unix network programming(3rd)Vol.1 [第6~12章]《读书笔记系列》

第6章 i/o 复用 select和poll函数（重点）

应用场合：

当客户同时处理多个描述符（通常是交互式输入和网络套接字）时，必须使用I/O复用
一个客户同时处理多个套接字（select，poll,epoll，kqueue ）详见16.5节
如果一个服务器既要处理 TCP，又要处理UDP，详见6.8节
即使当服务器 (listen ,accept)，又当客户端（connect）详见8.15节
如果一个服务器要处理多个服务，或者多个协议，详见13.5节 inetd守护进程

IO模型

阻赛IO
非阻赛IO
IO复用（select poll）
信号驱动式IO (SIGIO)
异步IO (POSIX的aio_ 系列函数)

5种IO模型的比较：
前4种是同步IO，最后一种是异步IO，因为IO操作（recvfrom）将阻赛进程。只有异步IO模型与POSIX定义的异步IO模型相匹配。

同步IO在数据从内核复制到调用者的缓冲区期间，进程阻塞于recvfrom()调用。

6.3 select函数（使用最多的函数）
该函数允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并只在有一个或者多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒它。

比如共有10个要轮训的描述符
｛1，3，9，10｝的描述符准备好读
｛2，8｝的描述符准备好写
｛4，5，6，7｝的描述符有异常条件处理（TIMEOUT ,select 时间到了。。等）

select最大描述符数的修改

4.4 BSD 在<sys/type.h>
#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE  256
#endif

如果想提高轮询用户数量，修改FD_SETSIZE 这个值后，必须重新编译内核。（否则无法生效！）

6.6 shutdown()函数
通常终止网络连接的方式是调用close().不过close()有两个限制，却可以使用shutdown()来避免
1)close 把描述符的引用计数-1,仅在该计数变为0时才关闭socket(详见4.8节 )，
使用shutdown可以不管引用计数就激发TCP的正常连接终止序列( 详见图2-5 由FIN开始的4个分节)
2)close终止读和写两个方向的数据传送。
既然TCP连接是双全工，我们就有这种场景（即发送完毕，我还需要接收一些数据）

    include <sys/socket.h>
    int shutdown(int sockfd, int howto);//return 0:ok,  -1:failed
 
    参数：howto
    SHUT_RD 读关闭
    SHUT_WR 写关闭
    SHUT_RDWR 读关闭，写关闭

6.7 str_cli 函数修订版
//code

其中select 之后，有检查FD_ISSET(读fd)，FD_ISSET(写fd) 如果缓冲中有数据就做相应操作

可以在发送完数据之后（写数据到了 EOF），可以关闭写socket,

    if( FD_ISSET( fileno(fp), &rset)  )// 发送缓冲 是否已经发送完毕
    {
       if(  (n= Read(fileno(fp), buf,MAXLINE ))  == 0 ) //本地的数据是否已经读完了,读到EOF
       stdineof = 1;//falg 当文件读完，遇到EOF 就修改flag
       Shutdown(sockfd, SHUT_WR);  //关闭写socket , TCP发送FIN 
       FD_CLR(fileno(fp), &rset);   //reset
       continue;
    }
    Writen(sockfd,n);  //发送最后一次数据

为什么要尽早关闭socket？
因为FD_SIZE 有限，所以业务做完了，能早点关闭就早点关闭。

当然如果写失败（服务器crash，网络连接失败，超时）、读失败（网络连接失败，超时）也会得到相应返回值

6.8 TCP echo服务器程序（用select函数）
6.9 pselect 函数

pselect函数是由POSIX发明

    include <sys/select.h>
    include <signal.h>
    include <time.h>
    int pselect(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);
    //return：返回就绪描述符的数量，若超时则为0，若出错则为-1

把时间精确度从select 的timeval微妙增加到timespec 纳秒级，
并采用一个指向信号集的指针作为他的一个新参数。当有信号需要捕获时，该参数能让我们避免竞争条件，详见20.5

6.10 poll函数

    inclue <poll.h>
    int poll(struct pollfd * fdArray, unsigned long nfds, int timeout);//return：返回就绪描述符的数量，若超时则为0，若出错则为-1

出自SystemV的poll的函数提供类似遇select的功能，不过能够为流设备提供额外的信息。

POSIX对select和poll都有需要，不过select使用更频繁。

6.11 TCP echo服务器程序（用poll函数）

第7章套接字选项（重点）

分为两大基本类型：
1.启用或者禁用某个特性的二元选项（称为标志选项）
2.取得并返回我们可以设置或检查的特定值的选项（称为值选项）

    include <sys/socket.h>
    int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void* optval, socklen_t * optlen);
    int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const  void* optval, socklen_t * optlen);
    //return： 成功返回0， 出错返回-1

图7-1  套接字层和IP层的套接字选项汇总   后续添加！！！

7.11

POSIX规定fcntl()是操作fd首选的
//file control 可执行各种描述符控制操作

    include <fcntl.h>
    int fcntl(int fd, int cmd,.../*int arg*/);//return：成功 取决遇cmd, 失败返回-1

fcntl函数提供了遇网络编程相关的如下特性：

非阻塞式I/O。通过使用F_SETFL 命令设置O_NONBLOCK 文件状态标志，我们可以把一个socket设置为非阻塞。（第16章详细描述非阻塞IO）
信号驱动式I/O。通过使用F_SETFL 命令设置O_ASYNC 文件状态标志，我们可以把一个socket设置成一旦其状态发生变化，内核就产生一个SIGIO信号。（详见第25章）
F_SETOWN 命令允许我们指定用于接收SIGIO和SIGURG信号的套接字宿主（进程ID 或者进程组ID）。

socket进程组ID ，存放在socket 结构的so_pgid成员（TCPv2 page438）

ioctl()//第17章讨论

sysctl()//获取路由列表

第8章基本UDP套接字编程

UDP 缺乏流量控制

第9章基本STCP套接字编程

第10章 STCP client/server程序例子

第11章名字与地址转换

11.2 DNS (Domian Name system)
11.3 gethostbyname()函数 (仅支持IPV4)
11.4 gethostbyaddr()函数 (仅支持IPV4)

#include <netdb.h>
extern int h_errno;

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

#include <sys/socket.h>       /* for AF_INET */
struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,
                              socklen_t len, int type);

struct hostent {
    char  *h_name;            /* official name of host */
    char **h_aliases;         /* alias list */
    int    h_addrtype;        /* host address type */
    int    h_length;          /* length of address */
    char **h_addr_list;       /* list of addresses */
}
#define h_addr h_addr_list[0] /* for backward compatibility */

gethostbyname 、gethostbyaddr 这2个旧的API

函数不可重入（函数中有static 变量)
若网络延迟，阻塞，不通，则会阻塞（主进程假死所以要用新的API）
11.19中的gethostbyname_r()、gethostbyaddr_r() 可重入
11.20中的gethostbyname2() 支持IPV6

建议用新接口，参考man page

**The gethostbyname*() and gethostbyaddr*() functions are obsolete（废除了）. Applications should use getaddrinfo(3) and getnameinfo(3) instead. **

对于那些事可重入，那些是race的参考
http://man7.org/linux/man-pages/man3/gethostbyname.3.html
http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/gethostbyname.html

11.5 getservbyname(), getservbyport()函数
11.6 getaddrinfo函数(支持IPV6)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>

int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
                const struct addrinfo *hints,
                struct addrinfo **res);

void freeaddrinfo(struct addrinfo *res);

const char *gai_strerror(int errcode);//return 指向错误描述消息字符串的指针

11.7 gai_strerror()
11.8 freeaddrinfo()

由getaddrinfo返回的所有存储空间都是动态获取的（比如来自malloc调用），包括addrinfo结构、ai_addr结构和ai_cononname字符串。
这些存储空间都由freeaddrinfo 返还给系统。

要添加图片
图11-8 getaddrinfo 函数及其行为和结果汇总

以下是自己作者实现的一些函数，因为某些特定原因，具体看书上介绍

11.11 host_serv()函数
11.12 tcp_connect()函数
11.13 tcp_listen()函数
11.14 udp_client()函数
11.15 udp_connect()函数
11.16 udp_server()函数
11.17 getnameinfo 函数（重点）
getnameinfo()是getaddrinfo()的互补函数，以一个套接字地址为参数，返回描述其中的主机的一个字符串和描述其中服务的另一个字符串。

以协议无关的方式提供这些信息，调用者不必关心存放在套接字地址结构中的协议地址类型。

    include<netdb.h>
    int getnameinfo(const struct sockaddr *sockaddr, socklen_t addrlen, 
                char *host, socklent_t hostlen,
                char *serv, socklen_t servlen, int flags);

11.18 可重入函数（重点）
函数中有static 变量,导致函数不可重入, 参考reentrant
11.19 gethostbyname_r()、gethostbyaddr_r() 可重入函数版本
11.20.2 gethostbyname2 函数（对比gethostbyname（）支持IPV6

    include <sys/socket.h>
    include <netdb.h>
    struct hostent * gethostbyname2(const char* name, int af);

posted @ 2015-08-18 23:30 scott_h 阅读(256) 评论(0) 编辑收藏举报

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scott_h

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第9章 基本STCP套接字编程

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第11章 名字与地址转换

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第11章名字与地址转换