教研组网站的建设,怎么搭建网站,宣传海报怎么制作,新手怎么注册自媒体账号一、概述
IO多路复用#xff1a;进程同时检查多个文件描述符#xff0c;以找出他们中的任何一个是否可执行IO操作。
核心#xff1a;同时检查多个文件描述符#xff0c;看他们是否准备好了执行IO操作。文件描述符就绪状态的转化是通过一些IO事件来触发。
二、水平触发和…一、概述
IO多路复用进程同时检查多个文件描述符以找出他们中的任何一个是否可执行IO操作。
核心同时检查多个文件描述符看他们是否准备好了执行IO操作。文件描述符就绪状态的转化是通过一些IO事件来触发。
二、水平触发和边缘触发
水平触发文件描述符可以非阻塞地执行IO系统调用此时认为它已经就绪。
边缘触发文件描述符自上次检查以来有了新IO活动。 水平触发通知时可以在任意时刻检查文件描述符的就绪状态即可以多次重复检查文件描述符一直处于就绪状态因此没必要每次当文件描述符处于就绪状态尽可能多执行IO操作。
边缘触发通知时只有当IO事件发生时我们才会收到通知。因此尽可能多的执行IO操作。一般设计思路用循环操作IOIO操作函数应设置为非阻塞状态。
三、select系统调用
1、接口
#include sys/select.h/* According to earlier standards */
#include sys/time.h
#include sys/types.h
#include unistd.h// 系统调用会一直阻塞直到一个或多个文件描述符集合成为就绪态
// 返回值-1 - 有错误发生、0 - 无就绪文件描述符、正整数 - 就绪的文件描述符个数
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);// 将文件描述符fd从fdset所指向的集合中移除
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 判断fd是否是fdset所指向的集合中的成员
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
// 将文件描述符fd添加到由fdset所指向的集合中
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
// 将fdset指向的集合初始化为空
void FD_ZERO(fd_set *set);#include sys/select.hint pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask);2、文件描述符说明
readfds用来检查输入是否就绪的文件描述符集合。
writefds用来检查输出是否就绪的文件描述符集合。
exceptfds用来检查异常情况是否发生的文件描述符集合。
四、poll 系统调用
1、接口
struct pollfd {int fd; /* file descriptor */short events; /* requested events */short revents; /* returned events */
};#include poll.h
// 返回值-1 - 错误、0 - 无就绪文件描述符、正整数 - 就绪文件描述符个数
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);#define _GNU_SOURCE /* See feature_test_macros(7) */
#include signal.h
#include poll.hint ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds,const struct timespec *tmo_p, const sigset_t *sigmask);2、pollfd结构体中掩码位
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kXMkb6yE-1678192420784)(E:\note\Linux 应用开发\picture\pollfd结构体中掩码.png)]
五、select和poll存在问题
1、当检查大量处于密集范围内的文件描述符时该操作耗时的时间将大大超过接下来操作。
2、需要检查fd集合需要在用户空间和内核空间来回拷贝。
3、select和poll返回后程序需要检查返回的数据结构中的每个元素以查明哪个文件描述符处于就绪状态。
六、信号驱动IO
七、epoll 编程接口
1、epoll接口概述
epoll API 由以下 3 个系统调用组成。
1、epoll_create() 创建一个epoll实例返回代表该实例的文件描述符。
2、epoll_ctl() 操作epoll实例相关联的兴趣列表。
3、epoll_wait() 返回与epoll实例相关链的就绪列表成员。
2、创建epoll实例
#include sys/epoll.hint epoll_create(int size);
int epoll_create1(int flags);3、修改epoll的兴趣列表
#include sys/epoll.hint epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);4、事件等待
#include sys/epoll.hint epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout,const sigset_t *sigmask);附录一select实现高并发socket服务器
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include stdio.h
#include string.h
#include arpa/inet.h
#include stdlib.h
#include sys/select.h
#include sys/time.h#define BUF_LEN 1024int main(int argc, char *argv[])
{pid_t dPid 0;struct sockaddr_in addr;struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen sizeof(struct sockaddr_in);int cfd0; // 客户端 fdint sfd0; // 服务端 fdint i 0, n 0;fd_set tmpfds; // 向select传递参数并从select返回结果fd_set rdfds; // 系统对 fd_set 扫描的 fd 管理变量。int maxfd; // 最大的文件描述符int connfd[FD_SETSIZE]; // 连接描述符管理int maxi 0; // connfd有效的文件描述符最大值int nready; // select 返回值char buf[BUF_LEN] ;/* 1、初始化select相关变量 */// 文件描述符集初始化FD_ZERO(tmpfds);FD_ZERO(rdfds);// 初始化有效的文件描述符集为-1表示不可用for(i0;iFD_SETSIZE;i){connfd[i] -1;}/* 2、socket编程 */// 1、创建服务器 socketsfd socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd -1){return -1;}// 2、初始化 sockaddr_un 结构体memset(addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));addr.sin_family AF_INET;inet_pton(AF_INET,127.0.0.1,addr.sin_addr);addr.sin_port htons(8888);bzero((addr.sin_zero),8);// 3、绑定 IP 地址和端口号if(bind(sfd,(struct sockaddr*)addr,sizeof(struct sockaddr_in)) -1){goto ERROTR_RETURN;}// 4、监听客户端连接if(listen(sfd,10) -1){goto ERROTR_RETURN;}/* 3、添加监听fd到select扫描集合 */FD_SET(sfd,rdfds);maxfd sfd;/* 4、调用select扫描文件描述符并处理相关返回 */while(1){tmpfds rdfds;nready select(maxfd1,tmpfds,NULL,NULL,NULL);if(nready 0){// 有就绪文件描述符if(FD_ISSET(sfd,tmpfds)){// 监听文件描述符就绪cfd accept(sfd,(struct sockaddr *)cliaddr,clilen);if(cfd -1){printf(accept errno!\r\n);exit(-1);}// 保存当前文件描述符for(i0;iFD_SETSIZE;i){if(connfd[i]-1){connfd[i] cfd;break;}}// 若连接总数达到的最大值关闭但前连接if(iFD_SETSIZE){close(cfd);printf(too many clients,i[%d]\n,i);continue;}//确保connfd中maxi保存的是最后一个文件描述符的下标if(imaxi){maxi i;}//打印客户端的IP和PORTchar sIP[16];memset(sIP,0x00,sizeof(sIP));printf(receive from client ----IP[%s],PORT[%d]\n,inet_ntop(AF_INET,cliaddr.sin_addr.s_addr,sIP,sizeof(sIP)),htons(cliaddr.sin_port));//将新的文件描述符加入到select监控的文件描述符中FD_SET(cfd,rdfds);// 调整最大fdif(maxfdcfd){maxfd cfd;}//如果没有变化的文件描述符则无需执行后续代码if(--nready0){continue;}}//通信文件描述符就绪for(i0;imaxi;i){int sockfd connfd[i];//数组内的文件描述符如果被释放有可能变为-1if(sockfd-1){continue;}if(FD_ISSET(sockfd,tmpfds)){memset(buf,0x00,sizeof(buf));n read(sockfd,buf,sizeof(buf));if(n0){// socket 异常perror(read over);close(sockfd);FD_CLR(sockfd,rdfds);connfd[i] -1;//将connfd[0]置为-1表示位置可用}else if(n0){// socket 关闭printf(client is closed\n);close(sockfd);FD_CLR(sockfd,rdfds);connfd[i] -1;//将connfd[0]置为-1表示位置可用}else{// 数据接收printf([%d]:[%s]\n,n,buf);write(sockfd,buf,n);}if(--nready0){break;//注意这里是break而不是continue应该是从最外层的while继续循环}}}}}return 0;
ERROTR_RETURN:close(sfd);return -1;
}附录二poll实现高并发socket服务器
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include stdio.h
#include string.h
#include arpa/inet.h
#include stdlib.h
#include poll.h#define BUF_LEN 1024
#define OPEN_MAX 1024int main(int argc, char *argv[])
{pid_t dPid 0;struct sockaddr_in addr;struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen sizeof(struct sockaddr_in);int cfd0; // 客户端 fdint sfd0; // 服务端 fdstruct pollfd client[OPEN_MAX]; // 文件描述符集管理数组int nfds 0; // client最大有效下标int nready 0; // poll 返回值int i 0;char buf[BUF_LEN] ;/* 1、poll相关配置 */// 1、初始化文件描述符集管理数组for(int i 0;i OPEN_MAX; i){client[i].fd -1; // 文件描述符都初始化为-1client[i].events POLLIN; // 默认全部只监听读事件}/* 2、socket编程 */// 1、创建服务器 socketsfd socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd -1){return -1;}// 2、初始化 sockaddr_un 结构体memset(addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));addr.sin_family AF_INET;inet_pton(AF_INET,127.0.0.1,addr.sin_addr);addr.sin_port htons(8888);bzero((addr.sin_zero),8);// 3、绑定 IP 地址和端口号if(bind(sfd,(struct sockaddr*)addr,sizeof(struct sockaddr_in)) -1){goto ERROTR_RETURN;}// 4、监听客户端连接if(listen(sfd,10) -1){goto ERROTR_RETURN;}/* 3、将监听socket添加到poll扫描集合中 */client[0].fd sfd; // 要监听的第一个文件描述符是lfdclient[0].events POLLIN; // 要监听lfd的读事件/* 4、调用poll扫描文件描述符集 */while(1){nready poll(client,nfds1,-1);if(client[0].revents POLLIN){// 有客户端连接int cfd accept(sfd, (struct sockaddr*)cliaddr, clilen);char sIP[16];memset(sIP,0x00,sizeof(sIP));printf(receive from client ----IP[%s],PORT[%d]\n,inet_ntop(AF_INET,cliaddr.sin_addr.s_addr,sIP,sizeof(sIP)),htons(cliaddr.sin_port));for(i 1; i OPEN_MAX; i){if(client[i].fd 0){client[i].fd cfd;break;}}if(i OPEN_MAX){// 客户端连接数操作上限close(cfd);printf(too many clients,i[%d]\n,i);continue;}// 更新扫描fd集合个数if(i nfds){nfds i; }// 判断是否处理完成if(--nready 0){continue; // 就一个事件而且是新连接没必要往下执行了}}// 通信socket状态有变化for(i 0; i OPEN_MAX ; i){if(client[i].fd 0){// 当前client无效continue;}if(client[i].revents POLLIN){// 接收到数据int n read(client[i].fd, buf, sizeof(buf));if(n 0){perror(read err);close(client[i].fd); // 该文件描述符无用了关闭client[i].fd -1;}if(n 0){printf(client[%d] closed\n,i);close(client[i].fd);client[i].fd -1;}else{write(client[i].fd, buf, n);printf([%d]:[%s]\n,n,buf);}if(--nready 0){break; // 为了防止循环1024}}}}return 0;
ERROTR_RETURN:close(sfd);return -1;
}附录三epoll实现高并发socket服务器
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include stdio.h
#include string.h
#include arpa/inet.h
#include stdlib.h
#include sys/epoll.h
#include errno.h#define BUF_LEN 1024
#define OPEN_MAX 1024int main(int argc, char *argv[])
{pid_t dPid 0;struct sockaddr_in addr;struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen sizeof(struct sockaddr_in);int cfd0; // 客户端 fdint sfd0; // 服务端 fdint clientfd0;struct epoll_event event; // 告诉内核要监听什么事件 struct epoll_event wait_event[OPEN_MAX]; //内核监听完的结果int i 0;int nready 0;char buf[BUF_LEN] ;/* 1、socket编程 */// 1、创建服务器 socketsfd socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd -1){return -1;}// 2、初始化 sockaddr_un 结构体memset(addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));addr.sin_family AF_INET;inet_pton(AF_INET,127.0.0.1,addr.sin_addr);addr.sin_port htons(8888);bzero((addr.sin_zero),8);// 3、绑定 IP 地址和端口号if(bind(sfd,(struct sockaddr*)addr,sizeof(struct sockaddr_in)) -1){goto ERROTR_RETURN;}// 4、监听客户端连接if(listen(sfd,10) -1){goto ERROTR_RETURN;}/* 2、epoll 配置 */// 创建一个 epoll 的句柄参数要大于 0 没有太大意义int epfd epoll_create(10); if( -1 epfd ){ perror (epoll_create); return -1; }// 将sfd添加到扫描fd集合event.data.fd sfd; //监听套接字 event.events EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读int ret epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sfd, event); if(-1 ret){ perror(epoll_ctl); return -1; } while(1){nready epoll_wait(epfd, wait_event, OPEN_MAX, -1);if(nready -1){exit(EXIT_FAILURE);}for(int i 0 ; i nready; i){if(wait_event[i].data.fd sfd){// 有客户端连接cfd accept(sfd, (struct sockaddr *)cliaddr, clilen);if(cfd -1){//连接建立失败continue;}event.events EPOLLIN;event.data.fd cfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, event);}else{// 通信socket准备就绪clientfd wait_event[i].data.fd;ret recv(clientfd, buf, 1024, 0);if(ret 0){//现在是不可能-1的但是如果一直while读读空了就会返回-1if(errno EAGAIN || errno EWOULDBLOCK){continue; //资源暂不可用 再尝试一次}else{//出错close(clientfd);event.events EPOLLIN;event.data.fd clientfd;epoll_ctl(clientfd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd, event);}}else if(ret 0){ // recv 返回0代表连接已经断开printf(连接被关闭%d\n,clientfd);close(clientfd);event.events EPOLLIN;event.data.fd clientfd;epoll_ctl(clientfd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd, event); }else{printf([%d]:[%s]\n,ret,buf);}}}}return 0;
ERROTR_RETURN:close(sfd);return -1;
}
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