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【九月打卡】第12天 C气象数据中心 14-2 select模型(上)

2022.09.20 16:44 15浏览
  • 课程信息

课程名称:C/C++气象数据中心实战,手把手教你做工业级项目

课程章节:14-2 select模型(上)

主讲老师: 吴从周

  • 课程内容

io复用中的select模型

  • 课程收获
    1.传统的方法是每一个线程或者进程只能管理一个客户连接,我们采用线程池的时候也只需要每一个线程或者进程只能管理一个客户连,只是不需要频繁的创造线程或者进程。
    而IO复用是在单进程或者单线程中同时进行监视多个连接(监听,读,写)即尽量提升单个服务器的性能,将单个服务器的性能发挥到极致。

2.​ 单服务器高性能的关键之一就是服务器采取的网络编程模型。服务器如何管理连接,如何处理请求等。这两个设计点最终都和操作系统的I/O模型及进程模型相关。

  • I/O模型:阻塞、非阻塞、同步、异步
  • 进程模型:单进程、多进程、多线程。

3.​ 我们所说的I/O模型是指网络I/O模型,就是服务端如何管理连接,如何请求连接的措施,是用一个进程管理一个连接(PPC),还是一个线程管理一个连接(TPC),亦或者一个进程管理多个连接(Reactor)。
因此IO多路复用中多路就是多个TCP连接(或多个Channel),复用就是指复用一个或少量线程,理解起来就是多个网路IO复用一个或少量线程来处理这些连接。

5.常见I/O模型有

  • 同步阻塞IO(Blocking IO):即传统IO模型
  • 同步非阻塞IO(Non-blocking IO):默认常见的socket都是阻塞的,非阻塞IO要求socket被设置成NONBLOCK
  • IO多路复用(IO
  • Multiplexing):即经典的Reactor设计模式,也被称为异步阻塞IO,Java中的selector和linux中的epoll都是这种模型
  • 异步IO(Asychronous IO):即Proactor设计模式,也被称为异步非阻塞IO

在本节课中我们选择三种模型,分别为select模型,poll模型和epoll模型。
select模型:只能管理1024个客户端连接。
poll模型:可以管理更多连接,但是性能会随着连接增多而降低,
epoll模型:只要内存足够,管理的连接数没有上限,而且没有性能的下降。

网络代理模块:正向代理和反向代理,即abcd,正向直接让ad

4.select模型
​ select函数监视的文件描述符有三类,readfds,writefds,exceptfds。调用后函数会阻塞,直到有描述符就绪(有数据读、写、或者有except),或者超时(timeout指定时间,如果立即返回设置null),函数返回。当select函数返回后,可以通过便利fdset,来找到就绪的描述符。

​ 优点:良好的跨平台性。

#include sys/time.h

#include sys/types.h

#include unistd.h

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

fd_set结构体是文件描述符集,该结构体实际上是一个整型数组,数组中的每个元素的每一位标记一个文件描述符。fd_set能容纳的文件描述符 数量由FD_SETSIZE指定,一般情况下,FD_SETSIZE等 于1024,这就限制了select能同时处理的文件描述符的总量。

下面介绍一下各个参数的含义:

1)nfds参数指定被监听的文件描述符的总数。通常被设置为select监听的所有文件描述符中最大值加1;

2)readfds、writefds、exceptfds分别指向可读、可写和异常等事件对应的文件描述符集合。这三个参数都是传入传出型参数,指的是
在调用select之前,用户把关心的可读、可写、或异常的文件描述 符 通过FD_SET(下面介绍)函数分别添加进readfds、writefds、exceptfds文件描述符集,select将对这些文件描述符集中的文件描述符进行监听,如果有就绪文件描述符,select会重置readfds、writefds、exceptfds文件描述符集来通知应用程序哪些文件描述符就绪。这个特性将导致select函数返回后,再次调用select之前,必须重置我们关心的文件描述符,也就是三个文件描述符集已经不是我们之前传入 的了。

timeout参数用来指定select函数的超时时间、

5、select的返回情况:
1)如果指定timeout为NULL,select会永远等待下去,直到有一个文件描述符就绪,select返回;
2)如果timeout的指定时间为0,select根本不等待,立即返回;
3)如果指定一段固定时间,则在这一段时间内,如果有指定的文件描述符就绪,select函数返回,如果超过指定时间,select同样返回。
4)返回值情况:
a)超时时间内,如果文件描述符就绪,select返回就绪的文件描述符总数(包括可读、可写和异常),如果没有文件描述符就绪,select返回0;
b)select调用失败时,返回 -1并设置errno,如果收到信号,select返回 -1并设置errno为EINTR。

图片描述
6、文件描述符的就绪条件:
在网络编程中,
1)下列情况下socket可读:
a) socket内核接收缓冲区的字节数大于或等于其低水位标记SO_RCVLOWAT;
b) socket通信的对方关闭连接,此时该socket可读,但是一旦读该socket,会立即返回0(可以用这个方法判断client端是否断开连接);
c) 监听socket上有新的连接请求;
d) socket上有未处理的错误。
2)下列情况下socket可写:
a) socket内核发送缓冲区的可用字节数大于或等于其低水位标记SO_SNDLOWAT;
b) socket的读端关闭,此时该socket可写,一旦对该socket进行操作,该进程会收到SIGPIPE信号;
c) socket使用connect连接成功之后;
d) socket上有未处理的错误。
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