TCP并发服务端的实现

news2024/11/14 11:56:32

思想:创建多个套接字,由"我"来管理这些套接字

方法:

1.多进程
2.多线程
3.IO多路复用

tcp服务器端创建流程:

socket()

bind()

listen()

connfd = accept

IO多路复用:

多个文件I复用同一个进程

IO模型

IO模型

1.阻塞IO

fgets scanf read recv gerchar

2.非阻塞IO

1.使用轮询的方式实现,可以监测多路IO

2.cpu占有率较高

实现:

1.获取原文件描述符的属性

fcntl();

F_GETFL;

2.增加非阻新属性

3.设置新属性

3.信号驱动IO

1.异步通知的io方式,节省cpu

4.IO多路复用

1.多个IO复用一个进程(谁的文件描述符到达了,就进行那个文件描述符关联的文件的读写操作)

2.不适合处理比较耗时的任务

内核提供的IO多路复用接口:

select
poll
epoll

处理流程:

1.创建一个需要关注的文件描述符的集合

2.添加文件描述符到集合中

3.通知内核开始监测

4.根据监测返回的结果做对应的操作(对IO的读/写操作)

管道文件、系统文件、文件描述符等

select    :

Int  select(int   nfds,    fd_ set * readfds,    fd_set   * wirtefds,    fd_set   *exceptfds,struct  timeval  * timeout)

功能:监测多路IO

参数:

readfds:关注的读事件的文件描述符集合

writefds:关注的写事件的文件描述符集合

exceptfds:其他 异常

timeout:超时时间 如果不设置就写NULL

返回值:

成功:返回到达事件的个数

失败:-1

设置了超时时间:超时时间到达,但没有事件,返回0

在Linux下,文件描述符的分配遵循最小未被分配原则。

比如你已经分配了fd,则下一个文件描述符一定比fd大

Linux中就只有1024个文件描述符

1.select缺点:

1.select监听文件描述符最大个数为1024(数组)0 (n)不

2.select监听的文件描述符集合在用户层,需要应用层和内核层互相传递数据

3.select需要循环遍历一次才能找到产生的事件

4.select只能工作在水平触发模式(低速模式)无法工作在边沿触发模式(高速模式)

poll缺点:

1.po11监测文件描述符不受上限限制(链表)0(n

2.po11监听的文件描述符集合在用户层,需要内核层向用户层传递数据

3.po11需要循环遍历一次才能找到产生的事件

4.po11只能工作在水平触发模式(低速模式)无法工作在边沿触发模式(高速模式)

epoll

将检测的文件描述符由链表改为红黑树(查找效率更高)

时间复杂度:用来衡量某个程序的效率

红黑树---->二叉树 时间复杂度(logn)

优点:

1.epol1创建内核事件表,不受到文件描述符上限限制(红黑树) 0(logn

2.epoll监听的事件表在内核中,直接在内核中监测事件效率高

3.epo11会直接获得产生事件的文件描述符的信息,而不需要遍历检测

4.epol1既能工作在水平触发模式,也能工作在边沿触发模式

epoll使用步骤:

1.创建文件描述符集合

因为是内核创建,所以要调用一个函数接口,通知内核创建集合

int epoll_create

#include <sys/epoll.h>

   int epoll_create(int size);
 参数:
    告诉内核大概放多少个文件描述符
 返回值:
    成功:返回一个文件描述符(集合句柄)
    失败:-1

2.添加文件描述符到集合中 epoll_ctl

#include <sys/epoll.h>

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

参数:
  epfd:文件描述符集合句柄
  op:操作
  ​    EPOLL_CTL_ADD:向集合中添加文件描述符
  ​    EPOLL_CTL_MOD:修改集合
  ​    EPOLL_CTL_DEL:删除 
  fd:操作的文件描述符
  event:文件描述符所对应的事件
  
  typedef union epoll_data {
               void        *ptr;
               int          fd;
               uint32_t     u32;
               uint64_t     u64;
           } epoll_data_t;

  struct epoll_event {
       uint32_t     events;   /* Epoll events */
       epoll_data_t data;     /* User data variable */
                      };
  events member:

3.通知内核开始监测: epoll_wait

#include <sys/epoll.h>

   int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
   
 参数:
    epfd:文件描述符集合句柄
    events:保存到达事件的集合的首地址
    maxevents:监测的事件的个数
    timeout:超时时间
             -1:不设置超时时间
 返回值:
    成功:返回到达事件的个数
    失败:-1
    设置超时:超时时间到达则返回0

4.根据epoll_wait返回的结果,做对应的操作(对IO 读、写)

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