tunm-proto 0.1.1

a binary proto like json

tunm_proto

simple binary proto 一种简单的二进制数据协议

支持的数据类型

基本支持的类型 "u8", "i8", "u16", "i16", "u32", "i32", "u64", "i64", "varint", "float", "string", "raw", "array", "map"

各种数值类型格式说明

• u8/i8 用一个字节进行写入
• u16/i16/u32/i32/u64/i64 分别对应大小的数据写入, 小端模式
• float 精度只有3位小数, 当成*1000的u32处理
• double 精度只有6位小数, 当成*1000000的u64数据
• varint 可变长的整型数据

如果是正数则*2, 如果是负数则-(x + 1) * 2, 相当于0->0, -1->1, 1->2,-2->3,2->4来做处理, 因为是小子节的数比较多, 每bit里的第一位则表示是否是最后一位, 如果10000001, 则表示还要继续往下读如果是00000001则表示这是最后一位

• str 字符串类型, 则先用varint表示str的长度, 然后再写入str的值
• str_idx 字符串索引值, 在str的arr表中的第几位, 重复的str则在同一个位置, 用varint表示
• array 数组类型, 先用varint表示array的长度, 然后再写入各个value的数值
• map map类型, 先用varint表示map的长度, 然后先写入key, 再写入value, 依次循环到结束

为什么我们需要二进制协议

下图是文本格式JSON与tunm的对比

类型	可读	可编辑	编码速度	解码速度	数据大小	预定义
JSON	✓	✓	慢	慢	大	否
tunm	x	x	快	快	小	否
protobuf	x	x	快	快	小	是

在高性能的场景下, 或者需要流量传输比较敏感的地方, 通常会选择二进制来代替文本协议来做为通讯的, 如RPC, REST, 游戏等情况。 相对于google protobuf, 它需要比较完善的预定义过程, 就比如客户端版本1, 服务端版本2, 就有比较大的可能造成不兼容, 对需求经常变化的就会比较难与同步。 tunm相对于JSON, 若第一版是

{
    "name": "tunm", "version": 1
}

此时第二版需要加入用户的id, 就可以很方便的变成

{
    "name": "tunm", "version": 2, "id": 1
}

而对客户端1来说, 只是多一个id的字段, 不会有任何的破坏, 做到版本升级而无影响

数据使用, 以Rust为例

extern crate tunm_proto as tunm;
use tunm::{Value, Buffer};

mod test_data;
use std::collections::{HashMap};

fn main()
{
    println!("welcome to tickdream rust protocol");

    let mut hash_value = HashMap::<Value, Value>::new();
    hash_value.insert(Value::Str("name".to_string()), Value::Str("tunm_proto".to_string()));
    hash_value.insert(Value::Str("tunm_proto".to_string()), Value::U16(1 as u16));

    {
        let mut buffer = Buffer::new();
        tunm::encode_proto(&mut buffer, &"cmd_test_op".to_string(), vec![Value::Map(hash_value.clone())]).unwrap();
        let just_str = "
        [\"cmd_test_op\", [\"tunm_proto\", {\"name\": \"tunm_proto\", \"tunm_proto\": 1}]]
        ";
        println!("just json len = {}", just_str.len());
        println!("buffer len == {}", buffer.data_len());
        // just read field
        let read = tunm::decode_proto(&mut buffer).unwrap();
        match read {
            (name, val) => {
                assert_eq!(name, "cmd_test_op".to_string());
                assert_eq!(val[0], Value::Map(hash_value));
                assert_eq!(val.len(), 1);
            }
        }
    }
}

格式说明

数据协议分为三部分(协议名称, 字符串索引区, 数据区(默认为数组)) 如数据协议名为cmd_test_op, 数据为["tunm_proto", {"name": "tunm_proto", "tunm_proto": 1}]

1. 那么数据将先压缩协议名cmd_test_op, 将先写下可变长度(varint)值为11占用1字节, 然后再写入cmd_test_op的utf8的字节数
2. 接下来准备写入字符串索引区, 索引数据用到的字符串为["tunm_proto", "name"]两个字符串, 即将写入可变长度(varint)值为2占用一字节, 然后分别写入字符串tunm_proto和name两个字符串, 这样子字符串相接近有利于压缩, 且如果有相同的字符串可以更好的进行复用
3. 接下来准备写入数据区, 首先判断为一个数组, 写入类型u8(TYPE_ARR=16), 写入数组长度varint(2), 准备开始写第一个数据, 字符串tunm_proto, 已转成id, 则写入类型u8(TYPE_STR_IDX=14), 查索引号0, 则写入varint(0), 第一个字段写入完毕, 接下来第二个字段是一个map数据, 写入map长度varint(2), 然后进行遍历得到key值为name, 则写入写入类型u8(TYPE_STR_IDX=14),查索引号1, 则写入varint(1), 然后开始写name对应的值tunm_proto, 写入TYPE_STR_IDX类型的0值, 则这组key写入完毕, 依此类推写入第二组数据

测试打印的结果 用完整的level-full4.json

原始的JSON长度 = 2.2M
解析JSON用时 = Ok(1.520187s)
用tunm_proto压缩test_level4_json的长度 = 370k
压缩JSON耗时 = Ok(31.842ms)
name = cmd_level4_full
解析buffer耗时 = Ok(22.642ms)

解析速度约为JSON的68倍, 符合预期, 大小为明文的0.16倍, 符合压缩比