C++ Webserver从零开始:基础知识(三)——Linux服务器程序框架

本文详细阐述了服务器编程的基础框架,包括C/S模型、I/O模型(阻塞、非阻塞和异步)、Reactor和Proactor事件处理模式,以及如何通过池、数据复制和锁来提高服务器性能。作者强调实践对于理解这些概念的重要性。

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目录

前言

一.服务器编程基础框架

C/S模型

主要框架

二.I/O模型

阻塞I/O

非阻塞I/O

异步I/O

三.两种高效的事件处理模式

Reactor

Proactor

四.模拟Proactor模式

五.半同步/半异步的并发模式

六.有限状态机

七.其他提高服务器性能的方法

数据复制

上下文切换和锁


前言

        这一章是整个专栏的核心,也是后续章节的总览。这一章我们会从宏观角度上概括,解释,分析Webserver的各个部分。

        分析原理,搭建网络,将一个高性能Webserver的各个部分串联起来。可以说,如果没有彻底看懂这一章的内容,那么后面的学习都如同雾里看花,甚至不知道在干嘛,唯有将框架了解清楚,才知道什么地方该填入正确的血肉。

        同时,这一章内容也是面试的各大高频考点。


一.服务器编程基础框架

C/S模型

        TCP/IP的最初设计理念并没有客户端和服务端的概念,主机与主机之间大多进行的是信息对等交换。

        类似于人类古代的以物易物的交易方式

        但随着网络的发展,有一些主机其掌握了更多的资源,其他主机想要获得资源都要去找它获取,这些主机慢慢发展壮大,成了我们今天的服务端,而其他的主机便是客户端。

        类似于出现了店家,人们不再以物易物,而是去店家那获取资源

        而在Linux中,客户端与服务端之间“交易方式”,如下图所示

主要框架

        但很显然,上面这种交易方式并不是单独发生,当有多个客户端和服务端发生“交易”时,服务端就得好好设计一番,才能不耽误与各个客户端的“交易”过程。

于是,我们在服务端内部作好一种最基本的新体系,如下图:

  • I/O处理单元:
    • 接受客户连接
    • 接收客户数据
    • 将处理好的数据还给客户端
  • 请求队列:
    • 并非为真正的一个队列,而是一种单元间通信的抽象。
    • 当I/O处理单元收到客户请求后,将客户请求交给逻辑单元处理
  • 逻辑单元:
    • 通常为一个进程或线程
    • 分析客户数据,作出处理
    • 将处理结果交给I/O单元(或者直接给客户端)


二.I/O模型

        服务端与客户端交互的第一棒是I/O,而I/O又可以分为阻塞I/O和非阻塞I/O

阻塞I/O

        基础API中,acept,send,recv,connect可能会被阻塞,而其一旦阻塞,操作系统就会将其挂起,直到其等待的事件发生为止(操作系统基础知识)。

非阻塞I/O

        非阻塞I/O的系统调用总是被立刻返回,无论事件是否发生,若事件没有发生,系统调用就返回-1,并返回错误码errno,我们就要根据errno进行适当处理.

        如:再试一次.

        所以为了不影响非阻塞I/O的效率,非阻塞I/O就要和其他I/O通知机制配合使用,比如 I/O复用 和 SIGIO信号

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