IO多路复用—

IO多路复用——select

news2024/12/25 18:04:23

仅一个线程、进程处理并发

IO多路转接（复用）之select

跨平台适用linux，windows 底层：线性表

IO多路转接（复用）之poll

适用linux 底层：线性表

IO多路转接（复用）之epoll

适用linux 底层：红黑树（效率高）

多线程/多进程并发和IO多路转接的并发处理流程进行对比（服务器端）：

多线程/多进程并发

主线程/父进程：调用 accept()监测客户端连接请求
如果没有新的客户端的连接请求，当前线程/进程会阻塞
如果有新的客户端连接请求解除阻塞，建立连接
子线程/子进程：和建立连接的客户端通信
调用 read() / recv() 接收客户端发送的通信数据，如果没有通信数据，当前线程/进程会阻塞，数据到达之后阻塞自动解除
调用 write() / send() 给客户端发送数据，如果写缓冲区已满，当前线程/进程会阻塞，否则将待发送数据写入写缓冲区中

IO多路转接并发

使用IO多路转接函数委托内核检测服务器端所有的文件描述符（通信和监听两类），这个检测过程会导致进程/线程的阻塞，如果检测到已就绪的文件描述符阻塞解除，并将这些已就绪的文件描述符传出
根据类型对传出的所有已就绪文件描述符进行判断，并做出不同的处理
监听的文件描述符：和客户端建立连接
此时调用accept()是不会导致程序阻塞的，因为监听的文件描述符是已就绪的（有新请求）
通信的文件描述符：调用通信函数和已建立连接的客户端通信
调用 read() / recv() 不会阻塞程序，因为通信的文件描述符是就绪的，读缓冲区内已有数据
调用 write() / send() 不会阻塞程序，因为通信的文件描述符是就绪的，写缓冲区不满，可以往里面写数据

与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。

select

函数原型

#include<sys/select.h>
struct timeval {
    time_t      tv_sec;         /* seconds */
    suseconds_t tv_usec;        /* microseconds */
};

int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval * timeout)

返回值：三个集合所有满足条件的文件描述符的个数

函数参数：

nfds：委托内核要检测检测的文件描述符中最大的一个 + 1

线性表实现，这个值是循环结束的条件，不知道就写最大的1024

在Window中这个参数是无效的，指定为-1即可

readfds： 文件描述符的集合，文件描述符对应的读缓冲区
writefds： 文件描述符的集合,文件描述符对应的写缓冲区
exceptfds：文件描述符的集合,文件描述符是否有异常状态

timeout：指定select函数检测的时长，用来强制解除select()函数的阻塞的
        NULL：函数检测不到就绪的文件描述符会一直阻塞。
        等待固定时长（秒）：函数检测不到就绪的文件描述符，在指定时长之后强制解除阻塞，函数返回0
        0：不等待，函数不会阻塞。

初始化fd_set类型的参数

// 将文件描述符fd从set集合中删除 == 将fd对应的标志位设置为0        
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 判断文件描述符fd是否在set集合中 == 读一下fd对应的标志位到底是0还是1
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
// 将文件描述符fd添加到set集合中 == 将fd对应的标志位设置为1
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
// 将set集合中, 所有文件文件描述符对应的标志位设置为0, 集合中没有添加任何文件描述符
void FD_ZERO(fd_set *set);