Linux服务器

Linux服务器编程

1. OSI七层模型
   应用层
   表示层
   会话层
   传输层
   网络层
   数据链路层
   物理层
2. TCP/IP模型
   应用层
   传输层
   网络层
   数据链路层
   方法
3. 多进程并发服务器
4. 多线程并发服务器
5. Select+多线程
   笔者在工作中使用的时select+多线程的一种服务器设计模式。
   select模式的优点就在与可以避免因为调用recv或者send时，因为套接字没有数据而导致的阻塞问题。select函数的参数如下：
   extern int select (int __nfds, //0没有意义
   fd_set *__restrict __readfds,//检查可读性
   fd_set *__restrict __writefds,//检查可写性
   fd_set *__restrict __exceptfds,//例外选项
   struct timeval *__restrict __timeout);
   fd_set 是socket的队列，可以通过如下的函数对其进行初始化的一些操作
   #define FD_SET(fd, fdsetp) __FD_SET (fd, fdsetp)//添加fd到队列fdsetp
   #define FD_CLR(fd, fdsetp) __FD_CLR (fd, fdsetp)//从队列fdsetp中删除fd
   #define FD_ISSET(fd, fdsetp)__FD_ISSET (fd, fdsetp)//检查句柄fd是否存在于队列fdsetp中
   #define FD_ZERO(fdsetp)__FD_ZERO (fdsetp)//初始化fdsetp队列为空
   使用实例：
   for(; ; ）
   {
   timeout.tv_sec=5;
   timeout.tv_usec=0;
   FD_ZERO(&fdR);
   FD_SET(connfd,&fdR);
   switch(select(connfd+1,&fdR,NULL,NULL,&timeout))
   {
   case -1:
   DEV_PRINT(“no input\n”);
   syslog(LOG_LOCAL0 | LOG_INFO,“TcpState: Tcp no input.”);
   goto disconnect;
   break;
   case 0:
   DEV_PRINT(“time is out\n”);
   //syslog(LOG_LOCAL0 | LOG_INFO,“TcpState: Tcp connection time out.”);
   //goto disconnect;
   continue;
   default:
   if(FD_ISSET(connfd,&fdR)==0)
   {
   DEV_PRINT(“nothing to read\n”);
   syslog(LOG_LOCAL0 | LOG_INFO,“TcpState: Tcp connection nothing to read.”);
   goto disconnect;
   }
   //解析数据包
   else
   {
   …
   }
   }
   整个服务器的使用需要配合socket套接字的创建，绑定，监听，这部分是比较简单的，其次需要创建工作线程，来接收监听到的套接字，并存储于数组，配合select模型使用。
   由于在连接数为0的情形下表明没有任何套接字，select函数会立刻返回，这将导致工作者线程成为一个毫无停顿的死循环，CPU的占用率马上达到100%，因此select函数的第一个参数默认会进行加1操作。select模型一个线程最多可以接受默认2048个连接，可以通过FD_SETSIZE宏来设置。
   Select在工作一次时,需要查询俩次，至少遍历2次列表,这是它效率较低的原因之一。在大规模的网络连接方面,还是推荐使用IOCP或EPOLL模型.但是Select模型可以使用在诸如对战类游戏上,比如类似星际这种,因为它小巧易于实现,而且对战类游戏的网络连接量并不大。
   select模型可以通过轮询机制支持无限多个连接。
   注意：
   1.那个最大的连接数是指每一个线程可以处理的连接数，当你有多个线程时，连接数是可以无限增长的，不过此时的效率就比较低。
   2.关于发送操作writefds的问题，当套接字成功连接或者一个套接字刚刚成功接收信息时都会调用。
   3.我们通常会创建一个套接字来进行监听，之后用accept返回的套接字进行通信。这里要注意一点，用于监听的套接字在没有新连接时也会进行writefds的操作。
6. epoll方式
   select模型最多支持的个数由FD_SETSIZE设置，FD_SETSIZE默认为2048，这对于大型的服务器来说是远远不够的，虽然通过修改该值可以满足大客户端连接请求，但是这样会导致网络效率的下降。
   epoll的接口非常简单，一共就三个函数：
   int epoll_create(int size);
   创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
   int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
   epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时（epoll使用epoll_wait监听）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。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
   EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
   EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
   EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
   第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：
   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可以是以下几个宏的集合：
   EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
   EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
   EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
   EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
   EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
   EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
   EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
   int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
   等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。