关于linux网络编程——3

一、单循环服务器
特点:
1.可以处理多个客户端 (不能同时)
2.效率不高

//单循环服务器:
socket
bind
listen
while (1)
{connfd =  accept();//通信 
}特点:简单 可以处理多客户端 不能同时 

二、并发服务器    --- 同时可以处理多个客户端

1、设置一个选项(开启一个功能) ---让地址重用

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
功能:设置socket的属性参数:	 @sockfd   --- 要设置的socket @level    --- 设置socket层次 //socket本身 tcp ip @optname  --- 选项名字 @optval   --- 选项值 @optlen   --- 长度 设置一个选项(开启一个功能) ---让地址重用 地址重用:

//并发服务器 --- 同时处理多个客户端 
socket
bind
listen
while (1)
{
connfd =  accept();
//通信 
//进程
// ---专门创建一个子进程 --- 负责通信过程    
//线程
// ---专门创建一个线程 --- 负责通信过程   
}

//并发服务器 --- 同时处理多个客户端 
socket
bind
listen
while (1)
{connfd =  accept();//通信 //进程// ---专门创建一个子进程 --- 负责通信过程    //线程// ---专门创建一个线程 --- 负责通信过程   
}

将两个任务:
1.负责完成连接操作 
accept   
2.负责通信的 

多进程 和 多线程

并发服务器 ---多进程方式的效率 肯定 低于 多线程

三、更高效的方式：多路IO复用

多路IO 
I   --- input
O   --- output
复用 
一个进程 
一个线程 可以处理多路IO 
//这多路IO 复用了这个一个进程 或是线程

比较：

//并发服务器 --- 同时处理多个客户端 
socket
bind
listen
while (1)
{
connfd =  accept();
//通信 
//进程
// ---专门创建一个子进程 --- 负责通信过程    
//线程
// ---专门创建一个线程 --- 负责通信过程   
}


//一路io
accept
//另一路io
负责通信

多路IO 
把负责通信的那个进程 或 线程 
用来处理多个客户端的通信

/多进程或多线程的并发服务器

一个客户端 ----> 一个进程 或 线程 

//IO多路复用 
N个客户端 -----> 一个进程 或 线程

提高并发的能力

        socket  
|
bind
|
listen
|
accept
|
do_client1 do_client2  do_client3

socket  
|
bind
|
listen
|
accept
|
do_client1   do_client2  do_client3
|   |   |
cli1 cli2 cli3 cli4 cli5 cli6 cli7 cli8 cli9  

四、多路IO复用功能的相关函数

select
poll
epoll

五、IO处理的模型

阻塞IO模型:i -- 读 scanfgetcharfgetsreadrecvo -- 写写有阻塞    //管道 读端存在 写管道

阻塞IO模型：

以读为例:
读操作--->内核中读取数据--->如果没有数据，一直等到，直到有数据--->之后将数据带回到用户空间        
非阻塞IO模型:
以读为例:
读操作--->内核中读取数据--->如果没有数据，不等，直接返回用户空间

阻塞 与 非阻塞 是操作对象的特性 

5.1设置非阻塞的函数 fcntl

//设置非阻塞 
fcntl
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
功能:维护文件描述符
参数:@fd  --- 要操作的fd@cmd --- 要做的一些操作 //command@... --- 可变参数 
返回值 取决于所做的操作 
int printf(const char *format, ...);printf("hello world!\n");
printf("a = %d\n",a);
printf("a = %d b = %c\n",a,b);设置非阻塞
int flags;
flags = fcntl(fd,F_GETFL,0); //读 
flags = flags | O_NONBLOCK;  //修改 
fcntl(fd,F_SETFL,flags);     //写 点对点聊天client  <----------> serverfgetswrite/send -----> recv/read printf fgetsread<------writeprintf

5.2信号驱动IO：

信号驱动IO//signal
1.fcntl  --- 设置 信号接受者 flags = fcntl(fd,F_GETFL); //获得当前标志 fcntl(fd,F_SETFL,flags|O_ASYNC); O_ASYNC //开启异步操作 //同步 //A->B//异步 //A//B
2.将该程序 和 SIGIO信号关联起来 fcntl(fd,F_SETOWN,pid);//OWNER 
3.设置信号处理函数 signal(SIGIO)如果 程序要处理多路IO   缺点:处理的数量有限 

IO多路复用方式 
//可以处理多路IO 
//不需要 阻塞
//不需要 轮询 

因此

六、IO多路复用方式：

6.1slect函数；

select 
0  --- 读
1  --- 写
2  --- 出错int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);功能:实现IO多路复用 @nfds      //是关心的文件描述符中最大的那个文件描述符 + 1  
@readfds   //代表 要关心 的 读操作的文件描述符的集合 
@writefds  //代表 要关心 的 写操作的文件描述符的集合
@exceptfds //代表 要关心 的 异常的文件描述符的集合
@timeout   //超时 --- 设置一个超时时间 //NULL 表示select是一个阻塞调用 //设置时间 //         0 --- 非阻塞 //    n (>0) --- 阻塞n这么长时间 //注意: 这个值 每次 自动在往下减少 --直到减少到0struct timevalstruct timeval {long    tv_sec;         /* seconds */long    tv_usec;        /* microseconds */};struct timeval t = {0,0};返回值:成功 返回就绪的文件描述符的数量 失败 -1 

6.2select函数使用的整体思路：

//select使用时的整体思路:
1.建立一张表  监控fd_set readfds; //一张表 			  FD_ZERO(&readfds); //清空这张表			  
2.将要监控的文件描述符 添加表中 FD_SET(0,&readfds);FD_SET(fd,&readfds);3. nfds = fd + 1; 
select(nfs,&readfds,NULL,NULL,NULL)void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //将fd从set集合中清除 
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断fd是否在set中 
void FD_SET(int fd, fd_set *set);//将fd添加到set集合中
void FD_ZERO(fd_set *set);//将set集合清空 

6.3使用：

多路IO复用的服务器: //实现并发 --- 可以同时处理多个客户端listenfd = socket
bind
listen
//connfd = accept
//1.准备表fd_set readfds;FD_ZERO(&readfds);
//2.添加要监控的文件描述符 FD_SET(listenfd,&reafds);
//3.准备参数 maxfds = listenfd + 1;fd_set backfds; 
while (1)
{   backfds = readfds;int ret = select(maxfds,&backfds,NULL,NULL,NULL);if (ret > 0){int i = 0;for (i = 0; i < maxfds;++i){if (FD_ISSET(i,&backfds)){if (i == listenfd) //连接 {connfd = accept();//connfd 要被添加到 监控表FD_SET(connfd,&readfds);if (connfd + 1 > maxfds)maxfds = connfd + 1;}else //负责与客户端通信 {//	i = ？//fd 此时就绪 printf("buf = %s\n",buf);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){FD_CLR(i,&readfds); //清除对应的客户端的fdclose(i);	}}}}}
}//优化
int i = maxfds;
for (i = maxfds-1; i >= 0; --i)
{if (FD_ISSET(i,&readfds)){maxfds = i + 1;}
}

不足：   

 1. 最大监听数受限：`FD_SETSIZE` 默认 1024（Linux）
2. 每次调用需重置 fd_set：内核会修改集合，必须每次重新 `FD_SET`
3. 用户态与内核态拷贝开销大
4. 返回后仍需遍历所有 fd 才能知道哪个就绪
5. 效率随 fd 数量增长下降明显