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并发服务器之高级IO

RLRL
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发布于 2014/05/30 21:21
字数 1560
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高级IO

APUE第14章讲解了高级IO,主要有:非阻塞IO、IO多路转接技术:(select、poll),下面就简要就上述几个方面讲一讲个人观点。

  1. 非阻塞IO

    顾名思义,对数据不进行阻塞(你有数据我就处理,没有我就返回,不去花时间等数据到来)。相对于阻塞IO模型,时间效率要好,这对于开发大规模并发服务器无疑是画龙点睛(这成语是不是有点过了^-^,楼主高考语文75分^-^),但是你这个IO又调皮了,你不光能读,还能写。万一数据来了,你让我读,还是让我写?元芳,你猜!于是第一位智者带着它的专利来了:select(applause^-^)

  2. select

    select有专门的读事件集合,写事件集合。万一调皮的IO有数据了,我就可以知道对应于哪一个事件,是不是相比傻瓜的”你猜“IO要好很多。select一个不好的地方就是:万一IO亲朋好又多了,祖宗十八代都加入到这个大家庭集合中了,select开销不起啊,我只能容纳maxfd个,只能忍痛割爱,多余的我就不接受了。---------select有最大描述符限制。一般是1024。有一天有3个干儿子发来贺电(IO有可读写数据),亲爹select就在事件集合中找啊找。尼玛,岂不是要线性扫描一遍(好歹将事件集合设计成平衡二叉树之类的查找利器。。),爹找的好辛苦,太累了。--------线性扫描太耗时(究其原因:非活跃IO也在扫描序列中)

  3. poll

    这一年,亲爹select出去鬼混了,养了个儿子poll。熟话说,长江后浪推前浪,儿子poll比爹聪明了一点,把两个事件集合打了个包(有了一个pollfd数组)。哎,换汤不换药啊!优缺点与select差不多,不在赘述。

  4. epoll

        终于到了改革开放的时代,小伙伴们集齐了七龙珠,召唤出神龙,带来了epoll,该高级IO家族带来了福音。

        epoll三大法宝:epoll_create(创建)、epoll_ctl(一般用来注册事件)、epoll_wait(等待事件,而且是活跃的啊)

        之前也看过不少关于epoll的博客文章和相关资料,都说epoll的数据结构设计的好,我认为最主要的是它有一个指向事件描述符的指针,指针,就是一指,一针见血。快哉!!!

      (以上细节之处未说明!)

     下面附一段国外网站关于epoll使用示例的源码以及个人的中文注释,只能说,epoll很好很强大,一直想写一个epoll服务器应用。。欢迎四面八方的建议^-^(当然细节决定成败,细节要设计好)

      代码来源:https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#define MAXEVENTS 64
static int
make_socket_non_blocking (int sfd)
{
  int flags, s;
  flags = fcntl (sfd, F_GETFL, 0);//获取描述符标志
  if (flags == -1)
    {
      perror ("fcntl");
      return -1;
    }
  flags |= O_NONBLOCK;//非阻塞
  s = fcntl (sfd, F_SETFL, flags);
  if (s == -1)
    {
      perror ("fcntl");
      return -1;
    }
  return 0;
}
static int
create_and_bind (char *port)
{
  struct addrinfo hints;
  struct addrinfo *result, *rp;
  int s, sfd;
  memset (&hints, 0, sizeof (struct addrinfo));
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;     /* Return IPv4 and IPv6 choices */
  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; /* We want a TCP socket */
  hints.ai_flags = AI_PASSIVE;     /* All interfaces */
  s = getaddrinfo (NULL, port, &hints, &result);//hints是一个用于地址过滤的模板
  if (s != 0)
    {
      fprintf (stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror (s));//此处不能用strerror或perror来生成错误信息,这里使用gai_strerror(int error)
      return -1;
    }
  for (rp = result; rp != NULL; rp = rp->ai_next) //addrinfo是一个链表
    {
      sfd = socket (rp->ai_family, rp->ai_socktype, rp->ai_protocol);
      if (sfd == -1)
        continue;
      s = bind (sfd, rp->ai_addr, rp->ai_addrlen);
      if (s == 0)
        {
          /* We managed to bind successfully! */
          break;
        }
      close (sfd);
    }
  if (rp == NULL)
    {
      fprintf (stderr, "Could not bind\n");
      return -1;
    }
  freeaddrinfo (result);
  return sfd;
}
int
main (int argc, char *argv[])
{
  int sfd, s;
  int efd;
  struct epoll_event event;
  struct epoll_event *events;
  if (argc != 2)
    {
      fprintf (stderr, "Usage: %s [port]\n", argv[0]);
      exit (EXIT_FAILURE);
    }
  sfd = create_and_bind (argv[1]);
  if (sfd == -1)
    abort ();
  s = make_socket_non_blocking (sfd);
  if (s == -1)
    abort ();
  s = listen (sfd, SOMAXCONN);
  if (s == -1)
    {
      perror ("listen");
      abort ();
    }
  efd = epoll_create1 (0);
  if (efd == -1)
    {
      perror ("epoll_create");
      abort ();
    }
  event.data.fd = sfd;
  event.events = EPOLLIN | EPOLLET;//读事件与ET模式
  s = epoll_ctl (efd, EPOLL_CTL_ADD, sfd, &event);//注册事件
  if (s == -1)
    {
      perror ("epoll_ctl");
      abort ();
    }
  /* Buffer where events are returned */
  events = calloc (MAXEVENTS, sizeof event);//calloc与malloc的区别在于calloc分配后对内存空间数据做了初始化(0),而malloc只管分配空间,而内存为垃圾数据。
  /* The event loop */
  while (1)
    {
      int n, i;
      n = epoll_wait (efd, events, MAXEVENTS, -1);
      for (i = 0; i < n; i++)
 {

   if ((events[i].events & EPOLLERR) ||
              (events[i].events & EPOLLHUP) ||
              (!(events[i].events & EPOLLIN)))
     {
              /* An error has occured on this fd, or the socket is not
                 ready for reading (why were we notified then?) */
       fprintf (stderr, "epoll error\n");
       close (events[i].data.fd);
       continue;
     }
   else if (sfd == events[i].data.fd)//监听端口有事件^-^
     {
              /* We have a notification on the listening socket, which
                 means one or more incoming connections. */
              while (1)
                {
                  struct sockaddr in_addr;
                  socklen_t in_len;
                  int infd;
                  char hbuf[NI_MAXHOST], sbuf[NI_MAXSERV];
                  in_len = sizeof in_addr;
                  infd = accept (sfd, &in_addr, &in_len);//接受请求(来吧,data)
                  if (infd == -1)
                    {
                      if ((errno == EAGAIN) ||
                          (errno == EWOULDBLOCK))
                        {
                          /* We have processed all incoming
                             connections. */
                          break;
                        }
                      else
                        {
                          perror ("accept");
                          break;
                        }
                    }
                  s = getnameinfo (&in_addr, in_len,
                                   hbuf, sizeof hbuf,
                                   sbuf, sizeof sbuf,
                                   NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV);
                  if (s == 0)
                    {
                      printf("Accepted connection on descriptor %d "
                             "(host=%s, port=%s)\n", infd, hbuf, sbuf);
                    }
                    //不断的注册事件
                  /* Make the incoming socket non-blocking and add it to the
                     list of fds to monitor. */
                  s = make_socket_non_blocking (infd);
                  if (s == -1)
                    abort ();
                  event.data.fd = infd;
                  event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
                  s = epoll_ctl (efd, EPOLL_CTL_ADD, infd, &event);
                  if (s == -1)
                    {
                      perror ("epoll_ctl");
                      abort ();
                    }
                }
              continue;
            }
          else
            {
              /* We have data on the fd waiting to be read. Read and
                 display it. We must read whatever data is available
                 completely, as we are running in edge-triggered mode
                 and won't get a notification again for the same
                 data. */
              int done = 0;
              while (1)
                {
                  ssize_t count;
                  char buf[512];
                  count = read (events[i].data.fd, buf, sizeof buf);
                  if (count == -1)
                    {
                      /* If errno == EAGAIN, that means we have read all
                         data. So go back to the main loop. */
                      if (errno != EAGAIN)
                        {
                          perror ("read");
                          done = 1;
                        }
                      break;
                    }
                  else if (count == 0)
                    {
                      /* End of file. The remote has closed the
                         connection. */
                      done = 1;
                      break;
                    }
                  /* Write the buffer to standard output */
                    //将接收到的数据写到标准输出
                  s = write (1, buf, count);
                  if (s == -1)
                    {
                      perror ("write");
                      abort ();
                    }
                }
              if (done)
                {
                  printf ("Closed connection on descriptor %d\n",
                          events[i].data.fd);
                  /* Closing the descriptor will make epoll remove it
                     from the set of descriptors which are monitored. */
                  close (events[i].data.fd);
                }
            }
        }
    }
  free (events);
  close (sfd);
  return EXIT_SUCCESS;//上面的EXIT_FAILURE 与此处的EXIT_SUCCESS是方便程序移植,我们平常都写return 0;return -1啊
}


/*There is still space to explore ^-^,just fight*/

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