概述

并发服务器技术：

多进程服务器
多线程服务器
I/O复用服务器

多进程并发服务器

有客户端请求时，服务器用一个子进程处理客户请求，父进程继续等待其他客户的请求。TCP服务器可能会等用户提交某些数据后再关闭连接，服务器的进程会阻塞，操作系统可能会调度其他服务进程。

过程：

创建套接字 sockfd
绑定（bind）套接字
监听（listen）套接字

while(1) {
  赋值连接套接字

  子进程 {
    关闭监听套接字
    具体事件
    关闭连接套接字
    结束子进程
  }

  关闭连接套接字
}

关闭套接字sockfd

多线程并发服务器

多进程并发服务器存在以下问题：

fork很昂贵，把父进程的内存映像复制到子进程，在子进程中复制所有描述符，操作比较重量级
fork返回之后父子进程之间信息的传递需要进程间通信机制

相比，线程更轻量，创建速度快。

线程函数

pthread_create()

int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);
// return 0 is OK

参数含义：指向pthread_t的指针，指向的变量被写入标识符来标识线程ID；设置线程属性，一般为NULL；告诉线程启动执行的函数；传递给启动函数的参数

pthread_exit()

void pthread_exit(void *retval);

终止调用它的线程并返回一个指向某个对象的指针。

pthread_join()

int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);

等待某个线程的结束。第一个参数指定需要等待线程的ID，第二个参数指向一个指针，这个指针指向线程的返回值。

pthread_self()

pthread_t pthread_self(void);

每个线程有一个所属进程内标识自己的ID，此函数返回自身的线程ID。

pthread_detach()

int pthread_detach(pthread_t th);

一个线程可以汇合也可以脱离。当汇合的线程终止时，线程ID和退出状态将留存在另一个线程对它调用pthread_join的返回值中。脱离的线程终止时，所有相关资源被释放，我们不能等待它们终止。

I/O复用服务器

适用场合：

客户处理多个描述符

一个客户同时处理多个套接字（很少见）

一个TCP服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字

一个服务器既要处理TCP，又要处理UDP

一个服务器要处理多个服务或多个协议

与多线程、多进程相比，I/O复用的最大优势是系统开销小，不必创建、维护进程/线程。

I/O复用是通过一种机制，一个进程可以监听多个描述符，一旦某个描述符就绪，通知程序可以进行读写操作。select、poll、epoll本质上都是同步I/O。他们是需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，所以读写过程是阻塞的。异步I/O无需自己负责读写，异步的实现会把数据从内核拷贝到用户空间。

select

select函数监视读写异常的fd，调用select函数会阻塞，直到有fd就绪或超时，函数返回准备就绪的fd数目。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，找到就绪的描述符。

过程如下图：

epoll

为了处理大量句柄而作了改进的poll。

epoll_create

int epoll_create(int size);

创建好epoll句柄后，占用一个fd值，使用完epoll后，调用close()关闭。

epoll_ctl

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

epoll事件的注册函数，不同于select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。

参数：

epfd: epoll_create()的返回值

op: 动作，用三个宏表示：EPOLL_CTL_ADD注册新的fd到epfd中；EPOLL_CTL_MOD修改已注册的fd的监听事件；EPOLL_CTL_DEL从epfd中删除一个fd

fd: 需要监听的fd

*event: 告诉内核需要监听什么事件

struct epoll_event {
    __uint32_t events;
    epoll_data_t data;
};
typedef union epoll_data {
    void *ptr;
    int fd;
    __uint32_t  u32;
    __uint64_t  u64;
}epoll_data_t;

events可以是以下几个宏的集合：

EPOLLIN: 可读

EPOLLOUT: 可写

EPOLLPRI: 紧急数据可读

EPOLLERR: 错误

EPOLLHUP: 被挂断

EPOLLET: 将epoll设为边缘触发模式

EPOLLONESHOT: 只监听一次事件

epoll_wait

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

收集在epoll监控的事件中已经发送的事件。返回对应I/O已准备好的fd数。

工作原理

epoll采用基于事件的就绪通知方式。epoll事先通知epoll_ctl()来注册一个fd，一旦基于某个fd就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个fd，当进程调用epoll_wait()时得到通知。

两种工作方式——水平触发(LT)和边缘触发(ET)

duyue6002 / Blog

[网络]TCP并发服务器 #6

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