网络编程--高并发服务器

news2024/10/7 14:32:04

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引入
- 场景
多进程并发服务器
- 二级目录
- 二级目录
- 二级目录
多线程并发服务器
- 二级目录
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多路IO转接服务器
- 设计思路
- - 对比
  - 引入
- select函数简介
- - 参数介绍
  - - 第一个参数
    - 第234参数
    - 返回值
    - 对于第234参数的应用
    - 对于最后一个参数
    - 总结
  - 附加操作（附加四个函数）
  - select总结
  - select函数模型设计思路(用于服务端)
epoll进阶
- 二级目录
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引入

场景

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现在我们有了服务端和客户端（上图均以终端代替）
我们从客户端连接上服务端，可以进行正常的运行，但是如果此时第二个客户端也连接上服务端的话，第二个客户端是无法正常运行的，因为目前我们只能处理单进程，一对一的服务提供，无法进行多个客户端同时连接，所以，就有了高并发服务器

多进程并发服务器

二级目录

多线程并发服务器

二级目录

多路IO转接服务器

设计思路

对比

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首先如上图，我们可以看到，之前的多进程并发和多线程并发的设计思路是：
首先服务端会创建一个监听套接字 listen，即lfd，之后该套接字会一直处于阻塞监听状态，循环调用Accept函数，一旦发现有客户端连进来，就生成一个用于连接的cfd套接字，与客户端建立连接，之后lfd再次处于监听，一旦有其他客户端，就让服务端再创建一个用于连接的cfd套接字，去与客户端2连接，…
但是如果这样的话，服务端的压力会很大，服务端会一直处于阻塞监听，所以，我们就引入了多路IO转接服务器

引入

在这里插入图片描述
我们不再使用服务器阻塞监听了，假设我们的服务端是老板，他会雇一个秘书select（由内核实现，我们无需实现），负责监听客户端，首先服务端生成一个lfd监听套接字，然后交给select，select通过lfd来监听客户端，一旦有客户端发起连接请求，会先经过select，之后select接到连接请求之后，将连接请求报告给服务端，服务端只有接到select的通知，才会创建出一个cfd与请求的客户端建立连接，而且这时是确定有客户端要来连接，所以，不用阻塞，直接进行创建然后连接即可，之后把该cfd交给select来管理。
所以，如上图所示的例子的话，select有四个监听，一个负责监听是否有新的客户端来请求连接，其他三个负责监听接收客户端那边发来的信息，反馈给服务端，服务端再将处理完后的结果给到select，select再返回给客户端

这样的机制就叫做响应模式，客户端来请求，服务端才会进行连接，学名叫多路IO转接
而不同的秘书，有着不同的功能，除了select之外，还有俩秘书，分别是poll和epoll

select函数简介

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参数介绍

第一个参数

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首先，在上图左侧是一个文件描述符表，我们要知道，文件描述符是有编号的，他们会收录在文件描述符表中，首先0 1 2 是被占用的，所以，我们自己的文件描述符会从3开始，如上图所示例子的话，我们最大的文件描述符编号是6，但是我们要传入6+1，因为他的内部是一个for循环，循环所有的文件描述符，而循环条件是<，所以应该+1

第234参数

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他们的类型都是文件描述符集合的指针，他们都是传入传出参数，即可以从参数传出内容至函数外（因为他们都是指针）

对于第二个参数，形参名字是readfds，从名字我们也能知道，他是负责读事件的，实际上，他是负责管理select监听哪几个套接字的读事件，他是一个文件描述符集合，实际上就是套接字集合，因为一个文件描述符对应一个套接字，如上图r，他的集合里是3 5 6，那说明他监听3号5号6号套接字的读事件（读是站在select的视角来说的，也就是select在读取内容（即客户端发送内容给select））。但是只是监听，是否真正发送读事件还是另一回事
如法炮制，第3、4个参数分别是，站在select的视角来说，监听哪些文件描述符的写事件、以及异常事件

返回值

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因为第234都是传入传出参数，他们的返回值还是一个文件描述符集合，返回那些真正执行了对应事件的文件描述符集合（因为传入的只是监听集合，他们是否真正发生对应的事件并不要求）

select函数的返回值是这三个集合返回的文件描述符总数

对于第234参数的应用

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他们是文件描述符集合，实际上底层是一个位图，其中下标分别对应不同编号的文件描述符，而他的值只有0、1，所以对于传入readfds来说，只有3、5、6是1，其他都是0，而对于传出readfds来说，只有5、6是1。
因为底层是位图，所以我们肯定会做一些位操作，那么位操作也有对应的函数，如下图
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