Linux 网络编程七（非阻塞socket：epoll--select）

阻塞socket
--阻塞调用是指调用结果返回以前，当前线程会被挂起。函数只有在获得结果以后才会返回。
--对于文件操做 read,fread函数调用会将线程阻塞（日常使用read感受不出来阻塞，
  由于之前的程序read都是从本机上读取数据，因此速度很快，没法感受出来，可是从网络上读取就会有阻塞现象）。
--对于socket来说，accept与recv、recvfrom函数调用会将线程阻塞。
--为了不整个进程被阻塞后挂起，因此在阻塞模式下，每每须要采用多线程技术。
--一个进程中可并发的线程总数是有限的，在处理大量客户端socket链接(好比上万个client socket)，经过线程并发处理socket处理socket并不方便，效率也不高。

非阻塞socket
--非阻塞调用是指调用马上返回。
--在非阻塞模式下，accept与recv、recvfrom函数调用会马上返回。
--在nonblocking状态下调用accept函数，若是没有客户端socket链接请求，那么accept函数返回-1，同时errno值为EAGAIN或者EWOULDBLOCK，这两个宏定义都为整数11.
--在nonblocking状态下调用recv、recvfrom函数，若是没有数据，函数返回-1，同时errno值为11（EINPROGRESS）。若是socket已经关闭，函数返回0.
--在nonblocking状态下对一个已经关闭的socket调用send函数，将引起一个SIGPIPE信号，进程必须捕捉这个信号，由于SIGPIPE系统默认的处理方式是关闭进程。

fcntl函数调用
fcntl函数能够将文件或者socket描述符设置为阻塞或者非阻塞状态
int fcntl(int fd,int cmd,.../*arg*/);
参数fd为要设置的文件描述符或者socket。
参数cmd，F_GETFL为获得目前状态，F_SETFL为设置状态。
宏定义O_NONBLOCK表明非阻塞，0表明阻塞。
成功返回值为描述符当前状态，失败返回-1，而且设置errno。

//fcntl函数调用设置非阻塞socket
int opts=fcntl(st,F_GETFL);
if(opts<0)
{
    printf("fcntl failed ! error message :%s\n",strerror(errno));
    return -1;
}
opts=opts | O_NONBLOCK;
if(fcntl(st,F_SETFL,opts)<0)
{
    printf("fcntl failed ! error message :%s\n",strerror(errno));
        return -1;
}

//fcntl函数调用设置阻塞socket
if(fcntl(st,F_SETFL,0)<0)
{
    printf("fcntl failed ! error message :%s\n",strerror(errno));
    return -1;
}

场景解释：如今将服务器端的st和客户端传到服务器端的client_socket都设置为非阻塞，
可是这种设置针对的是服务器，因此在服务器端设置客户端client_socket非阻塞，并不会影响客户端的socket，客户端的socket仍是阻塞的。

 

epoll的系统调用函数
--epoll_create    epoll_create用来建立一个epoll文件描述符。
--epoll_ctl       epoll_clt用来添加|修改|删除须要侦听的文件描述符及其事件
--epoll_wait      epoll_wait接收发生在被侦听的描述符上的，用户感兴趣的IO事件
--epoll文件描述符用完后，须要用close关闭
--每次添加|修改|删除文件描述符都须要调用epoll_ctl，因此要尽可能少的调用epoll_ctl
--epoll只适用与Linux 内核 2.6版本或者其以上的版本，并不适用于Unix和window

epoll_create
--int epoll_create(int size);
--epool_create建立一个epoll句柄
--参数size指定epoll所支持的最大句柄数
--函数成功会返回一个新的epoll句柄，以后的全部操做将经过这个句柄来进行操做，函数失败返回-1，而且设置errno。
--在用完句柄以后，须要用close()来关闭着建立出来的epoll句柄。

epoll_ctl:
--int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
--参数epfd是epoll_create()的返回值
--参数op表示动做，用三个宏来表示
    EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中
    EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件
    EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd
--参数fd是须要监听的socket描述符
--参数event通知内核须要监听什么事件

epoll_ctl()函数的第四个参数能够是一个临时变量,epoll彷佛会拷贝这个参数而不是直接使用

 

//union epoll_data共用体
typedef union epoll_data
{
    void *ptr;
    int fd;
    _uint32_t u32;
    _uint64_t u64;
}epoll_data_t;

//struct epoll_event结构
struct epoll_event
{
    _uint32_t events;/*Epoll events*/
    epoll_data_t data;/*User data variable */
};

 

events定义
--EPOLLIN     表示对应的文件描述符能够读（包括对端SOCKET正常关闭）
--EPOLLOUT    表示对应的文件描述符能够写
--EPOLLPRI    表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）
--EPOLLERR    表示对应的文件描述符发生错误；
--EPOLLHUP    表示对应的文件描述符被挂断
--EPOLLET     将EPOLL设为边缘触发（Edge Triggered）模式，这是相对于水平触发（Level Triggered）来讲的
--EPOLLONESHOT    只监听一次事件，当监听完此次事件以后，若是还须要继续监听这个socket的话，须要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

关于ET、LT两种工做模式
LT（level triggered）是缺省的工做方式，而且同时支持block和no-block socket
--在LT模式中，内核通知一个文件描述符是否就绪了，而后能够对这个就绪的fd进行IO操做
--若是你不做任何操做，内核仍是会继续通知你的，因此这种模式编程出错误可能性要小一点。

ET（edge-triggered）是高速工做方式，只支持no-block socket
--在ET模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核经过epoll告诉你。
--ET模式会假设你知道文件描述符已经就绪，而且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，知道你作了某些操做致使那个文件描述符再也不为就绪状态了
--若是一直不对这个fd做IO操做（从而致使它再次变成未就绪），内核不会发送更多的通知。

ET和LT的区别：
--LT事件不会丢弃，而是只要读buffer里面有数据可让用户读，则不断的通知你
--ET则只在事件发生之时通知。能够简单理解为LT是水平触发，而ET则为边缘触发。

epoll_wait
--int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event *events,int maxevents,int timeout);
--参数epfd是epoll_create()的返回值。
--参数events是一个epoll_event*指针，通常是一个事件数组，当epoll_wait这个函数操做成功以后，epoll_events里面将存储全部的读写事件。
--参数maxevents是当前须要监听的全部socket句柄数。
--参数timeout是epoll_wait的超时，为0的时候表示立刻返回，为-1的时候表示一致等下去，直到有事件返回，正整数表示等这么长的时间。
--通常若是网络主循环是单独的线程的话，能够用-1来等，这样能够保证一些效率，若是是和主逻辑在同一线程的话，则能够用0来保证主循环的效率。
--函数成功返回值是有消息的socket的数目，失败返回-1，而且设置errno。

 

epoll_wait返回以后应该是一个循环，遍历全部的事件。
epoll所能容纳的文件描述符无上限，可是poll和select所容纳的文件描述符最大只能是1024

 

select
--int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,struct tomeval *timeout);
--参数nfds为最大socket的值加1,（socket都是int类型）
--参数readfds是读事件的socket集合
--参数writefds是写事件的socket集合
--参数exceptfds是出错事件的socket集合
--每一个事件数组都支持1024个文件描述符
--参数timeout若是为NULL，表示永远阻塞，若是是一个具体的时间类型，表示等待的事件。
--select也是阻塞的，只要放入readfds池中的socket有事件发生或者放入writefds池中的socket有事件发生
或者放入exceptfds池中的socket有事件发生，select函数都会马上返回。readfds和epoll_wait中的事件数组很类似
不关心的事件数组能够设置为NULL
--当readfds、writefds、exceptfds都设置为NULL，而且参数timeout设置了时间，那么select函数的效果就会等同于sleep()函数
sleep()函数有必定延迟，可是select比sleep()更加精确，而且设置的时间范围更加普遍，能够精确到微秒。
--select最大支持1024个文件描述符
--void FD_ZERO(fd_set *set);    初始化（清空）一个select事件数组，不可使用memset()
--void FD_SET(int fd,fd_set *set);    在select事件数组里添加一个文件描述符，添加剧复的socket对事件数组没有影响
--void FD_CLR(int fd,fd_set *set);    从select事件数组中删除一个文件描述符
--void FD_ISSET(int fd,fd_set *set);    判断一个文件描述符是否在select的某个事件数组中    
--函数成功返回有消息的socket的数目，失败返回-1，而且设置errno

 

epoll和select使用场景：客户端链接量大，可是每一个客户端发送的数据量少，而且向服务器发送消息的次数不多
多线程使用场景：客户端链接量小，每一个客户端发送的数据量大，且长时间链接发送消息