TCP网络编程模型

　　TCP网络编程有三个例子最值得学习研究，分别是echo、chat、proxy。

　　echo的作用：熟悉服务端被动接受新连接、收发数据、被动处理连接断开。每个连接是独立服务的，连接之间没有关联。在消息内容方面echo有一些变种：比如做成一问一答得方式，收到的请求和发送响应的内容不一样，这时候要考虑打包与拆包格式的设计，进一步还可以写成简单的HTTP服务。

　　chat的作用：连接之间的数据有交流，从a收到的数据要发给b。这样对连接管理提出了更高的要求：如何用一个程序同时处理多个连接？fork()-per-connection似乎是不行的。如何防止串话？b有可能随时断开连接，而新建立的连接c可能恰好复用了b的文件描述符，那么a会不会错误地把消息发给c？

　　proxy的作用：连接的管理更加复杂：既要被动接受连接，也要主动发起连接；既要主动关闭连接，也要被动关闭连接。还要考虑两边速度不匹配。

　　这三个例子功能简单，突出了TCP网络编程中的重点问题，挨着做一遍基本就能到基础层次。chat例子如腾讯的qq，今天发现一个很好的范强软件lantern，就是proxy的应用。另外推荐两个学习socketAPI的神器：IPython、netcat。IDE用CLion，不要太好用。

 

　　依个人水平，目前把Linux服务端编程模型分为三个层次：

　　第一层次——简单的多进程、多线程、线程池。缺点：一个线程阻塞一个IO操作，耗资源

　　第二层次——多路IO复用。特点：阻塞IO，把accept()、read()等的阻塞放在select()/poll()/epoll_wait()上

　　第三层次——reactor proactor模型。优势：高性能、高并发

注：服务器程序一般不会频繁地启动和终止线程。甚至create_thread只在程序启动时调用，在服务运行期间是不调用的。

参考：https://www.zhihu.com/question/21516827

http://blog.csdn.net/caiwenfeng_for_23/article/details/8458299

 

 一、TCP服务端多线程模型：

void *worker(void *arg)
{
    int client = *((int *)arg);
    while (read(client) > 0)
    {
        write(client);
    }
    close(client);
}

int main()
{
    socket();
    bind();
    listen();
    while (1)
    {
        int client = accept();
        if (client > 0)
        {
            pthread_t pt;
            pthread_create(&pt, NULL, worker, &client);　　//one thread per connect. bad model!
        }
    }
}

 

二、TCP服务端epoll模型：

int main()
{
    int listener = socket();
    bind();
    listen();
    
    int epfd = epoll_create();
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listener, &ev);
    while (1)
    {
        int n = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENT, -1);
        for (int i=0; i<n; ++i)
        {
            if (events[i].data.fd == listener)
            {
                int client = accept();
                setnonblocking(client);
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, client, &ev);
            }
            else
            {
                handle();
                if (done())
                {
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, client, &ev);
                    close(client);
                }
            }
        }
    }
}

epoll的两种触发方式：水平触发LT、边缘触发ET。

Level_triggered(水平触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在上没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会一直通知你！！！如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，而它们每次都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率！！！

Edge_triggered(边缘触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符！！！

阻塞IO：当你去读一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有数据可读，那么它会一直阻塞(通俗一点就是一直卡在调用函数那里)，直到有数据可读。当你去写一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有空间(通常是缓冲区)可写，那么它会一直阻塞，直到有空间可写。以上的读和写我们统一指在某个文件描述符进行的操作，不单单指真正的读数据，写数据，还包括接收连接accept()，发起连接connect()等操作...

非阻塞IO：当你去读写一个非阻塞的文件描述符时，不管可不可以读写，它都会立即返回，返回成功说明读写操作完成了，返回失败会设置相应errno状态码，根据这个errno可以进一步执行其他处理。它不会像阻塞IO那样，卡在那里不动！！！                    

 select(),poll()模型都是水平触发模式，信号驱动IO是边缘触发模式，epoll()模型即支持水平触发，也支持边缘触发，默认是水平触发。