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【1】UDP
1》通信流程
2》函数接口
1 recvfrom
2 sendto 3》代码展示
1 服务器代码
2 客户端代码 【2】Linux IO 模型
场景假设一 1》阻塞式IO#xff1a;最常见、效率低、不耗费CPU
2》 非阻塞 IO#xff1a;轮询、耗费CPU#xff0c;可以处…目录
【1】UDP
1》通信流程
2》函数接口
1 recvfrom
2 sendto 3》代码展示
1 服务器代码
2 客户端代码 【2】Linux IO 模型
场景假设一 1》阻塞式IO最常见、效率低、不耗费CPU
2》 非阻塞 IO轮询、耗费CPU可以处理多路IO 设置非阻塞的方式
1 通过函数自带参数设置
2 通过设置文件描述符的属性把文件描述符的属性设置为非阻塞
3》信号驱动IO/异步IO异步通知方式需要底层驱动的支持 4》三种模型对比 【1】UDP
1》通信流程 服务器----------------------------------------------------------------------------》短信的接收方 创建数据报套接字socket------------------》有手机指定网络信息--------------------------------------》有号码绑定套接字bind------------------------------》绑定手机接收、发送消息recvfrom sendto-------》收短信关闭套接字close----------------------------》接收完毕 客户端---------------------------------------------------------------------------》短信的发送方 创建数据报套接字socket------------------》有手机指定网络信息--------------------------------------》有对方号码接收、发送消息recvfrom sendto-------》发短信关闭套接字close----------------------------》发送完毕 2》函数接口
1 recvfrom ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen); 功能接收数据 参数 sockfd套接字描述符 buf:接收缓存区的首地址 len接收缓存区的大小 flags0 src_addr:发送端的网络信息结构体的指针 addrlen发送端的网络信息结构体的大小的指针 返回值 成功接收的字节个数 失败-1 0:客户端退出 2 sendto ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen); 功能发送数据 参数 sockfd套接字描述符 buf:发送缓存区的首地址 len发送缓存区的大小 flags0 src_addr:接收端的网络信息结构体的指针 addrlen接收端的网络信息结构体的大小 返回值 成功发送的字节个数 失败-1 3》代码展示
1 服务器代码
#include stdio.h
#include sys/types.h /* See NOTES */
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include netinet/ip.h
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include string.h
#include stdlib.hint main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128] {0};int ret;// 1.创建数据报套接字socket------------------》有手机int sockfd socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd 0){perror(socket err);return -1;}printf(sockfd:%d\n, sockfd);// 2.指定网络信息--------------------------------------》有号码struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family AF_Isaddr.sin_port htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;int len sizeof(caddr);// 3.绑定套接字bind------------------------------》绑定手机if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)saddr, sizeof(saddr)) 0){perror(bind err);return -1;}printf(bind okk\n);// 4.接收、发送消息recvfrom sendto-------》收短信while (1){// 最后两个参数存放:发送消息的人的信息ret recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)caddr, len);if (ret 0){perror(recvfrom err);return -1;}else{printf(ip:%s port:%d buf:%s\n,inet_ntoa(caddr.sin_addr),ntohs(caddr.sin_port), buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));}}// 5.关闭套接字close----------------------------》接收完毕close(sockfd);return 0;
}2 客户端代码
#include stdio.h
#include sys/types.h /* See NOTES */
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include netinet/ip.h
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include string.h
#include stdlib.hint main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128] {0};int ret;// 1.创建数据报套接字socket------------------》有手机int sockfd socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd 0){perror(socket err);return -1;}printf(sockfd:%d\n, sockfd);// 2.指定网络信息--------------------------------------》有号码struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family AF_INET;saddr.sin_port htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr inet_addr(192.168.253.145);int len sizeof(caddr);// 4.接收、发送消息recvfrom sendto-------》收短信while (1){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);if (buf[strlen(buf) - 1] \n)buf[strlen(buf) - 1] \0;if (strcmp(buf, quit) 0){break;}sendto(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)saddr, sizeof(saddr));memset(buf,0,sizeof(buf));}// 5.关闭套接字close----------------------------》接收完毕close(sockfd);return 0;
}注意 1.对于TCP是先运行服务器客户端才能运行 2.对于UDP来说服务器和客户端运行顺序没有先后因为是无连接的所以服务器和客户端谁先开始没有关系 3.一个服务器可以同时连接多个客户端想知道是哪个客户端登录可以在服务器代码里加上打印IP和端口号的代码 4.UDP客户端当使用send的时候上面要加上connect这个connect不是代表连接的作用而是指定客户端即将要发送给谁数据这样就不需要使用sendto而是用send就可以了 5.在TCP里也可以使用recvfrom和sendto使用时将后面的两个参数都写为NULL即OK 【2】Linux IO 模型
4种阻塞IO、非阻塞IO、信号驱动IO异步IO、IO多路复用
场景假设一 假设妈妈有一个孩子孩子在房间里睡觉妈妈需要及时获知孩子是否醒了如何做 一直看着他一直在一个房间呆着不累但是不能处理其他的事情时不时的进房间看看累但是可以处理其他事情睡觉听孩子哭不哭互不耽误 1》阻塞式IO最常见、效率低、不耗费CPU 阻塞I/O 模式是最普遍使用的I/O 模式大部分程序使用的都是阻塞模式的I/O 。 缺省情况下及系统默认状态套接字建立后所处于的模式就是阻塞I/O 模式。 学习的读写函数在调用过程中会发生阻塞相关函数如下 •读操作中的read、recv、recvfrom 读阻塞--》需要读缓冲区中有数据可读读阻塞解除 •写操作中的write、send 写阻塞--》阻塞情况比较少主要发生在写入的缓冲区的大小小于要写入的数据量的情况下写操作不进行任何拷贝工作将发生阻塞一旦缓冲区有足够的空间内核将唤醒进程将数据从用户缓冲区拷贝到相应的发送数据缓冲区。 注意sendto没有写阻塞 1无sendto函数的原因 sendto不是阻塞函数本身udp通信不是面向链接的udp无发送缓冲区即sendto没有发送缓冲区send是有发送缓存区的即sendto不是阻塞函数。 2UDP不用等待确认没有实际的发送缓冲区所以UDP协议中不存在缓冲区满的情况在UDP套接字上进行写操作永远不会阻塞。 •其他操作accept、connect udp丢包 tcp粘包 tcp拆包 TCP粘包、拆包发生原因 发生TCP粘包或拆包有很多原因常见的一下几点 1.要发送的数据大于TCP发送缓存区剩余空间大小将发生拆包 2.待发送数据大于MSS传输层的最大报文长度将进行拆包到网络层拆包-idipflags 3.要发送的数据小于TCP发送缓存区的大小TCP将多次写入缓存区的数据一次发送出去将会发生粘包 4.接收数据端的应用层没有及时读取缓冲区中的数据将发生粘包 粘包解决方法 解决问题的关键在于如何给每个数据包添加边界信息常用的方法有如下 1.发送端给每个数据包添加首部首部中应该至少包含数据包的长度这样接收端在接受到数据后通过读取包首部的长度字段便可以知道每一个数据报的实际长度了 2.发送端将每个数据包封装为固定长度这样接收端每次从接受缓冲区中读取固定长度的数据就自然而然的把每个数据包拆分开来。 3.可以再数据包之间设置边界如添加特殊符号这样接收端通过这个边界既可以将不同的数据包拆分开来。 4.延时发送 2》 非阻塞 IO轮询、耗费CPU可以处理多路IO •当我们将一个套接字设置为非阻塞模式我们相当于告诉了系统内核“当我请求的I/O 操作不能够马上完成你想让我的进程进行休眠等待的时候不要这么做请马上返回一个错误给我。” •当一个应用程序使用了非阻塞模式的套接字它需要使用一个循环来不停地测试是否一个文件描述符有数据可读称做polling。 •应用程序不停的polling 内核来检查是否I/O操作已经就绪。这将是一个极浪费CPU 资源的操作。 •这种模式使用中不普遍。 设置非阻塞的方式
1 通过函数自带参数设置 2 通过设置文件描述符的属性把文件描述符的属性设置为非阻塞 int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ ); 功能设置文件描述符属性 参数 fd:文件描述符 cmd设置方式 - 功能选择 F_GETFL 获取文件描述符的状态信息 第三个参数化忽略 F_SETFL 设置文件描述符的状态信息 通过第三个参数设置 O_NONBLOCK 非阻塞 O_ASYNC 异步 O_SYNC 同步 arg:设置的值 in 返回值 特殊选择返回特殊值 - F_GETFL 返回的状态值(int) 其他成功0 失败-1更新errno 使用0为例 0-原本阻塞、读权限 修改或添加非阻塞 int flagsfcntl(0,F_GETFL);//1.获取文件描述符原有的属性信息 flags flags | O_NONBLOCK;//2.修改添加权限 fcntl(0,F_SETFL,flags); //3.将修改好的权限设置回去 #include stdio.h
#include fcntl.h
#include unistd.hint main(int argc, char const *argv[])
{//1.获取文件描述符的原有属性int flags fcntl(0,F_GETFL);//2.修改文件描述符的属性flags flags | O_NONBLOCK;//3.设置文件描述符的属性fcntl(0,F_SETFL,flags);char buf[32];while(1){if(fgets(buf,sizeof(buf),stdin) NULL){perror(err\n);}else{printf(buf: %s\n,buf);}sleep(1);}return 0;
}3》信号驱动IO/异步IO异步通知方式需要底层驱动的支持 异步通知异步通知是一种非阻塞的通知机制发送方发送通知后不需要等待接收方的响应或确认。确认发送后发送方可以继续执行其他操作而无需等待接收方处理通知 1.通过信号方式当内核检测到设备数据后会主动给应用发送信号SIGIO 2.应用程序收到信号后做异步处理即可 应用程序需要把自己的进程号告诉内核并打开异步通知机制 //1.设置将文件描述符和进程号提交给内核驱动 //一旦fd有事件响应, 则内核驱动会给进程号发送一个SIGIO的信号 fcntl(fd,F_SETOWN,getpid()); //2.设置异步通知 int flags; flags fcntl(fd, F_GETFL); //获取原属性 flags | O_ASYNC; //给flags设置异步 O_ASUNC 通知 fcntl(fd, F_SETFL, flags); //修改的属性设置进去,此时fd属于异步 //3.signal捕捉SIGIO信号 --- SIGIO:内核通知会进程有新的IO信号可用 //一旦内核给进程发送sigio信号则执行handler signal(SIGIO,handler); #include stdio.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include signal.hint fd;void handler(int sig)
{char buf[32];printf(------------------------\n);read(fd, buf, sizeof(buf));printf(mouse: %s\n, buf);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fd open(/dev/input/mouse1, O_RDONLY);if (fd 0){perror(fd err\n);return -1;}// 1.将进程号和文件描述符交给内核fcntl(fd, __F_SETOWN, getpid());// 2.设置异步通知int flags fcntl(fd, F_GETFL);flags flags | O_ASYNC;fcntl(fd, F_SETFL, flags);// 3.捕捉信号做逻辑处理signal(SIGIO, handler);while (1){printf(111\n);sleep(1);}return 0;
}4》三种模型对比 阻塞 IOBlocking IO非阻塞 IONon-blocking IO信号驱动 IOSignal-driven IO同步性同步非同步异步描述调用IO操作的线程会被阻塞直到操作完成调用IO操作时如果不能立即完成操作会立即返回线程可以继续执行其他操作当IO操作可以进行时内核会发送信号通知进程特点最常见、效率低、不耗费CPU轮询、耗费CPU可以处理多路IO效率高 异步通知方式需要底层驱动的支持 适应场景小规模IO操作对性能要求不高高并发网络服务器减少线程阻塞时间实时性要求高的应用避免轮询开销 今天的分享就到这里结束啦如果有哪里写的不好的地方请指正。 如果觉得不错并且对你有帮助的话点个关注支持一下吧
