int main() {
/*
* 这里进行一些初始化的设置,
* 包括socket建立,地址的设置等,
*/
fd_set read_fs, write_fs;
struct timeval timeout;
int max = 0; // 用于记录最大的fd,在轮询中时刻更新即可
// 初始化比特位
FD_ZERO(&read_fs);
FD_ZERO(&write_fs);
int nfds = 0; // 记录就绪的事件,可以减少遍历的次数
while (1) {
// 阻塞获取
// 每次需要把fd从用户态拷贝到内核态
nfds = select(max + 1, &read_fd, &write_fd, NULL, &timeout);
// 每次需要遍历所有fd,判断有无读写事件发生
for (int i = 0; i <= max && nfds; ++i) {
if (i == listenfd) {
--nfds;
// 这里处理accept事件
FD_SET(i, &read_fd);//将客户端socket加入到集合中
}
if (FD_ISSET(i, &read_fd)) {
--nfds;
// 这里处理read事件
}
if (FD_ISSET(i, &write_fd)) {
--nfds;
// 这里处理write事件
}
}
}
6、select缺点
单个进程所打开的FD是有限制的,通过FD_SETSIZE设置,默认1024
每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大
对socket扫描时是线性扫描,采用轮询的方法,效率较低(高并发时)
7、poll函数接口
poll与select相比,只是没有fd的限制,其它基本一样
#include <poll.h>
// 数据结构
struct pollfd {
int fd; // 需要监视的文件描述符
short events; // 需要内核监视的事件
short revents; // 实际发生的事件
};
// API
int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);
8、poll使用示例
// 先宏定义长度
#define MAX_POLLFD_LEN 4096
int main() {
/*
* 在这里进行一些初始化的操作,
* 比如初始化数据和socket等。
*/
int nfds = 0;
pollfd fds[MAX_POLLFD_LEN];
memset(fds, 0, sizeof(fds));
fds[0].fd = listenfd;
fds[0].events = POLLRDNORM;
int max = 0; // 队列的实际长度,是一个随时更新的,也可以自定义其他的
int timeout = 0;
int current_size = max;
while (1) {
// 阻塞获取
// 每次需要把fd从用户态拷贝到内核态
nfds = poll(fds, max+1, timeout);
if (fds[0].revents & POLLRDNORM) {
// 这里处理accept事件
connfd = accept(listenfd);
//将新的描述符添加到读描述符集合中
}
// 每次需要遍历所有fd,判断有无读写事件发生
for (int i = 1; i < max; ++i) {
if (fds[i].revents & POLLRDNORM) {
sockfd = fds[i].fd
if ((n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) <= 0) {
// 这里处理read事件
if (n == 0) {
close(sockfd);
fds[i].fd = -1;
}
} else {
// 这里处理write事件
}
if (--nfds <= 0) {
break;
}
}
}
}
9、poll缺点
每次调用poll,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大
对socket扫描时是线性扫描,采用轮询的方法,效率较低(高并发时)
10、epoll函数接口
#include <sys/epoll.h>
// 数据结构
// 每一个epoll对象都有一个独立的eventpoll结构体
// 用于存放通过epoll_ctl方法向epoll对象中添加进来的事件
// epoll_wait检查是否有事件发生时,只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可
struct eventpoll {
/*红黑树的根节点,这颗树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件*/
struct rb_root rbr;
/*双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件*/
struct list_head rdlist;
};
// API
int epoll_create(int size); // 内核中间加一个 ep 对象,把所有需要监听的 socket 都放到 ep 对象中
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); // epoll_ctl 负责把 socket 增加、删除到内核红黑树
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);// epoll_wait 负责检测可读队列,没有可读 socket 则阻塞进程
目录
1、什么是IO多路复用? 2、为什么出现IO多路复用机制? 3、IO多路复用的三种实现方式 4、select函数接口 5、select使用示例 6、select缺点 7、poll函数接口 8、poll使用示例 9、poll缺点 10、epoll函数接口 11、epoll使用示例 12、epoll缺点 13、epoll LT 与 ET模式的区别 14、epoll应用 15、select/poll/epoll之间的区别 16、IO多路复用完整代码实现 17、高频面试题
1、什么是IO多路复用
定义
IO多路复用是一种同步IO模型,实现一个线程可以监视多个文件句柄;一旦某个文件句柄就绪,就能够通知应用程序进行相应的读写操作;没有文件句柄就绪时会阻塞应用程序,交出cpu。多路是指网络连接,复用指的是同一个线程
2、为什么有IO多路复用机制?
没有IO多路复用机制时,有BIO、NIO两种实现方式,但有一些问题
同步阻塞(BIO)
服务端采用单线程,当accept一个请求后,在recv或send调用阻塞时,将无法accept其他请求(必须等上一个请求处recv或send完),无法处理并发
服务器端采用多线程,当accept一个请求后,开启线程进行recv,可以完成并发处理,但随着请求数增加需要增加系统线程,大量的线程占用很大的内存空间,并且线程切换会带来很大的开销,10000个线程真正发生读写事件的线程数不会超过20%,每次accept都开一个线程也是一种资源浪费
同步非阻塞(NIO)
IO多路复用(现在的做法)
服务器端采用单线程通过select/epoll等系统调用获取fd列表,遍历有事件的fd进行accept/recv/send,使其能支持更多的并发连接请求
3、IO多路复用的三种实现方式
4、select函数接口
5、select使用示例
6、select缺点
7、poll函数接口
8、poll使用示例
9、poll缺点
10、epoll函数接口
11、epoll使用示例
12、epoll缺点
epoll只能工作在linux下
13、epoll LT 与 ET模式的区别
14、epoll应用
15、select/poll/epoll之间的区别
16、完整代码示例
https://github.com/caijinlin/learning-pratice/tree/master/linux/io
17、高频面试题