网络编程3（多路复用）

多路复用

• • c多路复用
  • • select
    • pselect
    • poll
    • epoll

c多路复用

  使用一个进程（且只有一个主线程）同时监控若干个socket文件描述符的读写，这种读写模式叫做多路复用

  多用于TCP服务端，用于监控若干个客户端的连接和数据的收发

​ 优点：不需要频繁地创建进程、销毁进程，从而达到节约内存资源、时间资源，也能避免进程之间的竞争、等待

​ 缺点：单个客户端的任务不能耗时太长，否则其他客户端就会感知到。

  适合并发量高、任务量短小的情景，例如：Web服务器

select

#include <sys/select.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval* timeout);
/*
功能：监控多个文件描述符的读、写、异常操作
nfds：被监控的文件描述符中最大的+1
readfds：监控读操作的文件描述符集合
writefds：监控写操作的文件描述符集合
exceptfds：监控异常操作的文件描述符集合
timeout：设置超时时间
		NULL				一直阻塞，直到某个文件描述符发生变化
		大于0				等待超时时间，超时后返回0
		0秒0毫秒			非阻塞
返回值：监控到发生相关操作的文件描述符的个数，超时返回0，错误返回-1
*/

//fd_set 是文件描述符的集合，是要通过以下函数进行操作：
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
//功能：从集合中删除fd文件描述符
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
//功能：判断集合中是否存在fd文件描述符
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
//功能：把文件描述符添加到集合中
void FD_ZERO(fd_set *set);
//功能：清空集合

注意：
  readfds、writefds、exceptfds 这三个参数即是输入也是输出，也就是说调用select时这三个集合里面需要存放着被监控的文件描述符，当函数因为监控的文件描述符发生变化而返回时，发生变化的文件描述符会存在集合中，没发生变化的就删除掉了。

select设计不合理的地方

  1、每次调用select时都需要重新向它传递被监控者的集合
  2、调用结束后若想要知道哪些文件描述符发生了相关操作，需要把所有的被监控的文件描述符都测试一遍
​

select的优点

  它是最早的多路复用的函数，几乎所有的操作系统都支持，程序的兼容性高

pselect

[只是select增强版，本质上没有区别，缺点没变]

#include <sys/select.h>
int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask);
/*
功能：与select大致相同
区别：
		1、超时时间的类型不同，pselect的精度更高
		2、pselect的timeout，即是输入也是输出，可以返回剩余的时间，但是select只是输入
		3、pselect监听时可以通过sigmask参数设置要想要在监听时屏蔽的信号，可以保证pselect的监听不被信号干扰
*/

poll

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
/*
功能：
fds：pollfd的结构体数组
nfds：数组的长度
timeout：超时时间
返回值：监听到发生相关操作的描述符的个数，超时返回0，错误返回-1
*/
struct pollfd {
   int   fd;         //	被监听的文件描述符
   short events;     //	要监听的事件
   short revents;    //	实际监听到的事件
  		POLLIN					普通优先级的读事件
      POLLPRI					高优先级的读事件
      POLLOUT					普通优先级的写事件
     	POLLRDHUP				对方socket关闭
      POLLERR					错误事件
      POLLHUP					对方挂起事件
      POLLNVAL				非法描述符
};

epoll

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
/*
功能：创建一个epoll对象，该对象可以保存被监控的描述符
size：epoll对象能保存描述符的数量
返回值：创建成功的epoll对象
*/
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
/*
功能：控制epoll对象，添加、删除描述符
epfd：epoll对象的描述符，即epoll_create的返回值
op：
		EPOLL_CTL_ADD		添加socket文件描述符
		EPOLL_CTL_DEL		删除socket文件描述符
		EPOLL_CTL_MOD		修改要监控的事件
fd：
		想要操作的socket文件描述符
event：
		想要监控的事件，可以参考poll的事件
返回值：成功返回0，失败返回-1
*/
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
/*
功能：监控文件描述符，并返回产生事件的文件描述符
epfd：epoll对象的描述符，即epoll_create的返回值
events：输出型参数，用于获取产生事件的文件描述符
maxevents：可以返回的最大的事件数目
time_out：超时时间
返回值：事件发生的描述符的数量
*/

epoll的优点

  1、只需要添加一次描述符，不需要重复赋值
  2、会把发生变化的文件描述符返回，因此不需要遍历全部的文件描述符即可
  3、编程结构简洁
​

epoll的条件触发和边缘触发

  条件触发：当文件缓冲区中有要读取的数据时就会触发事件【像键盘】

  边缘触发：当数据发送时只触发一次事件【像鼠标】

    1、事件设置为 EPOLLET 边缘触发

    2、要循环读取缓冲区，直到缓冲区读完

    3、要以非阻塞的模式读取

    4、返回-1表示读取完毕，才能进行下一次epoll_wait

    优点：降低事件触发的次数