网络编程_day6

目录

【0】复习

并发服务器实现思路梳理

多进程

多线程

IO多路复用select

【1】setsockopt：设置套接字属性

socket属性

设置地址重用

【2】超时检测

必要性

超时检测的设置方法

[1. 通过函数自带的参数设置](#1. 通过函数自带的参数设置)

[2. 通过设置套接字属性进行设置](#2. 通过设置套接字属性进行设置)

[3. alarm函数与sigaction函数结合](#3. alarm函数与sigaction函数结合)

[【3】广播与组播（broadcast & multicast）](#【3】广播与组播（broadcast & multicast）)

[1. 广播（udp）](#1. 广播（udp）)

理论：

发送者

接收者

缺点：

[2. 组（多）播（udp）](#2. 组（多）播（udp）)

理论

发送者

接收者

【4】本地套接字

特性

流程（tcp为例）

客户端

服务器

---

【0】复习

linux IO模型：阻塞IO、非阻塞IO、信号驱动IO

IO多路复用（并发）：select（特点）、poll（特点）、epoll（特点）

服务器模型：循环服务器（一个服务器在同一时间只能处理一个客户端的请求）、

并发服务器（一个服务器在同一时可以处理多个客户端的请求）（多进程、多线程、IO多路复用select）

并发服务器实现思路梳理

多进程

多进程实现并发
并发：一个服务器可以同时连接多个客户端（同时与多个客户端通信）
什么时间创建多进程？accept之后fork
父：accept----》阻塞
fork
子：recv----》阻塞

利用信号SIGCHLD进行回收子进程资源

handler()
{
waitpid();
}

main()
{
    socket();
    bind();
    listen();
    signal(SIGCHLD，handler); 
    while(1)
    {
        accept();
        pid=fork();
        if(pid==0)
        {
            while(1)
                recv
            exit();
        }
        else
          close();
            
    }
       
}

多线程

多线程实现并发
什么时间创建多线程？
主：accept
创建线程pthread_create
子：recv
如果把accept函数的返回值定义为全局变量，那么acceptfd会是最后一次链接的客户端的用于通信的文件描述符


handler(void*)
{
//类型准换
    int acceptfd=*((int *)arg);
    while(1)
        recv();
}

main()
{
    socket();
    bind();
    listen();
    while(1)
    {
        acceptfd=accept();
        //传参
        pthread_create(handler,&acceptfd);
        pthread_detach();
        
    }
}

IO多路复用select

select：一张文件描述符的表
将关心的文件描述符添加到表中，内核监听，当内核监听的表中有文件描述符产生事件，未发生事件的文件描述符会清0，select返回，我们需要判断到底是哪一个或者哪些文件描述符发生了事件，最对应的逻辑处理


main
{
    sockfd=socket();
    bind();
    listen();
    有表；
    FD_ZERO();
    FD_SET(sockfd);
    while(1)
    {
       // 一定要注意，要有备份表
       //备份表：保留关心的文件描述符，确保不会被select修改
        select();
        if(FD_ISSET(sockfd))
            acceptfd=accept();
            FD_SET(acceptfd);//从原表添加
        for(int i=sockfd+1;i<=max;i++)
        {
            if(FD_ISSET(i))
                ret=recv(i);
                if(ret==0)
                    FD_CLR(i);//从原表删除
        }
            
    }
}

【1】setsockopt：设置套接字属性

set:设置 sock：套接字 option：属性

int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,void *optval,socklen_t optlen)
功能：获得/设置套接字属性
参数：
sockfd：套接字描述符
level：协议层
optname：选项名
optval:选项值
optlen:选项值大小
返回值:     成功 0                  失败-1

socket属性

int 类型中 允许则为1或其他值 , 不允许则为0

|-------------------------------------------------|-------------|----------------|
| 选项名称 | 说明 | 数据类型 |
| ========== SOL_SOCKET 应用层 =========== |
| SO_BROADCAST | 允许发送广播数据 | int |
| SO_DEBUG | 允许调试 | int |
| SO_DONTROUTE | 不查找路由 | int |
| SO_ERROR | 获得套接字错误 | int |
| SO_KEEPALIVE | 保持连接 | int |
| SO_LINGER | 延迟关闭连接 | struct linger |
| SO_OOBINLINE | 带外数据放入正常数据流 | int |
| SO_RCVBUF | 接收缓冲区大小 | int |
| SO_SNDBUF | 发送缓冲区大小 | int |
| SO_RCVLOWAT | 接收缓冲区下限 | int |
| SO_SNDLOWAT | 发送缓冲区下限 | int |
| SO_RCVTIMEO | 接收超时 | struct timeval |
| SO_SNDTIMEO | 发送超时 | struct timeval |
| SO_REUSEADDR | 允许重用本地地址和端口 | int |
| SO_TYPE | 获得套接字类型 | int |
| SO_BSDCOMPAT | 与BSD系统兼容 | int |
| ========== IPPROTO_IP IP层/网络层 ============= |
| IP_HDRINCL | 在数据包中包含IP首部 | int |
| IP_OPTINOS | IP首部选项 | int |
| IP_TOS | 服务类型 | int |
| IP_TTL | 生存时间 | int |
| IP_ADD_MEMBERSHIP | 将指定的IP加入多播组 | struct ip_mreq |
| ========== IPPRO_TCP 传输层 ============ |
| TCP_MAXSEG | TCP最大数据段的大小 | int |
| TCP_NODELAY | 不使用Nagle算法 | int |

设置地址重用

【2】超时检测

必要性

1. 避免进程进入无限制的阻塞
2. 在规定的时间内未完成相应的语句，可以执行其他的语句

超时检测的设置方法

1. 通过函数自带的参数设置

select poll

2. 通过设置套接字属性进行设置

3. alarm函数与sigaction函数结合

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
功能：对接收到的指定信号处理
参数：signum：要捕获的信号
	act：接收到信号之后对信号进行处理的结构体
	oldact：接收到信号之后，保存原来对此信号处理的各种方式与信号（可用来做备份）。如果不需要备份，
    此处可以填NULL
struct sigaction 
{
    void     (*sa_handler)(int); //信号处理函数
    void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  //查看信号的各种详细信息
    sigset_t   sa_mask;
    int        sa_flags;      //信号属性; SA_RESTART自重启属性
#define SA_RESTART  0x10000000
    void     (*sa_restorer)(void);//不再使用
   };     
    //设置信号属性
    struct sigaction act;
    sigaction(SIGALRM,NULL,&act);//获取原属性
    act.sa_handler=handler;//修改属性
    sigaction(SIGALRM,&act,NULL);//将修改的属性设置回去
返回值：
	成功:0
	出错:-1，并将errno设置为指示错误

【3】广播与组播（broadcast & multicast）

1. 广播（udp）

理论：

● 前面介绍的数据包发送方式只有一个接受方，称为单播

● 如果同时发给局域网中的所有主机，称为广播

● 只有用户数据报(使用UDP协议)套接字才能广播

● 一般被设计成局域网搜索协议

● 广播地址：局域网中主机号最大的一个 192.168.50.255

发送者

1. 创建数据报套接字
2. 由于原本的套接字不允许广播，所以要设置广播属性
3. 指定网络信息（接收者）
4. 发送消息
5. 关闭套接字

接收者

1. 创建数据报套接字
2. 指定网络信息（接收者）
3. 绑定套接字
4. 接收消息
5. 关闭套接字

缺点：

广播方式发给所有的主机，过多的广播会大量的占用网络带宽，造成广播风暴，影响正常的通信

广播风暴： 网络长时间被大量的广播数据包所占用，使正常的点对点通信无法正常进行，其外在表现为网络速度奇慢无比，甚至导致网络瘫痪

2. 组（多）播（udp）

理论

● 单播方式只能发给一个接收方。

● 广播方式发给所有的主机。过多的广播会大量占用网络带宽，造成广播风暴，影响正常的通信。

● 多播是一个人发送，加入到多播组的人接收数据。

● 多播方式既可以发给多个主机，又能避免像广播那样带来过多的负载(每台主机要到传输层才能判断广播包是否要处理)

● D类：224.0.0.0-239.255.255.255

发送者

1. 创建数据报套接字
2. 指定网络信息（接收者）
3. 发送消息
4. 关闭套接字

接收者

1. 创建数据报套接字
2. 设置多播属性，将自己的IP加入到多播组中。
3. 指定网络信息（接收者）
4. 绑定套接字
5. 接收消息
6. 关闭套接字

【4】本地套接字

特性

1. socket同样可以用于本地间进程通信， 创建套接字时使用本地协议AF_LOCAL或AF_UNIX
2. 分为流式套接字和数据报套接字
3. 和其他进程间通信相比使用方便、效率更高，常用于前后台进程通信。

流程（tcp为例）

客户端

1. socket()
2. struct sockaddr_un
3. connect
4. send
5. close

服务器

1. socket()
2. struct sockaddr_un
3. bind
4. listen
5. accept
6. recv
7. close