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网络通信

多路复用:

    使用一个进程(且只有主线程)同时监控若干个文件描述符读写情况,这种读写模式称为多路复用

    多用于TCP的服务端,用于监控客户端的连接和数据的发送

    优点:不需要频繁地创建、销毁进程,从而节约了内存资源、时间资源,也避免了进程之间的竞争、等待

    缺点:要求单个客户端的任务不能太过于耗时,否则其它客户端就会感知到卡顿

    适合并发量高、但是任务量短小的情景,例如:Web服务器

select:

    fd_set 是文件描述符的集合,使用以下函数操作:

    void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

    功能:从集合set中删除fd文件描述符

    int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

    功能:判断集合set中是否存在fd文件描述符

    void FD_SET(int fd, fd_set *set);

    功能:向集合set中添加fd文件描述符

    void FD_ZERO(fd_set *set);

    功能:清空集合set

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

    功能:同时监控多个文件描述符的读、写、异常操作

    nfds:被监控的文件描述符中的最大值+1

    readfds:监控读操作的文件描述符集合

    writefds:监控写操作的文件描述符集合

    exceptfds:监控异常操作的文件描述符集合

    timeout:设置超时时间

        NULL    一直阻塞,直到某个文件描述符发生了变化

        0秒0微秒    非阻塞

        大于0       等待超时时间,超时返回0      

        struct timeval {

            long    tv_sec;         /* seconds */   秒

            long    tv_usec;        /* microseconds */  微秒

        };

    返回值:监控到发生相关操作的文件描述符的个数,超时返回0,错误返回-1

    注意:

        readfds、writefds、exceptfds 这三个集合参数既是输入也是输出,调用select时这三个集合需要存储被监控的文件描述符,

        当由于有文件描述符发生了相应的操作的人导致函数返回时,这三个集合中存储了这些文件描述符并返回给调用者

    select:设计不合理的地方

        1、每次调用select都需要向它重新传递被监控的文件描述符集合

        2、调用结束后如果想直到具体是哪个文件描述符发生了相关操作,必须对所有被监控的文件描述符进行一遍测试

    select的优点:

        它是最早的多路复用函数,几乎所有的操作系统都支持,兼容性很高

pselect:

    int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);

    功能:大致与select一样

    区别:

        1、超时时间的结构类型不同

        struct timespec {

            long    tv_sec;         /* seconds */   秒

            long    tv_nsec;        /* nanoseconds */   纳秒

        };

       2、pselect监控时可以通过sigmask参数设置要屏蔽的信号,可以保障pselect监控时不受这些信号干扰

    共同点:本质上与select差别不大、select的缺点篇select也是一样的,只是个别功能有所增强而已

poll:

    int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

    fds:struct pollfd结构变量数组

    struct pollfd {

        int   fd;         /* file descriptor */     被监控的文件描述符

        short events;     /* requested events */    想要监控的事件

        short revents;    /* returned events */     实际监控到的事件

            POLLIN  普通优先级的读事件

            POLLPRI 高优先级的读事件

            POLLOUT 普通优先级的写事件

            POLLRDHUP   对方socket关闭

            POLLERR 错误事件

            POLLHUP 对方挂起

            POLLNVAL    非法描述符

    };

    nfds:数组的长度

    timeout:超时时间 按毫秒赋值 1000毫秒=1秒

    返回值:监控到发生相关操作的描述符的个数,超时返回0,错误返回-1

epoll:

    #include <sys/epoll.h>

    int epoll_create(int size);

    功能:创建一个epoll的内核对象,该对象可以管理、保存被监控的描述符

    size:epoll对象管理描述符的数量

    返回值:epoll对象的描述符

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

    功能:控制epoll对象,添加、删除描述符

    epfd:epoll对象的描述符

    op:

        EPOLL_CTL_ADD   添加监控的描述符

        EPOLL_CTL_MOD   修改要监控的描述符的事件

        EPOLL_CTL_DEL   删除监控的描述符

    fd:

        要操作的描述符

    event:要监听的事件

        struct epoll_event {

            uint32_t     events;      /* Epoll events */    要监控事件,参考poll

            epoll_data_t data;        /* User data variable */  

        };

        typedef union epoll_data {

            void        *ptr;

            int          fd;    //  产生事件的描述符

            uint32_t     u32;

            uint64_t     u64;

        } epoll_data_t;

    返回值:成功0 失败-1

    int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);

    功能:监控文件描述符,并返回发生事件的描述符

    epfd:epoll对象的描述符

    events:输出型参数 用于获取发生事件的描述符

    maxevents:可以返回的事件数目的最大值

    timeout: 超时时间

    返回值:监控到发生相关操作的描述符的个数,超时返回0,错误返回-1

    epoll优点:

        1、只需要拷贝一次待监控的描述符

        2、会把发生事件的描述符返回,不需要遍历所有的描述符,大大地节约时间

        3、编程结构更加简约

epoll的条件触发和边缘触发:

    条件触发:当文件缓冲区中有需要读取的数据时就会触发事件,类似于键盘

    边缘触发:当数据发送时触发一次事件

        把监控的事件增加设置为EPOLLET,类似于鼠标

        优点:大大地降低事件触发的次数,在某些只需要处理一次事件即可的情境下能够提高效率

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