Linux网络编程-TCP并发服务器

原创于 2025-07-22 15:49:47 发布 · 951 阅读

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#网络 #服务器 #linux

UDP：单循环服务器，服务器同一时刻只能响应一个客户端的请求

TCP：并发服务器，服务器同一时刻只能响应多个客户端的请求

一、构建TCP并发服务器

让TCP服务端具备同时响应多个客户端的能力。

1.多进程

资源消耗大，同资源平台下，并发量小。

2.多线程

创建线程、进程，比较耗时

3.线程池

提前预创建大量线程，避免任务执行过程中创建线程的耗时

4.IO多路复用

多线程创建线程、进程，比较耗时线程池提前预创建大量线程，避免任务执行过程中创建线程的耗时

优势：节省资源

劣势：不利于处理比较耗时、延时比较长的任务

1.创建文件描述符集合
2.将关注的文件描述符加入到集合
3.等待IO事件到达
4.根据不同的I0事件处理不同的任务

阻塞IO：
read、recv、fgets、recvfrom
IO多路复用（转接）：

在不创建新的进程和线程的前提下，可以在一个进程
中同时监测多个IO（fd/sockfd/connfd）

1.select

select使用位图管理文件描述符，最多允许同时检测1024个文件描述符（有上限）
文件描述符集合在应用层创建，需要实现应用层和内核层的反复拷贝
需要应用层对集合表进行遍历，寻找到达事件
只能工作在水平触发模式（低速模式），不能工作在边沿触发模式

int select(int nfds,fd set *readfds,fd set *writefds.fd set *exceptfds,stuct timeval *tine out);
select:实现IO多路复用
功能:阻塞等待IO事件，返回事件结果参数:
nfds:关注的最大文件描述符+1

readfds:文件描述符读事件集合表

wiitefils:写事件集合表

exceptfds:其他事件集合表

tineout:超时时间
NULL:不设置超时

返回值：

成功：返回到达的事件个数

失败：-1

0：超时事件到达但没有返回文件

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//指定fd清零
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断集合里是否有fd文件描述符
void FD_SET(int fd, fd_set *set);//将fd号描述符置给set
void FD_ZERO(fd_set *set);//清零

2.poll

1.po使用链表管理文件描述符，对监测的文件描述符没有上限限制.

2.文件描述符集尽在应用层创建，需要实现应用层和内核层的反复拷贝

3.需要应用层对集合表进行遍历，寻找到达的事件

4.只能工作在水平触发模式(低速模式)，不能工作在边沿触发模式(高速模式)

3.epoll

1.使用树型结构（红黑树）管理文件描述符，提高查找效率

树型结构的特点：提高数据的查找效率，

遍历时间复杂度为O(2logN)

2.文件描述符集合创建在内核，避免了应用层和内核层的数据拷贝

3.直接向应用层返回到达的io事件的集合，不需要进行遍历查找

操作流程：

1.创建文件描述符集合了 epoll_create();

2.将关注的文件描述符加入到集合epoll_ctl();

3.等待IO事件到达epoll_wait();

4.根据不同的IO事件处理不同的任务

int epoll_create(int size)

功能：创建并打开一个epoll的文件描述符集合

参数：

size：最多允许监测的文件描述的个数

返回值：

成功：代表集合的文件描述符

失败：-1

int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
        功能：对文件描述符集合进行操作
        参数：

                epfd：要操作的文件描述符集合

                op：进行什么操作

                          EPOLL_CTL_ADD：向集合添加

                          EPOLL_CTL_MOD：修改集合

                        EPOLL_CTL_DEL：从集合删除

                fd：要操作的文件描述符

        event：事件的结构体，在op= EPOLL_CTL_ADD或者 EPOLL_CTL_MOD时使用，

         typedef union epoll_data {
         void *ptr;
         int fd;
         uint32_t u32;
         uint64_t u64;
         } epoll_data_t;

         struct epoll_event {
         uint32_t events; /* Epoll events */
         epoll_data_t data; /* User data variable */
         };

        events:
                EPOLLIN:对文件描述符的读事件

                EPOLLOUT:对文件描述符的写事件

                data:

                fd:操作的事件对应的文件描述符

        返回值：

                成功：0

                失败：-1

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
        功能：开始监测IO事件，并返回检测到的结果
        参数：

                epfd：要监测的文件描述符集合

                event：保存epoll_wait监测到的到达事件的结果

                maxevents：最多监测的事件个数

                timeout:超过时间

        返回值：

                成功：成功:返回到达的IO事件的个数

                失败:-1

                0:超时时间但没有事件到达