day02

合集 - 网络编程(4)

1.day022023-08-23

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收起

TCP服务端处理多客户端任务：

    原来是通过开启子进程来服务不同的客户端，当客户端退出时就关闭该子进程

多路复用:

    使用一个进程(有且只有一个主进程)同时监控若干个文件描述符，这种读写模式称为多路复用

    多用于TCP的服务端，用于监控客户端的连接和数据的收发

   

    优点：不需要频繁地创建、销毁进程，从而节约内存资源、时间资源，也避免了进程之间的竞争、等待

    缺点：要求单个客户端的任务不能太耗时，否则其他在等待的客户端就会感知“卡顿”

    适用场景:适合并发量大、但任务短小的场景，例如Web服务器

实现多路复用相关函数

    fd_set: 是文件描述符的集合，就是一种数据类型，使用以下函数进行操作

        void FD_ZERO(fd_set *set);

        功能：清空集合set，最好在一开始先清空集合再使用

        void FD_SET(int fd, fd_set *set);

        功能：向集合set中添加fd

        void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

        功能：从集合set中删除fd

        int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

        功能：判断集合set中是否存在fd

    返回值：存在返回1，不存在返回0

    int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

    功能：同时监控若干个文件描述符的读、写、异常

        nfds:被监控的文件描述符中最大值+1

        readfds:监控读操作的文件描述符集合

        writefds：监控写操作的文件描述符集合

        exceptfds：监控异常操作的文件描述符集合

        timeout：设置超时时间

            NULL    一直阻塞，直到某个被监控的描述符发生了对应的操作才返回

            0秒0微秒    非阻塞，直接返回

            大于0秒     等待该时间，超时了会返回0

                            如果设置超时时间，返回时该参数会变成剩余时间

        返回值：成功返回发生相应操作的文件描述符个数

                超时返回0   错误返回-1

    注意：readfds、writefds、exceptfds这三个参数既是输入也是输出，在调用时需往里面存放想要监控的文件描述符，当监控到发生操作时，该函数会给这三个参数只返回相应操作的文件描述符，存储在这三个参数中，需要调用者逐个判断获取

    select设计不合理的地方：

        1、每次调用select都需要向它传递要监控的描述符的集合

        2、当调用结束后如果想要知道哪些描述符发生了操作，需要拿所有被监控的描述符对着集合进行逐一测试

    select的优点：

        是最早出现的多路复用函数，几乎所有的操作系统都支持，系统的兼容性高

    只是select功能的部分增强，没有本质区别、缺点一致

    int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                   fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,

                   const sigset_t *sigmask);

    功能、原理与select大致类似

    区别：

        1、超时时间结构类型不同、pselect精度更高

        2、pselect的超时时间参数不会改变，因此无法获取剩余时间，但是select可以获取剩余时间，但是每次都需要重新设置

        3、pselect监控时可以通过sigmask参数设置想要屏蔽的信号，可以保障pselect在监控过程中不会被信号中断

poll：

    struct pollfd {

       int   fd;         /* 被监控的文件描述符 */

       short events;     /* 想要监控的事件 */

       short revents;    /* 实际监控到发生的事件 */

        //有以下事件

            POLLIN      普通优先级读事件

            POLLPRI     高优先级的读事件

            POLLOUT     写事件

            POLLRDHUP   对方socket关闭

            POLLERR     错误事件，无需监控也可发生

            POLLHUP     对方挂起事件，无需监控也可发生

            POLLNVAL    非法描述符事件

    };

    int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

    功能：监控文件描述符是否发生了相应的事件

    fds:pollfd结构连续内存的首地址

    nfds:要监控的fd的数量，也是要监控连续内存fds的成员数量

    timeout：设置超时时间   单位毫秒

    返回值：成功返回发生相应操作的文件描述符个数

            超时返回0   错误返回-1

epoll:

    int epoll_create(int size);

    功能：创建一个epoll对象，该对象用于保存要监控的描述符

    size：epoll对象能够保存的描述符数量

    返回值：成功返回epoll对象，失败负数

    int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

    功能：控制epoll对象，添加、删除监控的描述符

    epfd：要操作的epoll对象描述符

    op：

        EPOLL_CTL_ADD   添加描述符    

        EPOLL_CTL_DEL   删除描述符

        EPOLL_CTL_MOD   修改描述符要监控的事件

    fd:epoll对象中要控制的描述符

    event:事件结构体

        struct epoll_event {

            uint32_t     events;      /* 要监控的事件，功能参考poll */

            epoll_data_t data;        /* User data variable */

        };

    返回值：成功0，失败-1

    int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,

                    int maxevents, int timeout);

    功能:监控epoll对象中的文件描述符，并返回产生事件的文件描述符

    epfd：要监控的epoll对象描述符

    events:输出型参数，用于获取发生事件的描述符数组

    maxevents：最多监控的描述符的数量

    timeout：超时时间ms

    返回值：成功返回发生事件的描述符数量

        0超时      1错误

    ***************************************************************

    epoll与select比较的优点：

        1、只需要设置一次要监控的描述符即可

        2、epoll会把发生了事件的描述符返回到结构体数组，只需要遍历该数组就可以处理所有发生了事件的描述符，但是select返回到集合中需要遍历全部被监控的描述符才能处理

    epoll的条件触发和边缘触发：

        条件触发：当文件缓冲区中有要读取的数据时，就会触发事件，也是epoll的默认触发

        边缘触发：当数据产生了发送的动作时就会触发且只触发一次，就算文件缓冲区中要有需要读取的数据也不触发事件

            1、把要监控的描述符事件增加EPOLLET  边缘触发选项

            2、要循环读取直到读完为止 while(-1!=recv)

            3、recv读取时必须以非阻塞方式读取MSG_DONTWAIT，否则会一直阻塞，形成死锁

            4、当recv返回-1时表示数据读取完毕，0表示断开

       

        优点：相比于条件触发，边缘触发能够大大降低触发的次数，从而提高epoll的效率