對IO幾種模型的一點想法

最近看了好幾本網絡編程的書,是時候整理一下思路了。TCP頭有20個字節,通過確認號和序列號保證了傳輸高可靠性,當然還有其他一些特性,比如滑動窗口機制,緊急指針等,但對于應用層的游戲開發者來說,了解即可,用得很少。關上書本來想想,不足之處望指正。
socket通信是同步阻塞的,在accept,read/write等操作時線程會阻塞。對于高并發的通信來說,IO性能是最大的瓶頸。這種模型更像是阻塞忙輪詢。Select模型是一種非阻塞忙輪詢,用起來也很爽。它采用一種事件機制。對于加入fd_set的fd,在發生stdin,stdout,等事件時select會返回。這種fd_set采用位操作來處理,將需要監聽的fd加入集合中,fd_zero置0,可以相像現在所有fd都被記錄為0,當發生IO事件時,內核會將其置為1,此時會調用回調,從而避免了CPU的空轉。但是本質上來講這也是一種同步阻塞,

define BUF_SIZE 1024

define ECHO_PORT 5566

void ErrorHanding(char* message);

int main()
{
WSADATA wsaData;
SOCKET hServSock,hClntSock;
SOCKADDR_IN servAdr,clntAdr;
TIMEVAL timeout;
fd_set reads,cpyReads;

int adrSz;
int srtLen,fdNum;
char buf[BUF_SIZE];

if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)
{
    ErrorHanding("wsastartup error!");
}

//創建
hServSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//設置地址
memset(&servAdr,0,sizeof(servAdr));
servAdr.sin_family=AF_INET;
servAdr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
servAdr.sin_port=htons(ECHO_PORT);

//綁定
if(bind(hServSock,(SOCKADDR*)&servAdr,sizeof(servAdr)))
{
    ErrorHanding("bind error");
}

//監聽
if(listen(hServSock,5)==SOCKET_ERROR)
{
    ErrorHanding("listen error");
}

//fd_set初始化
FD_ZERO(&reads);
//注冊到fd_set
FD_SET(hServSock,&reads);

while (true)
{
    cpyReads=reads;
    timeout.tv_sec=5;
    timeout.tv_usec=5000;

    if((fdNum=select(0,&cpyReads,0,0,&timeout))==SOCKET_ERROR)
        break;

    if(fdNum==0)
        continue;

    //輪詢
    for (UINT i=0;i<reads.fd_count;i++)
    {
        //連接監聽符發生變化
        if(FD_ISSET(reads.fd_array[i],&cpyReads))
        {
            //是連接請求
            if(reads.fd_array[i]==hServSock)
            {
                adrSz=sizeof(clntAdr);
                hClntSock=accept(hServSock,(SOCKADDR*)&clntAdr,&adrSz);

                //將客戶端連接的fd注冊到fd_set
                FD_SET(hClntSock,&reads);
                cout<<"connected client:"<<hClntSock<<endl;
            }
            else
            {
                memset(buf,0,BUF_SIZE);
                //讀取
                srtLen=recv(reads.fd_array[i],buf,BUF_SIZE-1,0);
                if (srtLen==0)
                {
                    FD_CLR(reads.fd_array[i],&reads);
                    closesocket(cpyReads.fd_array[i]);
                    cout<<"close client:"<<cpyReads.fd_array[i]<<endl;
                }
                else
                {
                    //strcat(buf,",from Server草泥馬");
                    cout<<"客戶端說:           "<<buf<<endl;

                    printf("發消息 :");   
                    scanf("%s", buf);
                    send(reads.fd_array[i],buf,strlen(buf),0); //echo
                }
            }
        }
    }
}

closesocket(hServSock);
WSACleanup();
return 0;

}

void ErrorHanding(char* message)
{
fputs(message,stderr);
fputc('\n',stderr);
exit(1);
}

select模型缺陷也很明顯,每次輪詢后都會重置fd_set,fd從內核態到用戶態的拷貝,以及輪詢對所有fd遍歷都會造成可監聽的Fd數量不可太多。對此改進,Linux上有epoll,windows有iocp,后續再說。

邊緣觸發需要一次性收完數據,內核不會再發通知,在read/write時會造成長時間阻塞。故而應當設置為非阻塞模式。相對于水平觸發,對于接收的亂序消息處理更好。為啥呢?因為水平觸發針對ABC包亂序的情況,epoll_wait會做延遲接收,會造成事件數累加,故而使用邊緣觸發可能效率更高。

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