LINUX 精通 2
day14 20240513
day15 20240514
算法刷题：2维前缀和，一二维差分 耗时 135min
习题课 4h
课程补20240425 耗时：4h
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- 怎么学0voice课
- 网络io——一请求一线程，一个client一个连接再accpet分配io fd文件描述符
注意：rm -rf是一个非常强大和危险的命令，它会递归地删除目录及其内容，而不进行任何确认。请谨慎使用此命令，以免意外删除重要文件或系统关键组件
每次上课前统一一下代码
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gitlab.0voice.com
找到代码，然后在Linux终端里
git clone可以挂梯子, 用户名是邮箱在本地下连ftp shell好像不太行
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gcc -o networkio networkio.c -lpthread
问题
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client断开后问题
运行以后./networkic 连三个 发三个，然后断开一个，会一直send recv 一瞬间cpu占用100%, 因为没有处理断开的
我没碰到，因为老师改过了void *client_thread加了count==0处理的
if (count == 0) { // disconnect
printf("client disconnect: %d\n", clientfd);
close(clientfd);
break;
}
-
fd就是网络io 是int型
开了sockfd
fd（不论是sockfd 还是clientfd） 从3开始，0 1 2系统默认stdin stdout stderror；往上增加
ls /dev/fd
看ulimit -a文件描述符fd数量max （open files）
为什么能一直增加：
linux下操作，一切皆是文件FD（file descriptor）
可以隔段时间再send
-
client断开后，隔段时间再连接，fd变了吗
变了
disconnect以后就
close(clientfd)了！！！！4没了，被回收了，变成了7
等一段时间，又变成4了
io回收时间 系统默认60s，set可以设置time_wait
2.1.2 事件驱动reactor的原理与实现
还是用我自己的版本
一请求一线程
优点：代码逻辑简单
缺点：不利于并发 1k，通过创建线程实现并发
所以用多路复用io
调试技巧
在命令行打man select函数名 就能看解释
select poll epoll
fdset
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到底是什么东西？
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答案：它是比特位集合
把fd放一起的set集合
干嘛的：比如你时间管理大师，处了好多个fd 对象
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为什么要设置一个集合fdset， 然后传进select，传来传去
传入3456，系统返回34可读
所有通讯底层的server io多路复用都是这么写的
云里雾里的头痛，乱七八糟的，send可以，但是收不到！！！！我 爆炸了裂开
现在是main里一个线程，多路io fd，fd间不影响！！
可读返回，不可读阻塞在select，对着标准答案改了终于行了
-
fd_set结构体
select头文件里就1个struct, 4个宏定义，1个函数不难的
宏定义FD_ZERO, FD_SET, FD_CLR,
select()函数的参数：可读 可写，错误，
timeout=null 默认一直阻塞， 如果阻塞超过市场就往下走，可以做一个定时器，就是为了切换线程，等待就绪再次被执行
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-
大小
fd_setsize大小可以改
在posix_types.h里看到
fd_setsize = 1024
8因为一个字节byte = 8bit
sizeof(long)因为前面是unsigned long 所以要除它, 假设long是4 byte
所以一个fd大小是1024/(8*4) = 32 byte
select
特点/运行机制
-
每次调用select需要把fd_set集合，从用户空间copy到kernel内核空间
-
maxfd， 为了遍历fd是否set置一了，设置的最大的fd，需要人为设置
for（ int i = 0; i< maxfd; i ++)
ps：rfds, rset区别
fd_set rfds, rset;
//rfds返回数据dataset, 是应用层的，用户设置的
// rset是复制rfds的， 用于被复制到内核空间，用于判断的
优点：实现只用一个thread进程就能多路io复用
缺点： 参数太多，麻烦
#else
fd_set rfds, rset;
//rfds返回数据dataset, 是应用层的，用户设置的
// rset是复制rfds的， 用于被复制到内核空间，用于判断的
FD_ZERO(&rfds); //先清空
FD_SET(sockfd, &rfds); // 再把sockfd 设置在可读rfds里，置1
int maxfd = sockfd; //用来方便遍历set用到的最大值
while(1){
rset = rfds; //关联，
// maxfd +1因为下标从0开始，数量比最后多1
// int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
// fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
int nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL); //返回就绪的fd数量，就绪的bit位是1
if(FD_ISSET(sockfd, &rset)){//sockfd位是否置1
// accept 如果监听的sockfd置1了，就开始accept连接
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
printf("accept finished: %d\n", clientfd);
FD_SET(clientfd, &rfds); //有一个fd，就set一下，maxfd也变了
if(maxfd < clientfd) maxfd = clientfd; //clientfd当client断连了，会被回收，所以要判断一下
}
// recv
int i = 0;
for(i = sockfd +1; i<= maxfd; i++){ //i就是fd
if (FD_ISSET(i, &rset)){//判i可读rset吗
char buffer[1024] = {0};
int count = recv(i, buffer, 1024, 0); //Read N bytes into BUF from socket FD.
if (count == 0) { // disconnect
printf("client disconnect: %d\n", i);
close(i);
FD_CLR(i, &rfds); //FD_CLR是一个宏，用于从fd_set数据结构中清除指定的文件描述符
continue;
}
printf("RECV: %s\n", buffer);
count = send(i, buffer, count, 0);
printf("SEND: %d\n", count);
}
}
}
#endif
poll
-
struct pollfd里
比如上面传入3456 只返回34可读
fd 是哪一个fd
events 传入的事件
revents 返回的事件
基本代码和select差不多，就是4个宏还有select函数要改成poll才有的 写法
别进错文件夹编译
gcc -o networkio networkio.c ./networkio开三个网络助手——connect——send——recv吗
成功啦啦啦啦啦啦啦
-
总结poll有什么呢
-
pollfd是个结构体：fd 是哪一个fd；events 传入的事件；revents 返回的事件
-
宏定义：pollin可读，pollout等等
-
poll函数是系统调用 每次把fds copy到内核kernel里
系统用for遍历maxfd个数量，判断这个io fd是否就绪
-
-
poll有什么独特使用场景
-
底层逻辑类似select参数更少
-
问： 假设5个fd一起来，阻塞，假设都不能可读一直等，直到1可读立即返回？
答：不对，因为内核做不了微秒级，第一次与第二次进while的select往下几乎没有处理上的差别
没懂？？？
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#else
// 进pollfd 看参数
struct pollfd fds[1024]= {0}; //fdset就是
fds[sockfd].fd = sockfd;
fds[sockfd].events= POLLIN; //pollin就是可读，设置为POLLIN表示对该文件描述符上是否有可读数据感兴趣
int maxfd = sockfd; //来遍历用的，检查哪个fd set了
while(1){
int nread = poll(fds, maxfd + 1, -1);//set， set大小， timeout =-1一直阻塞等待
if (fds[sockfd].revents & POLLIN){
// pollin是x十六进制0x0001，变成8位2进制00000001
// 如果有可读的，用accept处理分配io，复制上面
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
printf("accept finished: %d\n", clientfd);
// FD_SET(clientfd, &rfds); //select的这句改成poll的下面两行
fds[clientfd].fd= clientfd;
fds[clientfd].events=POLLIN;
if(maxfd < clientfd) maxfd = clientfd; //clientfd当client断连了，会被回收，所以要判断一下
}
// 抄上面recv
int i = 0;
for(i = sockfd +1; i<= maxfd; i++){ //i就是fd
// if (FD_ISSET(i, &rset)){//判i可读rset吗 select有，poll没有
if(fds[i].revents & POLLIN){ //判i可读吗，和Pollin位与
char buffer[1024] = {0};
int count = recv(i, buffer, 1024, 0); //Read N bytes into BUF from socket FD.
if (count == 0) { // disconnect
printf("client disconnect: %d\n", i);
close(i);
// FD_CLR(i, &rfds); //FD_CLR是fdset里的一个宏，select有；poll没有
fds[i].fd= -1; //因为从0开始，置-1
fds[i].events= 0;
continue;
}
printf("RECV: %s\n", buffer);
count = send(i, buffer, count, 0);
printf("SEND: %d\n", count);
}
}
}
epoll
linux 2.4以前，没有听过linux做server的，也没有云主机。当时server都是Windows，unix，十几年后现在云主机很多系统都是Linux，因为linux2.6以后引入epoll，server对io的数量更多
为什么？select与poll底层都需要进while的select/poll阻塞检查，再for判断 accept recv ，epoll不用
#else
int epfd = epoll_create(1);
struct epoll_event ev; //构建事件，只用来add和delete，control里没用
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev); //control
while(1){
struct epoll_event events[1024] = {0};
int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);
int i = 0;
for (i = 0;i < nready;i ++) {
int connfd = events[i].data.fd;
if (connfd == sockfd) {
// accept
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
printf("accept finshed: %d\n", clientfd);
// 创建events， 添到ctl里
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = clientfd;
// 这里ev不写也可以
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev);
} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
char buffer[1024] = {0};
int count = recv(connfd, buffer, 1024, 0);
if (count == 0) { // disconnect
printf("client disconnect: %d\n", connfd);
close(connfd);
// 改了这里
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, NULL);
// epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &ev); 也可以
continue;
}
printf("RECV: %s\n", buffer);
count = send(connfd, buffer, count, 0);
printf("SEND: %d\n", count);
}
}
}
总结
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就一个struct结构体+三个函数，给应用层提供的接口
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int epoll_create(int size);知识点1：epoll_create返回传入都是int。epoll一开始size代表一次性就绪的io数量，后来就绪从数组改成链表，此时size没作用，只要size不为0，效果都一样。 size为了兼容老版本留下来了
-
为什么epoll不用遍历？
住户是IO或者fd，epoll类似快递员，但是去丰巢，由io自己去丰巢，事件events 有两个= 收+寄；poll、select是每家敲门，没法时时敲门还
- epoll_create：用struct组织200总集200个住户IO；用struct组织快递柜丰巢——就绪，并聘请快递员
- epoll_ctl: 住户搬走EPOLL_CTL_DELET，搬进ADD，换楼层位置MOD
- epoll_wait: 快递员多久去一次丰巢，timeout市场；events是小车取出就绪内容，maxevent是小车多大
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为什么能大并发？
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select(maxfd, rfds, wfds, efds, err);五个参数
if 100万 io，需要把100万全部copy到对应fds里判断可读、写…
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但是epoll不用每次从用户应用层copy到内核里，epoll create是一个个添加到内核里积累起来，有读写事件来了，wait就从就绪里操作
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就绪里是真正处理的事件：微信号称3亿用户同时在线，就是IO整集大小，但是不代表server处理同时发消息
每个client对应io，可能就绪队列在发消息的才一百万不到
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思考题：
- 整集用什么数据结构存
- 数组：将整数按顺序存储在数组中，并通过索引访问。这种方式简单直接，但插入和删除操作的时间复杂度较高。
- 链表：将每个整数存储在链表节点中，并使用指针连接节点。这种方式对于频繁的插入和删除操作更为高效，但随机访问的性能较差。
- 哈希集合：利用哈希函数将整数映射到不同的桶中，在每个桶内使用链表或红黑树来处理冲突。这种方式可以实现快速查找、插入和删除操作。
- 就绪用什么数据结构存
- 位图（Bitmask）：使用一个二进制位代表一个文件描述符，当某个文件描述符就绪时，相应位设置为1。该方法适用于文件描述符数量较少且连续排列的情况。
- 数组：将就绪的文件描述符存储在数组中。该方法适用于文件描述符数量不多且无需频繁变动的情况。
- 数据结构依赖具体的多路复用机制：例如，epoll使用红黑树来管理就绪事件，将文件描述符作为节点进行存储；而select和poll则使用fd_set结构体数组来存储就绪文件描述符。
- 整集用什么数据结构存
引出reactor反应堆
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epoll：io数量很多；
poll：io少， <10
select: 无poll epoll 比如Linux2.4前
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都是对网络应用层的IO事件处理4种，根本没有对用户层的业务service处理还，只处理了IO里的事件，告诉你吃饭events事件了，没告诉你什么饭怎么吃具体的service
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过程：server listen——client connect——server accept——client send ——server receive同时回传
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事件：
所以是IO事件触发——水平触发，边沿触发
核心是events事件，一个IO的生命周期=无数多个events
server关心events，不是具体io，对不同events执行不同callback回调函数cb，模块化！！！
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reactor：核反应堆=不同IO事件处理callback回调函数 cb的集合
封装起来，给以后用户层service用，更符合人的逻辑
**什么是reactor：**注册一个events，当events发生，就从reactor查返回回调函数，做反应（类似留下名片只要有事就call 你）
为什么要用reactor因为可以更好关注事件而不是io，io太多也不是都活着，从io管理➡️ 事件管理
杂
网络IO
- accept——》listenfd/sockfd
- send/recv——》clientfd
网络应用是所有服务的基石
ps：
要用形象的东西，记忆更牢，也不反人性，少掉头发少烧脑
5/15晚上把github同步自己代码搞定！！！
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