网络编程主要关注3个半事件:连接建立(client连接/连接第三方服务);连接断开,消息达到,消息发送完毕。
1 阻塞,非阻塞区别:
1 阻塞io阻塞在哪? 阻塞在网络线程
2 什么决定阻塞?fcntl函数设置阻塞
3 具体内部差异: 网络io分为两个流程,数据准备阶段(网卡拷贝到内核空间),数据拷贝阶段(内核空间拷贝到用户空间),非阻塞是在数据准备阶段返回,但是在第二个阶段也还是阻塞的。
2 epoll
1 为何又多路复用?用一个线程检查多个io事件。
水平触发:io即可是阻塞也可以是非阻塞
边沿触发:只能是非阻塞
2 流程图:
3 epoll数据结构:
struct eventpoll { // ... struct rb_root rbr; // 管理 epoll 监听的事件 struct list_head rdllist; // 保存着 epoll_wait 返回满⾜条件的事件 // ... }; struct epitem { // ... struct rb_node rbn; // 红⿊树节点 struct list_head rdllist; // 双向链表节点 struct epoll_filefd ffd; // 事件句柄信息 struct eventpoll *ep; // 指向所属的eventpoll对象 struct epoll_event event; // 注册的事件类型 // ... }; struct epoll_event { __uint32_t events; epoll_data_t data; // 保存 关联数据 }; typedef union epoll_data { void *ptr; int fd; uint32_t u32; uint64_t u64; }epoll_data_t;
4 接口
int epoll_create(int size);
size参数告诉内核这个epoll对象会处理的事件⼤致数量,⽽不是能够处理的事件的最⼤数。在现在linux版本中,这个size参数已经没有意义了;返回:epoll对象句柄;之后针对该epoll的操作需要通过该句柄来标识该epoll对象;
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
epoll_ctl向epoll对象添加、修改或删除事件;返回:0表示成功,-1表示错误,根据errno错误码判断错误类型。
op类型:EPOLL_CTL_ADD 添加新的事件到epoll中
EPOLL_CTL_MOD 修改epoll中的事件
EPOLL_CTL_DEL 删除epoll中的事件
event.events 取值
EPOLLIN 表示该连接上有数据可读(tcp连接远端主动关闭连接,也是可读事件,因为需要处理发送来的FIN包;FIN包就是read 返回 0)
EPOLLOUT 表示该连接上可写发送(主动向上游服务器发起⾮阻塞tcp连接,连接建⽴成功事件相当于可写事件)EPOLLRDHUP 表示tcp连接的远端关闭或半关闭连接
EPOLLPRI 表示连接上有紧急数据需要读
EPOLLERR 表示连接发⽣错误
EPOLLHUP 表示连接被挂起
EPOLLET 将触发⽅式设置为边缘触发,系统默认为⽔平触发
EPOLLONESHOT 表示该事件只处理⼀次,下次需要处理时需重新加⼊epoll
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);
收集 epoll 监控的事件中已经发⽣的事件,如果 epoll 中没有任何⼀个事件发⽣,则最多等待 timeout 毫秒后返回。返回:表示当前发⽣的事件个数返回0表示本次没有事件发⽣;返回-1表示出现错误,需要检查errno错误码判断错误类型。
events 这个数组必须在⽤户态分配内存,内核负责把就绪事件复制到该数组中;maxevents 表示本次可以返回的最⼤事件数⽬,⼀般设置为 events 数组的⻓度;timeout表示在没有检测到事件发⽣时最多等待的时间;如果设置为0,检测到rdllist为空⽴刻返回;如果设置为-1,⼀直等待;
5 原理图
3 reactor
定义:
组成:⾮阻塞的io + io多路复⽤;
特征:基于事件循环,以事件驱动或者事件回调的⽅式来实现业务逻辑;
表述:将连接的io处理转化为事件处理;
1 单reactor模型
代表:redis 内存数据库 操作redis当中的数据结构
redis 6.0 多线程
2 单reactor模型 + 任务队列 + 线程池
代表 skynet
3 多reactor
应⽤: memcached accept(fd, backlog) one eventloop per thread
4 多进程
5 多reactor + 消息队列 + 线程池
业务场景中⽐较多 ⽹络密集型 + 业务密集型
4 tcp转态图
5 epoll处理细节