网站架构包含哪几个部分,肇庆建网站服务,前端为啥不用wordpress,公司注册资金需要实际缴纳吗Linux网络编程—— IO多路复用 1. I/O 多路复用#xff08;I/O多路转接#xff09;1.1 常见的几种I/O模型 2. select3. poll4. epoll :star: 1. I/O 多路复用#xff08;I/O多路转接#xff09; I/O 多路复用 使得程序能 同时监听 多个文件描述符#xff0c;能够提高程序的… Linux网络编程—— IO多路复用 1. I/O 多路复用I/O多路转接1.1 常见的几种I/O模型 2. select3. poll4. epoll :star: 1. I/O 多路复用I/O多路转接 I/O 多路复用 使得程序能 同时监听 多个文件描述符能够提高程序的性能Linux 下实现 I/O 多路复用 的 系统调用主要有 select、poll 和 epoll。 传统 I/O 输入/输出 是相对于 内存 而言的 输入文件 -- 内存输出内存 -- 文件 socket通信 中每个 socket 的 文件描述符fd 对应于内核中的一块缓冲区读缓冲区写缓冲区。这里的I/O则是对 缓冲区 的操作。 1.1 常见的几种I/O模型
1阻塞等待
BIO 模型 (Block IO)
2非阻塞忙轮询 NIO 模型 (No-Block IO)
3IO多路转接技术
第一种select / poll 第二种epoll
2. select
主旨思想
首先要构造一个关于 文件描述符的 列表将要 监听的 文件描述符 添加 到该列表中。调用一个 系统函数监听 该列表中的文件描述符直到这些描述符中的一个或者多个进行 I/O操作 时该函数才返回。 a. 这个函数是 阻塞 b. 函数对文件描述符的检测的操作是 由 内核 完成的在返回时它会告诉进程有 多少哪些描述符 要进行 I/O操作。
// sizeof(fd_set) 128(字节) (1024位 标志位)
#include sys/time.h
#include sys/types.h
#include unistd.h
#include sys/select.h// 只需一次调用
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);- 参数- nfds : 委托内核检测的最大文件描述符的值 1- readfds : 要检测的文件描述符的读的集合委托内核检测哪些文件描述符的读的属性- 一般检测读操作- 对应的是对方发送过来的数据因为读是被动的接收数据检测的就是读缓冲区- 是一个传入传出参数- writefds : 要检测的文件描述符的写的集合委托内核检测哪些文件描述符的写的属性- 委托内核检测写缓冲区是不是还可以写数据不满的就可以写- exceptfds : 检测发生异常的文件描述符的集合一般不会用到- timeout : 设置的超时时间struct timeval {long tv_sec; /* seconds */long tv_usec; /* microseconds */};- NULL : 永久阻塞直到检测到了文件描述符有变化- tv_sec 0 tv_usec 0 不阻塞- tv_sec 0 tv_usec 0 阻塞对应的时间- 返回值 :- -1 : 失败- 0 (n) : 检测的集合中有n个文件描述符发生了变化// 将参数文件描述符fd 对应的标志位 设置为0
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);// 判断fd对应的标志位是0还是1 返回值 fd对应的标志位的值0返回0 1返回1
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);// 将参数文件描述符fd 对应的标志位设置为1
void FD_SET(int fd, fd_set *set);// fd_set一共有1024 bit, 全部初始化为0
void FD_ZERO(fd_set *set);select() 工作过程分析
编写服务端程序 select.c
#include stdio.h
#include arpa/inet.h
#include unistd.h
#include stdlib.h
#include string.h
#include sys/select.hint main() {// 1. 创建socketint lfd socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_port htons(9999);saddr.sin_family AF_INET;saddr.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;// 2. 绑定bind(lfd, (struct sockaddr *)saddr, sizeof(saddr));// 3. 监听listen(lfd, 8);// 创建一个fd_set的集合存放的是需要检测的文件描述符fd_set rdset, tmp;FD_ZERO(rdset);FD_SET(lfd, rdset);int maxfd lfd;while(1) {tmp rdset;// 调用select系统函数让内核帮检测哪些文件描述符有数据int ret select(maxfd 1, tmp, NULL, NULL, NULL);if(ret -1) {perror(select);exit(-1);} else if(ret 0) {continue;} else if(ret 0) {// 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变if(FD_ISSET(lfd, tmp)) {// 表示有新的客户端连接进来了struct sockaddr_in cliaddr;int len sizeof(cliaddr);int cfd accept(lfd, (struct sockaddr *)cliaddr, len);// 将新的文件描述符加入到集合中FD_SET(cfd, rdset);// 更新最大的文件描述符maxfd maxfd cfd ? maxfd : cfd;}for(int i lfd 1; i maxfd; i) {if(FD_ISSET(i, tmp)) {// 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据char buf[1024] {0};int len read(i, buf, sizeof(buf));if(len -1) {perror(read);exit(-1);} else if(len 0) {printf(client closed...\n);close(i);FD_CLR(i, rdset);} else if(len 0) {printf(read buf %s\n, buf);write(i, buf, strlen(buf) 1);}}}}}close(lfd);return 0;
}客户端 client.c
#include stdio.h
#include arpa/inet.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.hint main() {// 创建socketint fd socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd -1) {perror(socket);return -1;}struct sockaddr_in seraddr;inet_pton(AF_INET, 127.0.0.1, seraddr.sin_addr.s_addr);seraddr.sin_family AF_INET;seraddr.sin_port htons(9999);// 连接服务器int ret connect(fd, (struct sockaddr *)seraddr, sizeof(seraddr));if(ret -1){perror(connect);return -1;}int num 0;while(1) {char sendBuf[1024] {0};sprintf(sendBuf, send data %d, num); // 格式化write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) 1);// 接收int len read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));if(len -1) {perror(read);return -1;}else if(len 0) {printf(read buf %s\n, sendBuf);} else {printf(服务器已经断开连接...\n);break;}sleep(1);// usleep(1000);}close(fd);return 0;
}运行结果 不使用多进程或多线程实现了多客户端的连接。
select() 多路复用
select() 的缺点
3. poll
#include poll.hstruct pollfd {int fd; /* 委托内核检测的文件描述符 */short events; /* 委托内核检测文件描述符的什么事件 */short revents; /* 文件描述符实际发生的事件 */
};struct pollfd myfd;
myfd.fd 5;
myfd.events POLLIN | POLLOUT;int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);- 参数- fds : 是一个struct pollfd 结构体数组这是一个需要检测的文件描述符的集合- nfds : 这个是第一个参数数组中最后一个有效元素的下标 1- timeout : 阻塞时长0 : 不阻塞-1 : 阻塞当检测到需要检测的文件描述符有变化解除阻塞0 : 阻塞的时长- 返回值-1 : 失败0n : 成功,n表示检测到集合中有n个文件描述符发生变化4. epoll ⭐️ 面试90%会问 #include sys/epoll.h// 创建一个新的epoll实例。在内核中创建了一个数据这个数据中有两个比较重要的数据一个是需要检
// 测的文件描述符的信息红黑树还有一个是就绪列表存放检测到数据发送改变的文件描述符信息双向链表。
int epoll_create(int size);- 参数size : 目前没有意义了。随便写一个数必须大于0- 返回值-1 : 失败 0 : 文件描述符操作epoll实例的typedef union epoll_data {void *ptr;int fd;uint32_t u32;uint64_t u64;
} epoll_data_t;struct epoll_event {uint32_t events; /* Epoll events */epoll_data_t data; /* User data variable */
};常见的Epoll检测事件- EPOLLIN- EPOLLOUT- EPOLLERR// 对epoll实例进行管理添加文件描述符信息删除信息修改信息
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);- 参数- epfd : epoll实例对应的文件描述符- op : 要进行什么操作EPOLL_CTL_ADD: 添加EPOLL_CTL_MOD: 修改EPOLL_CTL_DEL: 删除- fd : 要检测的文件描述符- event : 检测文件描述符什么事情// 检测函数
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int
timeout);- 参数- epfd : epoll实例对应的文件描述符- events : 传出参数保存了发送了变化的文件描述符的信息- maxevents : 第二个参数结构体数组的大小- timeout : 阻塞时间- 0 : 不阻塞- -1 : 阻塞直到检测到fd数据发生变化解除阻塞- 0 : 阻塞的时长毫秒- 返回值- 成功返回发送变化的文件描述符的个数 0- 失败 -1epoll() 多路复用
Epoll 的工作模式
LT 模式 水平触发 假设委托 内核 检测读事件 - 检测 fd 的读缓冲区 读缓冲区有数据 - epoll 检测到了会给用户通知 a. 用户不读数据数据一直在缓冲区epoll 会 一直通知 b. 用户只读了一部分数据epoll 会通知 c. 缓冲区的数据读完了不通知 LTlevel - triggered是 缺省的工作方式并且同时支持 block 和 no-block socket。在这种做法中内核 告诉你一个文件描述符 是否就绪 了然后你可以对这个 就绪的 fd 进行 IO 操作。如果你不作任何操作内核还是会继续通知你的。 ET 模式边沿触发 假设委托 内核 检测读事件 - 检测 fd 的读缓冲区 读缓冲区有数据 - epoll 检测到了会给用户通知 a. 用户不读数据数据一致在缓冲区中epoll 下次检测的时候就不通知了 b. 用户只读了一部分数据epoll 不通知 c. 缓冲区的数据读完了不通知 ETedge - triggered是 高速工作方式只支持 no-block socket。在这种模式下当描述符从 未就绪 变为 就绪 时内核通过 epoll 告诉你。 然后它会假设你知道文件描述符已经就绪并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知直到你 做了某些操作 导致 那个文件描述符 不再为就绪状态 了。但是请注意如果一直不对这个 fd 作 IO 操作从而导致它再次变成未就绪内核不会发送更多的通知only once。 ET 模式在很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数因此 效率要比 LT 模式高。epoll 工作在 ET 模式的时候必须使用非阻塞套接口以 避免 由于一个文件句柄的 阻塞读 / 阻塞写 操作把处理多个文件描述符的任务 饿死。 struct epoll_event {uint32_t events; /* Epoll events */epoll_data_t data; /* User data variable */
};常见的Epoll检测事件- EPOLLIN- EPOLLOUT- EPOLLERR- EPOLLET注仅供学习参考如有不足欢迎指正
