasks[index];
            if task.weight < remaining_weight {
                remaining_weight -= task.weight;
            } else {
                return Some(task.task.clone());
            }
        }
        None
    }
}

面试题：Rust的tokio框架下复杂异步场景的优化

知识考点

面试题答案

1. 异步任务生命周期管理

2. 处理资源竞争

3. 负载均衡

4. 优化网络I/O

关键代码片段