嵌入式学习————————TCP并发服务器（1）

一、TCP并发服务器模型之多线程

作用：解决TCP并发问题。
局限：线程会占用独立栈空间，可同时创建的线程数量有限；并发客户端数量过多时，系统存在崩溃风险。
工程使用：一般搭配线程池（线程管理机制）一起使用。

二、4种常见IO模型

1. 阻塞IO

效率高。没有数据到达时，CPU将任务挂起，该任务不占用CPU资源。

2. 非阻塞IO

效率低。没有数据的时候，CPU仍然会在该任务中执行代码，轮询检测数据是否到来。

3. 信号驱动IO（异步IO）

将文件描述符设置为异步IO，并且指定异步IO通知进程对象。
内核监测文件描述符是否发生事件；事件产生后通知用户层。
用户层捕捉SIGIO信号，处理对应文件描述符上的事件。

4. 多路复用IO

select

select监听文件描述符集合。当集合中至少一个文件描述符产生事件，select解除阻塞；会保留发生事件的fd，把没有事件的fd从集合中清除。

select配套宏函数

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// 将fd从集合清除
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

// 判断fd是否还在集合中
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

// 将fd加入集合
void FD_SET(int fd, fd_set *set);

// 将集合全部清零
void FD_ZERO(fd_set *set);

select函数原型

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int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
           fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

功能：监听文件描述符集合内是否产生事件。

参数

nfds：最大文件描述符的值 + 1
readfds：读文件描述符集合
writefds：写文件描述符集合
exceptfds：异常文件描述符集合
timeout：超时时间；传入NULL代表阻塞等待

返回值

成功：返回产生事件的文件描述符数量
失败：返回‑1
超时时间到，无事件：返回0

三、epoll多路复用API

1. epoll_create

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int epoll_create(int size);

功能：创建内核监听事件表。

参数

size：事件表中事件个数，该参数现已被忽略。

返回值

成功：返回epoll对应的文件描述符
失败：返回‑1

2. epoll_ctl

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int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

功能：操作epoll内核事件表。

参数

epfd：epoll事件表的文件描述符
op：操作类型
- EPOLL_CTL_ADD：向事件表添加事件
- EPOLL_CTL_MOD：修改事件表内事件
- EPOLL_CTL_DEL：从事件表删除事件
fd：待操作的文件描述符
event：与fd绑定的事件

返回值

成功返回0
失败返回‑1

相关结构体

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typedef union epoll_data {
    void        *ptr;
    int          fd;
    uint32_t     u32;
    uint64_t     u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
    uint32_t     events;      /* Epoll events */
    epoll_data_t data;        /* User data variable */
};

事件宏：

EPOLL_IN：可读事件
EPOLL_OUT：可写事件
EPOLLET：设置为边沿触发模式，默认水平触发

3. epoll_wait

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int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
               int maxevents, int timeout);

功能：监听事件表中的事件是否发生。

参数

epfd：epoll文件描述符
events：存放触发事件数组的首地址
maxevents：events数组的大小
timeout：超时时间；传入‑1代表阻塞直到事件发生

返回值

成功：返回触发事件的文件描述符个数
失败：返回‑1
超时无事件：返回0