linux并发服务器 —— IO多路复用（八）
半关闭、端口复用
半关闭只能实现数据单方向的传输；当TCP 接中A向 B 发送 FIN 请求关闭，另一端 B 回应ACK 之后 (A 端进入 FIN_WAIT_2 状态)，并没有立即发送 FIN 给 A，A 方处于半连接状态 (半开关)，此时 A 可以接收 B 发送的数据，但是 A 已经不能再向 B 发送数据
close不会影响到其他进程，shutdown会影响到其他进程；
网络信息相关的命令
netstat
-a 所有的Socket
-p 正在所用socket的程序名称
-n 直接使用IP地址，不通过域名服务器
端口复用
1. 防止服务器重启时之前绑定的端口还没释放
2. 程序突然退出而系统没有释放端口
IO多路复用简介
I/O多路复用使程序可以同时监听多个文件描述符，提高程序性能；select/poll/epoll
阻塞等待：不占用CPU宝贵时间；但同一时刻只能处理一个操作，效率低。
非阻塞，忙轮询：提高了程序执行效率；但会占用更多的CPU资源。
select/poll：委托内核进行检测，但仍需要进行遍历
epoll：同样委托内核，但无需进行遍历
select
主旨思想：
1. 构造关于文件描述符的列表，将要监听的文件描述符添加到表中
2. 调用系统函数，监听该列表中的文件描述符，知道描述符中的一个/多个进行了I/O操作，函数才返回（该函数是阻塞的，且该函数对于文件描述符的检测是由内核完成的）
3. 返回时，告诉进程有多少描述符要进行I/O操作
返回值： 失败 - -1，成功 - 检测到的描述符个数
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd , (struct sockaddr*)&saddr , sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd , 8);
fd_set rdset , tmp;
FD_ZERO(&rdset);
FD_SET(lfd , &rdset);
int maxfd = lfd+1;
while(1){
tmp = rdset;
// 调用select 系统检测
int ret = select(maxfd+1 , &tmp , NULL , NULL , NULL);
if(ret == -1){
perror("select");
exit(-1);
}
else if(ret == 0){
continue;
}
else{
// 检测到了文件描述符的数据发生了改变
if(FD_ISSET(lfd , &tmp)){
// 有客户端连接进来
struct sockaddr_in caddr;
socklen_t len = sizeof(caddr);
int cfd = accept(lfd , (struct sockaddr*)&caddr , &len);
// 添加进去
FD_SET(cfd , &rdset);
maxfd = maxfd>cfd?maxfd:cfd+1;
}
for(int i = lfd+1 ; i <= maxfd ; i++){
if(FD_ISSET(i , &tmp)){
// 说明客户端发来了数据
char buf[1024];
int len = read(i , buf , sizeof(buf));
if(len == -1){
perror("read");
exit(-1);
}
else if(len == 0){
cout<<"client close..."< poll
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd , (struct sockaddr*)&saddr , sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd , 8);
// 初始化检测文件描述符数组
struct pollfd fds[1024];
for(int i = 0 ; i<1024 ; i++){
fds[i].fd = -1;
fds[i].events = POLLIN;
}
fds[0].fd = lfd;
int nfds = 0;
while(1){
// poll 系统检测
int ret = poll(fds , nfds+1 , -1);
if(ret == -1){
perror("poll");
exit(-1);
}
else if(ret == 0){
continue;
}
else{
// 检测到了文件描述符的数据发生了改变
if(fds[0].revents & POLLIN){
// 有客户端连接进来
struct sockaddr_in caddr;
socklen_t len = sizeof(caddr);
int cfd = accept(lfd , (struct sockaddr*)&caddr , &len);
// 添加进去
for(int i = 1 ; i < 1024 ; i++){
if(fds[i].fd == -1){
fds[i].fd = cfd;
fds[i].events = POLLIN;
break;
}
}
nfds = nfds>cfd?nfds:cfd;
}
for(int i = 1 ; i <= nfds ; i++){
if(fds[i].revents & POLLIN){
// 说明客户端发来了数据
char buf[1024];
int len = read(fds[i].fd , buf , sizeof(buf));
if(len == -1){
perror("read");
exit(-1);
}
else if(len == 0){
cout<<"client close..."< epoll
内核，红黑树记录要检测的文件描述符，避免了用户态到内核态的数据拷贝开销；
内核，双链表存放数据改变的文件描述符
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd , (struct sockaddr*)&saddr , sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd , 8);
// 创建epoll实例
int epfd = epoll_create(100);
// 添加监听文件描述符
struct epoll_event epev;
epev.events = EPOLLIN;
epev.data.fd = lfd;
epoll_ctl(epfd , EPOLL_CTL_ADD , lfd , &epev);
struct epoll_event epevs[1024];
while(1){
int ret = epoll_wait(epfd , epevs , 1024 , -1);
if(ret == -1){
perror("epoll");
exit(-1);
}
cout< epoll的两种工作模式
LT模式 - 水平触发
默认的工作模式，支持block/no-block；，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的 fd 进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd , (struct sockaddr*)&saddr , sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd , 8);
// 创建epoll实例
int epfd = epoll_create(100);
// 添加监听文件描述符
struct epoll_event epev;
epev.events = EPOLLIN;
epev.data.fd = lfd;
epoll_ctl(epfd , EPOLL_CTL_ADD , lfd , &epev);
struct epoll_event epevs[1024];
while(1){
int ret = epoll_wait(epfd , epevs , 1024 , -1);
if(ret == -1){
perror("epoll");
exit(-1);
}
cout< ET模式 - 边沿触发
告诉工作方式，只支持no-block，在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epol告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。但是请注意如果一直不对这个 fd 作IO操作，内核不会发送更多的通知 (only once) 。但是缓冲区中的数据不会丢失
ET模式效率比LT模式高，ET模式下必须使用非阻塞套接口，避免由于一个描述符的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死；
要设置边沿触发
1. 需要在epoll_event中设置EPOLLET
2.
UDP通信实现 - 无需多进程/多线程的并发实现
// server
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int fd = socket(PF_INET , SOCK_DGRAM , 0);
if(fd == -1){
perror("socket");
exit(-1);
}
// 绑定
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(9999);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
int ret = bind(fd ,(struct sockaddr*) &addr , sizeof(addr));
if(ret == -1){
perror("bind");
exit(-1);
}
// 通信
while(1){
// 接收数据
char buf[128];
char ip[16];
struct sockaddr_in caddr;
socklen_t len = sizeof(caddr);
int num = recvfrom(fd , buf , sizeof(buf) , 0 , (struct sockaddr*)&caddr , &len);
string s1 = "IP: ";
s1 += inet_ntop(AF_INET , &caddr.sin_addr.s_addr , ip , sizeof(ip));
string s2 = "Port: ";
s2 += ntohs(caddr.sin_port);
cout< // client
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
// 创建socket
int fd = socket(PF_INET , SOCK_DGRAM , 0);
if(fd == -1){
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(9999);
inet_pton(AF_INET , "127.0.0.1" , &addr.sin_addr.s_addr);
// 通信
int num = 0;
socklen_t len = sizeof(addr);
while(1){
char buf[128];
sprintf(buf , "hello 647 %d" , num++);
sendto(fd , buf , strlen(buf)+1 , 0 , (struct sockaddr*)&addr , len);
// 接收数据
int num = recvfrom(fd , buf , sizeof(buf) , 0 , NULL , NULL);
cout<<"rcv data: "< 广播和组播 - 只能使用UDP
广播 - 向子网中多台计算机发送消息，每个广播消息都包含一个特殊的IP地址，这个IP中子网内主机标志部分的二进制全部为1；
1. 只能在局域网中使用
2. 客户端需要绑定服务器广播使用的端口，才能接收到广播消息
组播 （多播） - 标识一组IP接口，是在单播和广播之间的一种折中方案，多播数据包只由对其感兴趣的接口接收；
1. 组播可以用于局域网和广域网
2. 客户端需要加入多播组才能接收到
本地套接字通信
作用：用于进程间的通信；实现流程和网络套接字类似，一般采用TCP的通信流程
服务器端
1. 创建监听的套接字
int lfd = socket（AF_UNIX/AF_LOCAL ， SOCK_STREAM , 0）;
2. 监听套接字绑定本地的套接字文件
struct sockaddr_un addr;
bind(lfd, addr, len); // 绑定成功后sun_path中的套接字文件会自动生成
3. 监听
4. 等待并接受客户端请求
5. 通信
6. 关闭连接客户端
1. 创建通信的套接字
2. 绑定本地IP端口
3. 连接服务器
4. 通信
5. 关闭连接// 服务端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
unlink("server.sock");
// 创建监听套接字
int lfd = socket(AF_LOCAL , SOCK_STREAM , 0);
if(lfd == -1){
perror("socket");
exit(-1);
}
// 绑定本地套接字文件
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(addr.sun_path , "server.sock");
int ret = bind(lfd , (struct sockaddr*)&addr , sizeof(addr));
if(ret == -1){
perror("bind");
exit(-1);
}
// 监听
ret = listen(lfd , 100);
if(ret == -1){
perror("listen");
exit(-1);
}
// 等待客户端连接
struct sockaddr_un caddr;
socklen_t len = sizeof(caddr);
int cfd = accept(lfd , (struct sockaddr*)&caddr , &len);
if(cfd == -1){
perror("accept");
exit(-1);
}
cout<<"客户端文件："< // 客户端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
unlink("client.sock");
// 创建监听套接字
int cfd = socket(AF_LOCAL , SOCK_STREAM , 0);
if(cfd == -1){
perror("socket");
exit(-1);
}
// 绑定本地套接字文件
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(addr.sun_path , "client.sock");
int ret = bind(cfd , (struct sockaddr*)&addr , sizeof(addr));
if(ret == -1){
perror("bind");
exit(-1);
}
// 连接服务器
struct sockaddr_un saddr;
saddr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(saddr.sun_path , "server.sock");
ret = connect(cfd , (struct sockaddr*)&saddr , sizeof(saddr));
if(ret == -1){
perror("connect");
exit(-1);
}
// 通信
int num = 0;
while(1){
char buf[128];
sprintf(buf , "hello 647 %d\n" , num++);
send(cfd , buf , strlen(buf)+1 , 0);
int len = recv(cfd , buf , sizeof(buf) , 0);
if(len == -1){
perror("recv");
exit(-1);
}
else if(len == 0){
cout<<"Server close..."<