6. 网络编程-网络io与select、poll,epoll

admin2024-05-15  1

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首先看看这个学习计划

  1. 网络、网络编程、网络原理
  2. 基础组件,20个。
  3. 中间件 Redis ,MySQL,Kafka,RPC,Nginx
  4. 开源框架(解决方案)业务开发(工程师开发,写代码)
  5. Docker/K8S,产品角度
  6. 开源代码,写的闭源的。
    火焰图,bpf/ebpf
  7. 分布式,分布式DB,分布式fs。etcd
  8. 项目能与公司业务场景(dkvsstore,图床)

6. 网络编程-网络io与select、poll,epoll,在这里插入图片描述,第1张
samba配置可以看这个链接

服务器客户端实现



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>

int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	getchar();
	
	
}

然后我们运行:

gcc -o multi-io multi-io.c
./multi-io

然后他会阻塞住:
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然后我们进入一个可视化工具也是可以看的。
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这时候我们已经收到了数据,但是还没有处理。我们上面写的代码就好比一个酒店的服务员。他是可以进去的,但是没有处理。这时候我们要给这个客户端分配一个服务员。



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>

int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	
#if 1
	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
	
#endif
	getchar();//block
}

一开始的代码阻塞在getchar(),我们一敲回车他就会退出,但是现在代码阻塞在客户端接收这部分了。
然后这时候我们在这个工具中一点击链接他就退出了。也就是有客户端连接他就往下走了。
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然后这就引出一个概念,阻塞型IO和非阻塞型IO,阻塞型IO就是等待连接,没有连接就是一直等待着,等待条件满足了之后才往下走。
下面是非阻塞IO:



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<fcntl.h>

int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	
	sleep(10);
#if 1

	int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
	flags |= O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);

	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
	
	printf("clientfd:%d", clientfd);
#endif
	getchar();//block
}

6. 网络编程-网络io与select、poll,epoll,在这里插入图片描述,第6张
然后我们现在实现代码接收数据并且返回数据。

接发消息



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<fcntl.h>


#define BUFFER_LENGTE   1024
int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	
	//sleep(10);
#if 0
	printf("sleep\n");
	int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
	flags |= O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);
#endif

	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
	

	printf("accept\n");
	char buffer[BUFFER_LENGTE] = { 0 };
	int ret = recv(clientfd,buffer, BUFFER_LENGTE,0);//接收数据
	printf("ret: %d,buffer:%s\n", ret,buffer);


	send(clientfd, buffer,ret,0);//将接收的数据在返回回去

	getchar();//block
}

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这时候发现我们只能发一次。在上面的代码中有两个是阻塞的,一个是accept还要一个是recv,第一个是等待连接,第二个是等待收到消息。

多次接发消息

然后我们在这里引入一个循环,while(1)



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<fcntl.h>


#define BUFFER_LENGTE   1024
int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	
	//sleep(10);
#if 0
	printf("sleep\n");
	int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
	flags |= O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);
#endif

	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
	

	printf("accept\n");

	while (1) {
		char buffer[BUFFER_LENGTE] = { 0 };
		int ret = recv(clientfd,buffer, BUFFER_LENGTE,0);//接收数据
		printf("ret: %d,buffer:%s\n", ret,buffer);
		send(clientfd, buffer,ret,0);//将接收的数据在返回回去
	}
	


	

	getchar();//block
}

然后这里就可以无线的接收和发送了。
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这时候就又出现一个问题,我们这个代码只能有一个客户端。第二个客户端连接不上。然后就引入下面

多客户端

这里我们可以引入多线程



#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<fcntl.h>


#define BUFFER_LENGTE   1024

void* client_thread(void* arg) {
	int clientfd = *(int*)arg;

	while (1) {
		char buffer[BUFFER_LENGTE] = { 0 };
		int ret = recv(clientfd, buffer, BUFFER_LENGTE, 0);//接收数据
		printf("ret: %d,buffer:%s\n", ret, buffer);
		send(clientfd, buffer, ret, 0);//将接收的数据在返回回去
	}
}


int main() {
	//open
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//io
	
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));//192.168.2.123
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//0.0.0.0
	servaddr.sin_port = htons(9999);
	if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))) {
		printf("bind failed:%s",strerror(errno));
		return -1;
	}
	listen(sockfd, 10);
	
	//sleep(10);
#if 0
	printf("sleep\n");
	int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
	flags |= O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);
#endif

	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	
	

	printf("accept\n");

	while (1) {
		int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
#if 0		
		char buffer[BUFFER_LENGTE] = { 0 };
		int ret = recv(clientfd,buffer, BUFFER_LENGTE,0);//接收数据
		printf("ret: %d,buffer:%s\n", ret,buffer);
		send(clientfd, buffer,ret,0);//将接收的数据在返回回去
#else
		pthread_t threadid;
		pthread_create(&threadid, NULL,client_thread, &clientfd);//线程id,线程属性,线程的入口函数,入口函数的参数


#endif

	
	}
	


	

	getchar();//block
}

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注意这里执行的时候要输入

gcc -o multi-io multi-io.c -lpthread

./multi-io

然后我们现在是1请求1线程。但是如果一个线程一个客户端这样代价很大的。然后下面是IO多路复用

IO多路复用

就是找一个秘书将着一堆的IO进行管理:
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然后这io多路复用有三个东西,

  • select
  • poll
  • epoll
  • io_uring

select实现io多路复用

select(maxfd, rfds, wfds, efds, timeout);

五个参数,
第一个是maxfd,通过这个maxfd检测那些可读可写
第二个是rfds是可读的集合
第三个是wfds是可写的集合
第四个是efds是出错的集合
第五个是多长时间问一次
这个怎么理解呢,就是这里一共有50个io,这个select就像一个秘书一样,看看那些io是需要写的,那些io是需要读的。比如说这里有10个io是需要可读的那么这10个就是rfds集合。20个io是需要可写的,那么这个20就是wfds。

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