Notes HighPerformanceLinuxServerProgramming
1.0.0
Es gibt viele Protokolle in der Protokollfamilie. In diesem Buch werden nur IP- und TCP-Protokolle ausgewählt, die den direktesten Einfluss auf die Netzwerkprogrammierung haben.
Die gleichen sieben Schichten bilden das osi-Referenzmodell. Nach der Vereinfachung kommunizieren vier verschiedene Schichten über Schnittstellen miteinander, was die Änderung jeder Schicht erleichtert.
Anwendungsschicht Verantwortlich für die Handhabung der Anwendungslogik
Präsentationsschicht Definiert das Format und die Verschlüsselung von Daten
Sitzungsschicht Es definiert, wie eine Sitzung gestartet, gesteuert und beendet wird, einschließlich der Steuerung und Verwaltung mehrerer bidirektionaler Nachrichten, sodass Anwendungen benachrichtigt werden können, wenn nur ein Teil einer kontinuierlichen Nachricht abgeschlossen ist, sodass die von der Präsentationsschicht angezeigten Daten kontinuierlich sind.
Transportschicht Bietet eine End-to-End-Kommunikation für Anwendungen auf zwei Hosts. Im Gegensatz zum nächsten Hop, der von der Netzwerkschicht verwendet wird, sind nur der Start und das Ende wichtig, und der Übertragungsprozess wird der unteren Schicht überlassen diese Schicht: TCP-Protokoll und UDP-Protokoll TCP-Protokoll (Transmission Control Protocol Transmission Control Protocol)
可靠的, 面向连接, 基于流的服务bereit超时重传und数据确认sicher.不可靠的, 无连接的, 基于数据报的服务zur Verfügung数据确认und超时重传kümmern.有自己的长度Netzwerkschicht Es realisiert das Routing und die Weiterleitung von Datenpaketen. Wenn das Datenpaket die Zieladresse nicht erreichen kann,下一跳nächsten Hop (Hop für Hop) und wählt das nächstgelegene IP-Protokoll (Internet Protocol) und ICMP-Protokoll (Internet Control Message Protocol). ) . Das letztere Protokoll ist eine Ergänzung zum IP-Protokoll und wird zur Erkennung von Netzwerkverbindungen verwendet. 1. Fehlermeldungen, die zur Reaktion auf den Status verwendet werden. 2. Abfragenachrichten (das Ping-Programm verwendet diese Nachricht, um festzustellen, ob die Informationen übermittelt wurden).
Datenverbindungsschicht Ein Netzwerktreiber, der die Netzwerkkartenschnittstelle implementiert, ermöglicht die Modifikation der unteren Ebene und muss nur die angegebene Schnittstelle für die obere Ebene bereitstellen: ARP (Address Resolve Protocol, Address Resolution Protocol) . sind auch RARP (Reverse ~, Reverse Address Resolution Protocol) . Da die Netzwerkschicht IP-Adressen zur Adressierung von Maschinen verwendet, die Datenverbindungsschicht jedoch physische Adressen (normalerweise MAC-Adressen), beinhaltet die Konvertierung zwischen ihnen ARP-Protokoll -ARP-Spoofing damit zusammenhängen. Ich studiere im Moment nicht
Verkapselung Das Protokoll der oberen Schicht wird durch Kapselung implementiert. Bei der Übertragung zwischen den Schichten werden die von TCP gekapselten Daten zu TCP报文段
Durch UDP gekapselte Daten werden zu UDP数据报
Nach der Kapselung durch IP wird es zu IP数据报Schließlich wird es von der Datenverbindungsschicht gekapselt und zu帧
Der maximale Datenrahmen von Ethernet beträgt 1518 Bytes, wobei am Ende des Rahmens 14 Header und 4 Prüfsummen weggeworfen werden: Die maximale Übertragungseinheit des Rahmens beträgt im Allgemeinen 1500 Bytes: Die maximale Datenlast von TCP-Paketen beträgt 1460 Bytes = 1500 Bytes – 20Ip-Header. -20TCP-Header hat einen zusätzlichen 40-Byte-optionalen Teil
ARP Das ARP-Protokoll kann die Konvertierung jeder Netzwerkschichtadresse in jede physische Adresse realisieren.
Das IP-Protokoll ist das Kernprotokoll der TCP/IP-Protokollsuite und eine der Grundlagen der Socket-Netzwerkprogrammierung. Das IP-Protokoll bietet zustandslose, verbindungslose und unzuverlässige Dienste für Protokolle der oberen Schicht.
Die maximale Länge eines IP-Datagramms beträgt 65535 (2^16 - 1) Bytes, es gibt jedoch eine MTU-Beschränkung
Wenn die Länge eines IP-Datagramms die MTU überschreitet, kann es beim Absender oder beim Transit-Router zu einer Fragmentierung kommen. Diese Fragmente können nur auf dem endgültigen Zielcomputer fragmentiert werden vom IP-Modul im Kernel wieder zusammengesetzt werden
Routing-Mechanismus
Welches Element in der Routing-Tabelle wird nach Angabe der Ziel-IP-Adresse abgeglichen? Es gibt drei Schritte.
Das Lesen und Schreiben von TCP erfolgt ausschließlich für Puffer, daher gibt es keine feste Entsprechung zwischen der Anzahl der Lese- und Schreibvorgänge.
UDP hat keinen Puffer. Daten müssen rechtzeitig empfangen werden, sonst gehen Pakete verloren, oder wenn der Empfangspuffer zu klein ist, werden Datagramme abgeschnitten.
ISN – Anfangssequenznummerwert 32-Bit-Sequenznummer Der Sequenznummerwert im nachfolgenden TCP-Nachrichtensegment seq = ISN + Der Offset des ersten Bytes des Nachrichtensegments im gesamten Bytestrom 32-Bit-Bestätigungsnummer Der Sequenznummerwert von die empfangene TCP-Nachricht + 1. Diese 32-Bit-Bestätigungsnummer wird jedes Mal gesendet, wenn es sich um die letzte Antwort handelt.
ACK-Flag: Zeigt an, ob das确认报文段mit dem ACK-Flag gültig ist. PSH-Flag: Fordert die empfangende Anwendung auf, Daten aus dem TCP-Empfangspuffer zu lesen, um Platz für nachfolgende Daten zu schaffen. Anforderungen Die andere Partei stellt die Verbindung wieder her und trägt ... das复位报文段SYN-Flag: Das Flag fordert den Verbindungsaufbau an und trägt ...同步报文段FIN-Flag: informiert die andere Partei darüber, dass die lokale Verbindung geschlossen werden soll , und trägt...结束报文段
16-Bit-Fenstergröße: Das Fenster bezieht sich auf das Empfangsbenachrichtigungsfenster, das der anderen Partei mitteilt, wie viele Bytes an Daten der lokale TCP-Empfangspuffer enthalten kann:可靠传输的重要保障und das empfangende Ende führt eine CRC-Algorithmusüberprüfung durch. Überprüfen Sie, ob es beschädigt ist, und überprüfen Sie gleichzeitig TCP头部und数据部分
Aufbau und Abbau einer TCP-Verbindung
# 三次握手
# 客户端发送请求连接 ISN= seq + 0 = 3683340920
# mss 最大数据载量1460
IP 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 > ubuntu. 8000 :
Flags [S], seq 3683340920 , win 64240 ,
options [mss 1460 , nop ,wscale 8 , nop , nop ,sackOK], length 0
# 同意客户端连接
# ack = 客户端发送 seq + 1
# 同时发送服务端的seq
IP ubuntu. 8000 > 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 :
Flags [S.], seq 938535101 , ack 3683340921 , win 64240 ,
options [mss 1460 , nop , nop ,sackOK, nop ,wscale 7 ], length 0
# 虽然这个报文段没有字节 但由于是同步报文段 需要占用一个序号值
# 这里是tcpdump的处理 ack显示相对值 即 3683340921 - 3683340920 = 1
IP 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 > ubuntu. 8000 :
Flags [.], ack 938535102 , win 4106 , length 0
# 包含FIN标志 说明要求结束连接 也需要占用一个序号值
IP 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 > ubuntu. 8000 :
Flags [F.], seq 1 , ack 1 , win 4106 , length 0
# 服务端确认关闭连接
IP ubuntu. 8000 > 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 :
Flags [.], ack 2 , win 502 , length 0
# 服务端发送关闭连接
IP ubuntu. 8000 > 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 :
Flags [F.], seq 1 , ack 2 , win 4105 , length 0
# 客户端确认
IP 192 . 168 . 80 . 1 . 7467 > ubuntu. 8000 :
Flags [.], ack 2 , win 503 , length 0 Die grundlegende Socket-API befindet sich in der Header-Datei sys/socket.h . Die ursprüngliche Bedeutung von socket ist ein IP-Adressen- und Port-Paar. Die einzigen Netzwerkinformationen, die die TCP-Kommunikation darstellen, befinden sich in netdb.h .
Die Byte-Reihenfolge wird in大端字节序und小端字节序Da die meisten PCs die Little-Endian-Byte-Reihenfolge verwenden (hohe Bits sind an hohen Adressen vorhanden), wird die Little-Endian-Byte-Reihenfolge auch als Host-Byte-Reihenfolge bezeichnet.
Um Verwirrung durch unterschiedliche Byte-Reihenfolge verschiedener Maschinen zu vermeiden, ist festgelegt, dass die Übertragung in der Big-Endian-Byte-Reihenfolge (Netzwerk-Byte-Reihenfolge) vereinheitlicht werden soll. Auf diese Weise entscheidet der Host entsprechend seiner eigenen Situation – ob um die Bytereihenfolge der empfangenen Daten umzuwandeln
Grundverbindung
// 主机序和网络字节序转换
# include < netinet/in.h >
unsigned long int htonl ( unsigned long int hostlong); // host to network long
unsigned short int htons ( unsigned short int hostlong); // host to network short
unsigned long int htonl ( unsigned long int netlong);
unsigned short int htons ( unsigned short int netlong);
// IP地址转换函数
# include < arpa/inet.h >
// 将点分十进制字符串的IPv4地址, 转换为网络字节序整数表示的IPv4地址. 失败返回INADDR_NONE
in_addr_t inet_addr ( const char * strptr);
// 功能相同不过转换结果存在 inp指向的结构体中. 成功返回1 反之返回0
int inet_aton ( const char * cp, struct in_addr * inp);
// 函数返回一个静态变量地址值, 所以多次调用会导致覆盖
char * inet_ntoa ( struct in_addr in);
// src为 点分十进制字符串的IPv4地址 或 十六进制字符串表示的IPv6地址 存入dst的内存中 af指定地址族
// 可以为 AF_INET AF_INET6 成功返回1 失败返回-1
int inet_pton ( int af, const char * src, void * dst);
// 协议名, 需要转换的ip, 存储地址, 长度(有两个常量 INET_ADDRSTRLEN, INET6_ADDRSTRLEN)
const char * inet_ntop ( int af, const void * src, char * dst, socklen_t cnt);
// 创建 命名 监听 socket
# include < sys/types.h >
# include < sys/socket.h >
// domain指定使用那个协议族 PF_INET PF_INET6
// type指定服务类型 SOCK_STREAM (TCP协议) SOCK_DGRAM(UDP协议)
// protocol设置为默认的0
// 成功返回socket文件描述符(linux一切皆文件), 失败返回-1
int socket ( int domain, int type, int protocol);
// socket为socket文件描述符
// my_addr 为地址信息
// addrlen为socket地址长度
// 成功返回0 失败返回 -1
int bind ( int socket, const struct sockaddr * my_addr, socklen_t addrlen);
// backlog表示队列最大的长度
int listen ( int socket, int backlog);
// 接受连接 失败返回-1 成功时返回socket
int accept ( int sockfd, struct sockaddr * addr, socklen_t * addrlen)Kunde
// 发起连接
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
// 第三个参数为 地址指定的长度
// 成功返回0 失败返回-1
int connect ( int sockfd , const struct sockaddr * serv_addr , socklen_t addrlen );
// 关闭连接
#include <unistd.h>
// 参数为保存的socket
// 并非立即关闭, 将socket的引用计数-1, 当fd的引用计数为0, 才能关闭(需要查阅)
int close ( int fd );
// 立即关闭
#include <sys/socket.h>
// 第二个参数为可选值
// SHUT_RD 关闭读, socket的接收缓冲区的数据全部丢弃
// SHUT_WR 关闭写 socket的发送缓冲区全部在关闭前发送出去
// SHUT_RDWR 同时关闭读和写
// 成功返回0 失败为-1 设置errno
int shutdown ( int sockfd , int howto )Grundlegendes TCP
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
// 读取sockfd的数据
// buf 指定读缓冲区的位置
// len 指定读缓冲区的大小
// flags 参数较多
// 成功的时候返回读取到的长度, 可能小于预期长度, 需要多次读取. 读取到0 通信对方已经关闭连接, 错误返回-1
ssize_t recv ( int sockfd , void * buf , size_t len , int flags );
// 发送
ssize_t send ( int sockfd , const void * buf , size_t len , int flags );| Optionsname | Bedeutung | Zum Versenden verfügbar | zum Empfang bereit |
|---|---|---|---|
| MSG_CONFIRM | Weist das Verbindungsschichtprotokoll an, weiter zu lauschen, bis eine Antwort empfangen wird (kann nur für Sockets vom Typ SOCK_DGRAM und SOCK_RAW verwendet werden). | Y | N |
| MSG_DONTROUTE | Ohne Überprüfung der Routing-Tabelle werden die Daten direkt an den lokalen LAN-Host gesendet (d. h. der Absender weiß, dass sich der Zielhost im lokalen Netzwerk befindet). | Y | N |
| MSG_DONTWAIT | nicht blockierend | Y | Y |
| MSG_MORE | Informieren Sie den Kernel darüber, dass weitere Daten gesendet werden müssen, und warten Sie, bis die Daten in den Puffer geschrieben sind, bevor Sie sie alle zusammen senden. Reduzieren Sie kurze Nachrichten und verbessern Sie die Übertragungseffizienz. | Y | N |
| MSG_WAITALL | Der Lesevorgang wartet, bis das angegebene Byte gelesen wurde, bevor er zurückkehrt. | N | Y |
| MSG_PEEK | Schauen Sie sich die internen Cache-Daten an, sie haben keine Auswirkungen auf die Daten | N | Y |
| MSG_OOB | Notfalldaten senden oder empfangen | Y | Y |
| MSG_NOSIGNAL | Das Schreiben von Daten in eine Pipe- oder Socket-Verbindung mit geschlossenem Lesezugriff löst nicht das SIGPIPE-Signal aus. | Y | N |
Grundlegendes UDP
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
// 由于UDP不保存状态, 每次发送数据都需要 加入目标地址.
// 不过recvfrom和sendto 也可以用于 面向STREAM的连接, 这样可以省略发送和接收端的socket地址
ssize_t recvfrom ( int sockfd , void * buf , size_t len , int flags , struct sockaddr * src_addr , socklen_t * addrlen );
ssize_t sendto ( int sockfd , const void * buf , size_t len , ing flags , const struct sockaddr * dest_addr , socklen_t addrlen );Allgemeine Lese- und Schreibfunktionen
#inclued <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg ( int sockfd , struct msghdr * msg , int flags );
ssize_t sendmsg ( int sockfd , struct msghdr * msg , int flags );
struct msghdr
{
/* socket address --- 指向socket地址结构变量, 对于TCP连接需要设置为NULL*/
void * msg_name ;
socklen_t msg_namelen ;
/* 分散的内存块 --- 对于 recvmsg来说数据被读取后将存放在这里的块内存中, 内存的位置和长度由
* msg_iov指向的数组指定, 称为分散读(scatter read) ---对于sendmsg而言, msg_iovlen块的分散内存中
* 的数据将一并发送称为集中写(gather write);
*/
struct iovec * msg_iov ;
int msg_iovlen ; /* 分散内存块的数量*/
void * msg_control ; /* 指向辅助数据的起始位置*/
socklen_t msg_controllen ; /* 辅助数据的大小*/
int msg_flags ; /* 复制函数的flags参数, 并在调用过程中更新*/
};
struct iovec
{
void * iov_base /* 内存起始地址*/
size_t iov_len /* 这块内存长度*/
}Andere APIs
#include <sys/socket.h>
// 用于判断 sockfd是否处于带外标记, 即下一个被读取到的数据是否是带外数据,
// 是的话返回1, 不是返回0
// 这样就可以选择带MSG_OOB标志的recv调用来接收带外数据.
int sockatmark ( int sockfd );
// getsockname 获取sockfd对应的本端socket地址, 存入address指定的内存中, 长度存入address_len中 成功返回0失败返回-1
// getpeername 获取远端的信息, 同上
int getsockname ( int sockfd , struct sockaddr * address , socklen_t * address_len );
int getpeername ( int sockfd , struct sockaddr * address , socklen_t * address_len );
/* 以下函数头文件均相同*/
// sockfd 目标socket, level执行操作协议(IPv4, IPv6, TCP) option_name 参数指定了选项的名字. 后面值和长度
// 成功时返回0 失败返回-1
int getsockopt ( int sockfd , int level , int option_name , void * option_value ,
socklen_t restrict option_len );
int setsockopt ( int sockfd , int level , int option_name , void * option_value ,
socklen_t restrict option_len );| SO_REUSEADDR | Lokale Adresse wiederverwenden | Nachdem eine Socke mit diesem Attribut festgelegt wurde, kann die daran gebundene Socket-Adresse sofort wiederverwendet werden, um eine neue Socke zu binden, selbst wenn sich die Socke nach dem Ausführen von bind() im Status TIME_WAIT befindet. |
|---|---|---|
| SO_RCVBUF | TCP-Empfangspuffergröße | Der Mindestwert beträgt 256 Byte. Nach der Einstellung verdoppelt das System automatisch den von Ihnen festgelegten Wert. Das zusätzliche Doppel wird als freier Puffer zur Bewältigung von Überlastungen verwendet. |
| SO_SNDBUF | TCP-Sendepuffergröße | Der Mindestwert beträgt 2048 Byte |
| SO_RCVLOWAT | Niedrigwassermarke erreicht | Der Standardwert ist 1 Byte. Wenn die Gesamtzahl der lesbaren Daten im TCP-Empfangspuffer die Untergrenze überschreitet, benachrichtigt der E/A-Multiplexing-Systemaufruf die Anwendung, dass die Daten vom entsprechenden Socket gelesen werden können. |
| SO_SNDLOWAT | Hochwassermarke gesendet | Der Standardwert ist 1 Byte. Daten können geschrieben werden, wenn der freie Speicherplatz im TCP-Sendepuffer größer als die Low-Water-Marke ist. |
| SO_LINGER |
struct linger
{
int l_onoff /* 开启非0, 关闭为0*/
int l_linger ; /* 滞留时间*/
/*
* 当onoff为0的时候此项不起作用, close调用默认行为关闭socket
* 当onoff不为0 且linger为0, close将立即返回, TCP将丢弃发送缓冲区的残留数据, 同时发送一个复位报文段
* 当onoff不为0 且linger大于0 . 当socket阻塞的时候close将会等待TCP模块发送完残留数据并得到确认后关
* 闭, 如果是处于非阻塞则立即关闭
*/
};Netzwerkinformations-API
#include <netdb.h>
// 通过主机名查找ip
struct hostent * gethostbyname ( const char * name );
// 通过ip获取主机完整信息
// type为IP地址类型 AF_INET和AF_INET6
struct hostent * gethostbyaddr ( const void * addr , size_t len , int type );
struct hostent
{
char * h_name ; /* Official name of host. */
char * * h_aliases ; /* Alias list. */
int h_addrtype ; /* Host address type. */
int h_length ; /* Length of address. */
char * * h_addr_list ; /* List of addresses from name server. */
}
int main ( int argc , char * argv [])
{
if ( argc != 2 )
{
printf ( "非法输入n" );
exit ( 0 );
}
char * name = argv [ 1 ];
struct hostent * hostptr {};
hostptr = gethostbyname ( name );
if ( hostptr == nullptr )
{
printf ( "输入存在错误 或无法获取n" );
exit ( 0 );
}
printf ( "Official name of hostptr: %sn" , hostptr -> h_name );
char * * pptr ;
char inet_addr [ INET_ADDRSTRLEN ];
printf ( "Alias list:n" );
for ( pptr = hostptr -> h_aliases ; * pptr != nullptr ; ++ pptr )
{
printf ( "t%sn" , * pptr );
}
switch ( hostptr -> h_addrtype )
{
case AF_INET :
{
printf ( "List of addresses from name server:n" );
for ( pptr = hostptr -> h_addr_list ; * pptr != nullptr ; ++ pptr )
{
printf ( "t%sn" ,
inet_ntop ( hostptr -> h_addrtype , * pptr , inet_addr , sizeof ( inet_addr )));
}
break ;
}
default :
{
printf ( "unknow address typen" );
exit ( 0 );
}
}
return 0 ;
}
/*
./run baidu.com
Official name of hostptr: baidu.com
Alias list:
List of addresses from name server:
39.156.69.79
220.181.38.148
*/Die folgenden beiden Funktionen erhalten Dienstinformationen durch Lesen der Datei /etc/services. Der folgende Inhalt stammt aus Wikipedia
Die Servicedatei ist eine Konfigurationsdatei im etc-Verzeichnis moderner Betriebssysteme. Sie zeichnet die Portnummer und das Protokoll auf, die dem Netzwerkdienstnamen entsprechen
#include <netdb.h>
// 根据名称获取某个服务的完整信息
struct servent getservbyname ( const char * name , const char * proto );
// 根据端口号获取服务信息
struct servent getservbyport ( int port , const char * proto );
struct servent
{
char * s_name ; /* 服务名称*/
char * * s_aliases ; /* 服务的别名列表*/
int s_port ; /* 端口号*/
char * s_proto ; /* 服务类型, 通常为TCP或UDP*/
} #include <netdb.h>
// 内部使用的gethostbyname 和 getserverbyname
// hostname 用于接收主机名, 也可以用来接收字符串表示的IP地址(点分十进制, 十六进制字符串)
// service 用于接收服务名, 字符串表示的十进制端口号
// hints参数 对getaddrinfo的输出进行更准确的控制, 可以设置为NULL, 允许反馈各种有用的结果
// result 指向一个链表, 用于存储getaddrinfo的反馈结果
int getaddrinfo ( const char * hostname , const char * service , const struct addrinfo * hints , struct addrinfo * * result )
struct addrinfo
{
int ai_flags ;
int ai_family ;
int ai_socktype ; /* 服务类型, SOCK_STREAM或者SOCK_DGRAM*/
int ai_protocol ;
socklen_t ai_addrlen ;
char * ai_canonname ; /* 主机的别名*/
struct sockaddr * ai_addr ; /* 指向socket地址*/
struct addrinfo * ai_next ; /* 指向下一个结构体*/
}
// 需要手动的释放堆内存
void freeaddrinfo ( struct addrinfo * res ); #include <netdb.h>
// host 存储返回的主机名
// serv存储返回的服务名
int getnameinfo ( const struct sockaddr * sockaddr , socklen_t addrlen , char * host , socklen_t hostlen , char * serv
socklen_t servlen , int flags );Testeinsatz
telnet ip port #来连接服务器的此端口
netstat -nt | grep port #来查看此端口的监听Die von Linux bereitgestellten erweiterten E/ A -Funktionen sind unter bestimmten Bedingungen natürlich leistungsfähiger. Was würden sie sonst sonst tun? Der Dateideskriptor ist eine nicht negative Ganzzahl. Ist ein Indexwert, der auf die vom Kernel für jeden Prozess verwaltete Datensatztabelle der vom Prozess geöffneten Dateien verweist. STDOUT_FILENO (Wert 1) – Der Dateideskriptor mit dem Wert 1 ist die Standardausgabe. Nach dem Deaktivieren von STDOUT_FILENO wird mit dup der kleinste verfügbare Wert zurückgegeben (derzeit 1). Auf diese Weise wird die Ausgabe an die Datei umgeleitet, auf die verwiesen wird Parameteraufruf dup.
Pipe-Funktion Mit dieser Funktion kann eine Pipe erstellt werden, um die Kommunikation zwischen Prozessen zu implementieren.
// 函数定义
// 参数文件描述符数组 fd[0] 读出 fd[1]写入 单向管道
// 成功返回0, 并将一对打开的文件描述符填入其参数指向的数组
// 失败返回-1 errno
#include <unistd.h>
int pipe ( int fd [ 2 ]); // 双向管道
// 第一个参数为 协议PF_UNIX(书上是AF_UNIX)感觉这里指明协议使用PF更好一些
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socketpair ( int domain , int type , int protocol , int fd [ 2 ]);Nachdem ich den folgenden Inhalt und das Verständnis der Kommunikation zwischen Prozessen studiert habe, werde ich zurückkommen und ein Beispiel hinzufügen.
int main ()
{
int fds [ 2 ];
socketpair ( PF_UNIX , SOCK_STREAM , 0 , fds );
int pid = fork ();
if ( pid == 0 )
{
close ( fds [ 0 ]);
char a [] = "123" ;
send ( fds [ 1 ], a , strlen ( a ), 0 );
}
else if ( pid > 0 )
{
close ( fds [ 1 ]);
char b [ 20 ] {};
recv ( fds [ 0 ], b , 20 , 0 );
printf ( "%s" , b );
}
}dup- und dup2-Funktionen Kopieren Sie einen vorhandenen Dateideskriptor
#include <unistd.h>
// 返回的文件描述符总是取系统当前可用的最小整数值
int dup ( int oldfd );
// 可以用newfd来制定新的文件描述符, 如果newfd已经被打开则先关闭
// 如果newfd==oldfd 则不关闭newfd直接返回
int dup2 ( int oldfd , int newfd ); Die Dup-Funktion erstellt einen neuen Dateideskriptor STDOUT_FILENO der ursprüngliche Dateideskriptor. Kommen Sie zurück und fügen Sie ein Beispiel hinzu, da STDOUT_FILENO deaktiviert ist Die Ausgabe erfolgt an diese Stelle in der Datei
int main ()
{
int filefd = open ( "/home/lsmg/1.txt" , O_WRONLY );
close ( STDOUT_FILENO );
dup ( filefd );
printf ( "123n" );
exit ( 0 );
}readv/writev
#include <sys/uio.h>
// count 为 vector的长度, 即为有多少块内存
// 成功时返回写入读取的长度 失败返回-1
ssize_t readv ( int fd , const struct iovec * vector , int count );
ssize_t writev ( int fd , const struct iovec * vector , int count );
struct iovec {
void * iov_base /* 内存起始地址*/
size_t iov_len /* 这块内存长度*/
} Kommen Sie zurück und fügen Sie ein Verwendungsbeispiel hinzu. In diesem Beispiel wird die Speicherdarstellung eines int in eine Datei geschrieben. Verwenden Sie hexdump, um die Datei 0000000 86a0 0001 anzuzeigen. Sie können sehen 186a0 100000 ist.
// 2020年1月7日16:52:11
int main ()
{
int file = open ( "/home/lsmg/1.txt" , O_WRONLY );
int temp = 100000 ;
iovec temp_iovec {};
temp_iovec . iov_base = & temp ;
temp_iovec . iov_len = sizeof ( temp );
writev ( file , & temp_iovec , 1 );
}sendfile-Funktion
#include <sys/sendfile.h>
// offset为指定输入流从哪里开始读, 如果为NULL 则从开头读取
ssize_t sendfile ( int out_fd , int in_fd , off_t * offset , size_t count );
O_RDONLY只读模式
O_WRONLY只写模式
O_RDWR读写模式
int open ( file_name , flag );Die Statistikstruktur kann mit fstat generiert werden, bei dem es sich lediglich um die ID-Karte der Datei handelt.
#include <sys/stat.h>
struct stat
{
dev_t st_dev ; /* ID of device containing file -文件所在设备的ID*/
ino_t st_ino ; /* inode number -inode节点号*/
mode_t st_mode ; /* protection -保护模式?*/
nlink_t st_nlink ; /* number of hard links -链向此文件的连接数(硬连接)*/
uid_t st_uid ; /* user ID of owner -user id*/
gid_t st_gid ; /* group ID of owner - group id*/
dev_t st_rdev ; /* device ID (if special file) -设备号，针对设备文件*/
off_t st_size ; /* total size, in bytes -文件大小，字节为单位*/
blksize_t st_blksize ; /* blocksize for filesystem I/O -系统块的大小*/
blkcnt_t st_blocks ; /* number of blocks allocated -文件所占块数*/
time_t st_atime ; /* time of last access -最近存取时间*/
time_t st_mtime ; /* time of last modification -最近修改时间*/
time_t st_ctime ; /* time of last status change - */
};Funktion zur Generierung von Ausweisen
// 第一个参数需要调用open生成文件描述符
// 下面其他两个为文件全路径
int fstat ( int filedes , struct stat * buf );
// 当路径指向为符号链接的时候, lstat为符号链接的信息. stat为符号链接指向文件信息
int stat ( const char * path , struct stat * buf );
int lstat ( const char * path , struct stat * buf );
/*
* ln -s source dist 建立软连接, 类似快捷方式, 也叫符号链接
* ln source dist 建立硬链接, 同一个文件使用多个不同的别名, 指向同一个文件数据块, 只要硬链接不被完全
* 删除就可以正常访问
* 文件数据块 - 文件的真正数据是一个文件数据块, 打开的`文件`指向这个数据块, 就是说
* `文件`本身就类似快捷方式, 指向文件存在的区域.
*/mmap- und munmap-Funktionen
mmap erstellt einen Speicher, der von der Prozesskommunikation gemeinsam genutzt wird (Dateien können darin abgebildet werden), munmap gibt diesen Speicher frei.
#include <sys/mman.h>
// start 内存起始位置, 如果为NULL则系统分配一个地址 length为长度
// port参数 PROT_READ(可读) PROT_WRITE(可写) PROT_EXEC(可执行), PROT_NONE(不可访问)
// flag参数 内存被修改后的行为
// - MAP_SHARED 进程间共享内存, 对内存的修改反映到映射文件中
// - MAP_PRIVATE 为调用进程私有, 对该内存段的修改不会反映到文件中
// - MAP_ANONUMOUS 不是从文件映射而来, 内容被初始化为0, 最后两个参数被忽略
// 成功返回区域指针, 失败返回 -1
void * mmap ( void * start , size_t length , int port , int flags , int fd , off_t offset );
// 成功返回0 失败返回-1
int munmap ( void * start , size_t length );Spleißfunktion Wird zum Verschieben von Daten zwischen zwei Dateinamendeskriptoren verwendet, 0 Kopiervorgang
#include <fcntl.h>
// fd_in 为文件描述符, 如果为管道文件描述符则 off_in必须为NULL, 否则为读取开始偏移位置
// len为指定移动的数据长度, flags参数控制数据如何移动.
// - SPLICE_F_NONBLOCK 非阻塞splice操作, 但会受文件描述符自身的阻塞
// - SPLICE_F_MORE 给内核一个提示, 后续的splice调用将读取更多的数据???????
ssize_t splice ( int fd_in , loff_t * off_in , int fd_out , loff_t * off_out , size_t len , unsigned int flags );
// 使用splice函数 实现echo服务器
int main ( int argc , char * argv [])
{
if ( argc <= 2 )
{
printf ( "the parmerters is wrongn" );
exit ( errno );
}
char * ip = argv [ 1 ];
int port = atoi ( argv [ 2 ]);
printf ( "the port is %d the ip is %sn" , port , ip );
int sockfd = socket ( PF_INET , SOCK_STREAM , 0 );
assert ( sockfd >= 0 );
struct sockaddr_in address {};
address . sin_family = AF_INET ;
address . sin_port = htons ( port );
inet_pton ( AF_INET , ip , & address . sin_addr );
int ret = bind ( sockfd , ( sockaddr * ) & address , sizeof ( address ));
assert ( ret != -1 );
ret = listen ( sockfd , 5 );
int clientfd {};
sockaddr_in client_address {};
socklen_t client_addrlen = sizeof ( client_address );
clientfd = accept ( sockfd , ( sockaddr * ) & client_address , & client_addrlen );
if ( clientfd < 0 )
{
printf ( "accept errorn" );
}
else
{
printf ( "a new connection from %s:%d successn" , inet_ntoa ( client_address . sin_addr ), ntohs ( client_address . sin_port ));
int fds [ 2 ];
pipe ( fds );
ret = splice ( clientfd , nullptr , fds [ 1 ], nullptr , 32768 , SPLICE_F_MORE );
assert ( ret != -1 );
ret = splice ( fds [ 0 ], nullptr , clientfd , nullptr , 32768 , SPLICE_F_MORE );
assert ( ret != -1 );
close ( clientfd );
}
close ( sockfd );
exit ( 0 );
}Auswahlfunktion Die Auswahlfunktion kehrt zurück, wenn die zweite Parameterliste lesbar ist, oder wartet auf die angegebene Zeit, um zurückzukehren.
Nach der Rückkehr wird die Sammlung, auf die der zweite Parameter fdset zeigt, in eine lesbare fd-Liste geändert. Dies erfordert eine Aktualisierung der fdset-Sammlung nach jeder Rückkehr.
Nach der Rückkehr ist der Rückgabewert dieser Funktion die Anzahl der lesbaren fds. Sie durchläuft die fdset-Sammlung und ermittelt mithilfe von FD_ISSET, ob fdset[i] darin enthalten ist. Wenn ja, wird die neue Verbindung akzeptiert Wenn nicht, bedeutet dies, dass es von anderen akzeptiert wurde. fd bestimmt, ob Daten zum Lesen vorhanden sind oder die Verbindung getrennt wird
#include <fcntl.h>
// maxfdp 最大数 FD_SETSIZE
// struct fd_set 一个集合,可以存储多个文件描述符
// - FD_ZERO(&fd_set) 清空 -FD_SET(fd, &fd_set) 放入fd FD_CLR(fd, &fd_set)从其中清除fd
// - FD_ISSET(fd, &fd_set) 判断是否在其中
// readfds 需要监视的文件描述符读变化, 其中的文件描述符可读的时候返回
// writefds 需要监视的文件描述符写变化, 其中的文件描述符可写的时候返回
// errorfds 错误
// timeout 传入NULL为阻塞, 设置为0秒0微秒则变为非阻塞函数
// 返回值 负值为错误 等待超时说明文件无变化返回0 有变化返回正值
int select ( int maxfdp , fd_set * readfds , fd_set * writefds , fd_set * errorfds , struct timeval * timeout );
#define exit_if ( r , ...)
{
if (r)
{
printf(__VA_ARGS__);
printf("errno no: %d, error msg is %s", errno, strerror(errno));
exit(1);
}
}
int main ( int argc , char * argv [])
{
int keyboard_fd = open ( "/dev/tty" , O_RDONLY | O_NONBLOCK );
exit_if ( keyboard_fd < 0 , "open keyboard fd errorn" );
fd_set readfd ;
char recv_buffer = 0 ;
while (true)
{
FD_ZERO ( & readfd );
FD_SET ( 0 , & readfd );
timeval timeout { 5 , 0 };
int ret = select ( keyboard_fd + 1 , & readfd , nullptr , nullptr , & timeout );
exit_if ( ret == -1 , "select errorn" );
if ( ret > 0 )
{
if ( FD_ISSET ( keyboard_fd , & readfd ))
{
recv_buffer = 0 ;
read ( keyboard_fd , & recv_buffer , 1 );
if ( 'n' == recv_buffer )
{
continue ;
}
if ( 'q' == recv_buffer )
{
break ;
}
printf ( "the input is %cn" , recv_buffer );
}
}
if ( ret == 0 )
{
printf ( "timeoutn" );
}
}
}sudo service rsyslog restart // 启动守护进程 #include <syslog.h>
// priority参数是所谓的设施值(记录日志信息来源, 默认为LOG_USER)与日志级别的按位或
// - 0 LOG_EMERG /* 系统不可用*/
// - 1 LOG_ALERT /* 报警需要立即采取行动*/
// - 2 LOG_CRIT /* 非常严重的情况*/
// - 3 LOG_ERR /* 错误*/
// - 4 LOG_WARNING /* 警告*/
// - 5 LOG_NOTICE /* 通知*/
// - 6 LOG_INFO /* 信息*/
// -7 LOG_DEBUG /* 调试*/
void syslog ( int priority , const char * message , .....);
// ident 位于日志的时间后 通常为名字
// logopt 对后续 syslog调用的行为进行配置
// - 0x01 LOG_PID /* 在日志信息中包含程序PID*/
// - 0x02 LOG_CONS /* 如果信息不能记录到日志文件, 则打印到终端*/
// - 0x04 LOG_ODELAY /* 延迟打开日志功能直到第一次调用syslog*/
// - 0x08 LOG_NDELAY /* 不延迟打开日志功能*/
// facility参数可以修改syslog函数中的默认设施值
void openlog ( const char * ident , int logopt , int facility );
// maskpri 一共八位 0000-0000
// 如果将最后一个0置为1 表示 记录0级别的日志
// 如果将最后两个0都置为1 表示记录0和1级别的日志
// 可以通过LOG_MASK() 宏设定 比如LOG_MASK(LOG_CRIT) 表示将倒数第三个0置为1, 表示只记录LOG_CRIT
// 如果直接设置setlogmask(3); 3的二进制最后两个数均为1 则记录 0和1级别的日志
int setlogmask ( int maskpri );
// 关闭日志功能
void closelog ();UID – echte Benutzer-ID. EUID – effektive Benutzer-ID – erleichtert den Ressourcenzugriff. GID – echte Gruppen-ID. EGID – effektive Gruppen-ID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
uid_t getuid ();
uid_t geteuid ();
gid_t getgid ();
gid_t getegid ();
int setuid ( uid_t uid );
int seteuid ( uid_t euid );
int setgid ( gid_t gid );
int setegid ( gid_t gid ); Sie können Benutzer über setuid und setgid Die UID und GID des Root-Benutzers sind beide 0.
PGID – Prozessgruppen-ID (jeder Prozess unter Linux gehört zu einer Prozessgruppe)
#include <unistd.h> pid_t getpgid(pid_t pid); Gibt bei Erfolg die PID zurück, zu der die PID gehört. Gibt -1 bei Fehler zurück. int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
Sitzung Einige zugehörige Prozessgruppen bilden einen Sitzungssprung
Überprüfen Sie die Prozessbeziehung ps und weniger
Ressourcengrenzen Verzeichnis leicht ändern leicht
Servermodell-CS-Modell
Vorteil
Musterdiagramm
Die geschriebene Demo verwendet die Fork-Funktion nicht. Sie wird in Zukunft verbessert.
Server-Framework-IO-Modell
Ich kann dieses Modell wahrscheinlich verstehen und habe ein halbes Jahr lang Javaweb studiert.
Der Socket blockiert standardmäßig, kann jedoch durch Übergabe SOCK_NONBLOCK behoben werden. Nicht blockierende Aufrufe werden sofort zurückgegeben, aber das Ereignis ist möglicherweise nicht aufgetreten (recv hat die Informationen nicht erhalten). Wenn ein Fehler auftritt oder ein Fehler auftritt,返回-1 daher muss er durch errno Das Ereignis ist nicht aufgetreten . Accept, send, recv errno wird auf EAGAIN(再来一次) oder EWOULDBLOCK(期望阻塞) gesetzt ist auf EINPROGRESS(正在处理中) gesetzt
Um die Leistung zu verbessern, müssen nicht blockierende E/A aufgerufen werden, wenn das Ereignis bereits aufgetreten ist.
Die häufig verwendete E/A-Multiplexfunktion select poll epoll_wait wird später in Kapitel 9 erläutert. Das Signal wird in Kapitel 10 erläutert.
Zwei effiziente Ereignisverarbeitungsmodi und Parallelitätsmodus
Programme werden in rechenintensive Programme (die viel CPU und wenig E/A-Ressourcen verbrauchen) und IO-intensive Programme (umgekehrt) unterteilt. Ersteres verringert die Effizienz bei gleichzeitiger Programmierung, während letzteres die Effizienz bei gleichzeitiger Programmierung verbessert und Multithreading-Methode
Parallelitätsmodus – eine Methode zur Koordinierung von Aufgaben zwischen E/A-Einheiten und mehreren logischen Einheiten. Der Server verfügt über zwei Haupt-Parallelitätsmodi
Halbsynchroner/halbasynchroner Modus Im E/A-Modell besteht der Unterschied zwischen asynchron und synchron darin, welche Art von E/A-Ereignis der Kernel der Anwendung mitteilt (Bereitschaftsereignis oder Abschlussereignis) und wer das E/A-Lesen und Schreiben abschließt (Anwendung oder Kernel).
Und hier (Parallelitätsmodus) bezieht sich die Synchronisierung auf die Ausführung vollständig in der Reihenfolge der Codesequenz – Threads, die synchron ausgeführt werden, werden als synchrone Threads bezeichnet. Asynchrone Threads müssen durch Systemereignisse (Interrupts, Signale) gesteuert werden – Threads, die asynchron ausgeführt werden werden als asynchroner Thread bezeichnet
Server (erfordert eine gute Echtzeitleistung und kann mehrere Kundenanfragen gleichzeitig verarbeiten) – wird im Allgemeinen mithilfe synchroner Threads und asynchroner Threads implementiert, dh im halbsynchronen/halbasynchronen Modus. Synchrone Threads – verarbeiten Kundenlogik und verarbeiten Objekte in Die Anforderungswarteschlange wird asynchron verarbeitet. Thread – verarbeitet E/A-Ereignisse, kapselt nach dem Empfang von Kundenanfragen diese in Anforderungsobjekte und fügt sie in die Anforderungswarteschlange ein
Es gibt Variationen des Semi-Sync/Semi-Async-Musters半同步/半反应堆模式
Asynchroner Thread – Hauptthread – verantwortlich für die Überwachung von Ereignissen auf allen Sockets
Leader/Follower-Modell leicht
Effiziente Programmiermethode – endliche Zustandsmaschine
// 状态独立的有限状态机
STATE_MACHINE ( Package _pack ) {
PackageType _type = _pack . GetType ();
switch ( _type ) {
case type_A :
xxxx ;
break ;
case type_B :
xxxx ;
break ;
}
}
// 带状态转移的有限状态机
STATE_MACHINE () {
State cur_State = type_A ;
while ( cur_State != type_C ) {
Package _pack = getNewPackage ();
switch ( cur_State ) {
case type_A :
process_package_state_A ( _pack );
cur_State = type_B ;
break ;
case type_B :
xxxx ;
cur_State = type_C ;
break ;
}
}
}Es hat eine Stunde gedauert, bis ich den 5.000-Wörter-Code endlich Buchstabe für Buchstabe kopiert habe @8. September 2019 22:08:46@
Pools – Tauschen Sie Speicherplatz gegen Zeitprozess-Pools und Thread-Pools
Datenreplikation – Hochleistungsserver sollten versuchen, unnötige Replikation zu vermeiden
Kontextwechsel und Sperren Reduzieren Sie den Umfang der锁. Sie sollten nicht zu viele Arbeitsprozesse erstellen, sondern dedizierte Geschäftslogik-Threads verwenden.
Durch E/A-Multiplexing können Programme mehrere Dateideskriptoren gleichzeitig überwachen.
Häufig verwendete Methoden: select , poll , epoll
# include < sys/select.h >
// nfds - 被监听的文件描述符总数
// 后面三个分别指向 可读, 可写, 异常等事件对应的文件描述符集合
// timeval select超时时间 如果传递0 则为非阻塞, 设置为NULL则为阻塞
// 成功返回就绪(可读, 可写, 异常)文件描述符的总数, 没有则返回0 失败返回-1
int select ( int nfds, fd_set * readfds, fd_set * writefds, fd_set * exceptfds, struct timeval * timeout);
//操作fd_set的宏
FD_ZERO ( fd_set * fdset);
FD_SET ( int fd, fd_set * fdset);
FD_CLR ( int fd, fd_set * fdset);
FD_ISSET ( int fd, fd_set * fdset);
// 设置 timeval 超时时间
struct timeval
{
long tv_sec; // 秒
long tv_usec; // 微秒
}wählen
Dateideskriptor-Bereitschaftszustand
Umfrage
# include < poll.h >
// fds 结构体类型数组 指定我们感兴趣的文件描述符上发生的可读可写和异常事件
// nfds 遍历结合大小 左闭右开
// timeout 单位为毫秒 -1 为阻塞 0 为立即返回
int poll ( struct pollfd * fds, nfds_t nfds, int timeout);
struct pollfd
{
int fd;
short events; //注册的事件, 告知poll监听fd上的哪些事件
short revents; // 实际发生的事件
}# define exit_if (r, ...)
{
if (r)
{
printf (__VA_ARGS__);
printf ( " errno no: %d, error msg is %s " , errno, strerror (errno));
exit ( 1 );
}
}
struct client_info
{
char *ip_;
int port_;
};
int main ( int argc, char * argv[])
{
int port = 8001 ;
char ip[] = " 127.0.0.1 " ;
struct sockaddr_in address;
address. sin_port = htons (port);
address. sin_family = AF_INET;
address. sin_addr . s_addr = htons (INADDR_ANY);
int listenfd = socket (PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
exit_if (listenfd < 0 , " socket error n " );
int ret = bind (listenfd, ( struct sockaddr *)&address, sizeof (address));
exit_if (ret == - 1 , " bind error n " );
ret = listen (listenfd, 5 );
exit_if (ret == - 1 , " listen error n " );
constexpr int MAX_CLIENTS = 1024 ;
struct pollfd polls[MAX_CLIENTS] = {};
struct client_info clientsinfo[MAX_CLIENTS] = {};
polls[ 3 ]. fd = listenfd;
polls[ 3 ]. events = POLLIN | POLLRDHUP;
while ( true )
{
ret = poll (polls, MAX_CLIENTS + 1 , - 1 );
exit_if (ret == - 1 , " poll error n " );
for ( int i = 3 ; i <= MAX_CLIENTS; ++i)
{
int fd = polls[i]. fd ;
if (polls[i]. revents & POLLRDHUP)
{
polls[i]. events = 0 ;
printf ( " close fd-%d from %s:%d n " , fd, clientsinfo[fd]. ip_ , clientsinfo[fd]. port_ );
}
if (polls[i]. revents & POLLIN)
{
if (fd == listenfd)
{
struct sockaddr_in client_address;
socklen_t client_addresslen = sizeof (client_address);
int clientfd = accept (listenfd, ( struct sockaddr *)&client_address,
&client_addresslen);
struct client_info *clientinfo = &clientsinfo[clientfd];
clientinfo-> ip_ = inet_ntoa (client_address. sin_addr );
clientinfo-> port_ = ntohs (client_address. sin_port );
exit_if (clientfd < 0 , " accpet error, from %s:%d n " , clientinfo-> ip_ ,
clientinfo-> port_ );
printf ( " accept from %s:%d n " , clientinfo-> ip_ , clientinfo-> port_ );
polls[clientfd]. fd = clientfd;
polls[clientfd]. events = POLLIN | POLLRDHUP;
}
else
{
char buffer[ 1024 ];
memset (buffer, ' ' , sizeof (buffer));
ret = read (fd, buffer, 1024 );
if (ret == 0 )
{
close (fd);
}
else
{
printf ( " recv from %s:%d: n %s n " , clientsinfo[fd]. ip_ ,
clientsinfo[fd]. port_ , buffer);
}
}
}
}
}
}epoll
epoll ist eine Linux-spezifische E/A-Multiplexing-Funktion. Ihre Implementierung unterscheidet sich stark von select und poll.
Es gibt eine spezielle Funktion zur Erstellung von Dateideskriptoren, um diese Ereignistabelle zu identifizieren. epoll_create() epoll_ctl() wird zum Betreiben dieser Kernel-Ereignistabelle verwendet. epoll_wait() gibt die Anzahl der bereiten Dateideskriptoren für die Hauptfunktion erfolgreich zurück und gibt -1 zurück, wenn epoll_wait() Wenn die Funktion ein Ereignis erkennt, kopiert sie alle bereiten Ereignisse aus der Kernel-Ereignistabelle (vom ersten Parameter epoll_create zurückgegebenes Ergebnis) in das Array, auf das der zweite Parameter event zeigt. Dieses Array wird nur zur Ausgabe von Bereitschaftsereignissen verwendet, die epoll_wait erkannt wurden.
Der Array-Parameter von event unterscheidet sich von select und poll. Er wird verwendet, um vom Kernel erkannte benutzerregistrierte Ereignisse und Ausgabebereitschaftsereignisse zu übergeben, was die Effizienz verbessert.
// 索引poll返回的就绪文件描述符
int ret = poll(fds, MAX_EVENT_NUMBER - 1 );
// 遍历
for ( int i = 0 ; i < MAX_EVENT_NUMBER; ++i) {
if (fds[i]. revents & POLLIN) {
int sockfd = fds[i]. fd ;
}
}
// 索引epoll返回的就绪文件描述符
int ret = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENT_NUMBER, - 1 );
for ( int i = 0 ; i < ret; i++) {
int sockfd = events[i]. data . fd ;
// sockfd 一定就绪 ?????
}LT- und ET-Modus LT (Level-Triggered, Standardarbeitsmodus) epoll im LT-Modus entspricht einer effizienteren Umfrage. epoll_wait benachrichtigt ein Ereignis nur, bis das Ereignis verarbeitet ist
ET-Modus (Edge-Trigger, epolls effizienter Arbeitsmodus) Bei der Registrierung eines EPOLLET-Ereignisses für einen Dateideskriptor in der Epoll-Kernel-Ereignistabelle verwendet epoll den ET-Modus, um den Dateideskriptor zu benachrichtigen, unabhängig davon this Ist die Veranstaltung abgeschlossen?
ET-Modus
-> 123456789-123456789-123456789
event trigger once
get 9bytes of content: 123456789
get 9bytes of content: -12345678
get 9bytes of content: 9-1234567
get 4bytes of content: 89
read later
LT-Modus
-> 123456789-123456789-123456789
event trigger once
get 9bytes of contents: 123456789
event trigger once
get 9bytes of contents: -12345678
event trigger once
get 9bytes of contents: 9-1234567
event trigger once
get 4bytes of contents: 89
Wenn eine Aufgabe im ET-Modus eintrifft, muss sie abgeschlossen werden, da dieses Ereignis in Zukunft nicht mehr benachrichtigt wird. Daher ist ET der effiziente Arbeitsmodus von epoll, der weiterhin benachrichtigt, solange das Ereignis nicht verarbeitet wird.
# include < epoll.h >
// size 参数只是给内核一个提示, 事件表需要多大
// 函数返回其他所有epoll系统调用的第一个参数, 来指定要访问的内核事件表
int epoll_create ( int size);
// epfd 为 epoll_create的返回值
// op为操作类型
// - EPOLL_CTL_ADD 向事件表中注册fd上的事件
// - EPOLL_CTL_MOD 修改fd上的注册事件
// - EPOLL_CTL_DEL 删除fd上的注册事件
// fd 为要操作的文件描述符
int epoll_ctl ( int epfd, int op, int fd, struct epoll_event * event);
struct epoll_event
{
_uint32_t events; // epoll事件
epoll_data_t data; // 用户数据 是一个联合体
}
typedef union epoll_data
{
void * ptr; // ptr fd 不能同时使用
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t
// maxevents监听事件数 必须大于0
// timeout 为-1 表示阻塞
// 成功返回就绪的文件描述符个数 失败返回-1
int epoll_wait ( int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); select und poll sind die gleichen wie epoll
Wenn die Verbindung fehlschlägt, wird der Fehlerwert EINPROGRESS zurückgegeben, der darauf hinweist, dass die Verbindung auf einem nicht blockierenden Socket aufgerufen wird und die Verbindung nicht sofort hergestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt können die Auswahl- und Abfragefunktionen aufgerufen werden, um das beschreibbare Ereignis auf dem zu überwachen Socket, an dem die Verbindung fehlgeschlagen ist.
Wenn die Funktion zurückkehrt, können Sie getsockopt verwenden, um den Fehlercode zu lesen und den Fehler im Socket zu löschen. Ein Fehlercode von 0 zeigt einen Erfolg an.
Signal-API senden
# include < sys/types.h >
# include < signal.h >
// pid > 0 发送给PID为pid标识的进程
// 0 发送给本进程组的其他进程
// -1 发送给进程以外的所有进程, 但发送者需要有对目标进程发送信号的权限
// < -1 发送给组ID为 -pid 的进程组中的所有成员
// 出错信息 EINVAL 无效信号, EPERM 该进程没有权限给任何一个目标进程 ESRCH 目标进程(组) 不存在
int kill ( pid_t pid, int sig);Empfangssignal-API
# include < signal.h >
typedef void (* _sighandler_t ) ( int );
# include < bits/signum.h > // 此头文件中有所有的linux可用信号
// 忽略目标信号
# define SIG_DFL (( _sighandler_t ) 0 )
// 使用信号的默认处理方式
# define SIG_IGN (( _sighandler_t ) 1 )Gemeinsame Signale
SIGHUP 控制终端挂起
SIGPIPE 往读端被关闭的管道或者socket连接中写数据
SIGURG socket连接上收到紧急数据
SIGALRM 由alarm或setitimer设置的实时闹钟超时引起
SIGCHLD 子进程状态变化
Signalfunktion
// 为一个信号设置处理函数
# include < signal.h >
// _handler 指定sig的处理函数
_sighandler_t signal ( int sig, __sighandler_t _handler)
int sigaction( int sig, struct sigaction * act, struct sigaction * oact)Ein Signal ist eine Nachricht, die von einem Benutzer, System oder Prozess an den Zielprozess gesendet wird, um den Zielprozess über eine bestimmte Statusänderung oder Systemausnahme zu informieren
SIGINTSIGALRM SignalDer Server muss einige allgemeine Signale verarbeiten (oder zumindest ignorieren), um eine abnormale Beendigung zu vermeiden
Systemaufruf unterbrechen?
SO_RCVTIMEO und SO_SNDTIMEOVerwendungsbeispiel: Rufen Sie die Route nach einer Zeitüberschreitung ab, indem Sie den entsprechenden SO_SNDTIMEO festlegen
int timeout_connect ( const char * ip, const int port, const int sec)
{
struct sockaddr_in address{};
address. sin_family = AF_INET;
address. sin_port = htons (port);
address. sin_addr . s_addr = inet_addr (ip);
int sockfd = socket (PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
exit_if (sockfd < 0 , " socket error n " );
struct timeval timeout{};
timeout. tv_sec = sec;
timeout. tv_usec = 0 ;
socklen_t timeout_len = sizeof (timeout);
setsockopt (sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &timeout, timeout_len);
int ret = connect (sockfd, ( struct sockaddr *)&address, sizeof (address));
if (ret == - 1 )
{
// 当 errno为EINPROGRESS 说明 等待了 10S后依然无法连接成功 实现了定时器
if (errno == EINPROGRESS)
{
printf ( " connecting timeout, process timeout logic n " );
return - 1 ;
}
printf ( " error occur when connecting to server n " );
return - 1 ;
}
return sockfd;
}
int main ( int argc, char * argv[])
{
exit_if (argc <= 2 , " wrong number of parameters n " )
const char * ip = argv[ 1 ];
const int port = atoi (argv[ 2 ]);
int sockfd = timeout_connect (ip, port, 10 );
if (sockfd < 0 )
{
return 1 ;
}
return 0 ;
}Sobald der von den Alarm- und Setitimer-Funktionen eingestellte Echtzeit-Wecker abläuft, wird das SIGALRM-Signal ausgelöst. Der Code für die Verwendung der Signalverarbeitungsfunktion zur Verarbeitung geplanter Aufgaben wird immer noch auf Github platziert. Deshalb werde ich es hier nicht veröffentlichen.
Die Zusammenfassung wird auf dem Blog des Tagebuchs platziert und dort verlinkt.
Ein weiterer Blog
# include < unistd.h >
// 声明这个是外部函数或外部变量
extern char ** environ;
// path 参数指定可执行文件的完成路径 file接收文件名,具体位置在PATH中搜寻
// arg-接受可变参数 和 argv用于向新的程序传递参数数组
// envp用于设置新程序的环境变量, 未设置则使用全局的环境变量
// exec函数是不返回的, 除非出错
// 如果未报错则源程序被新的程序完全替换
int execl ( const char * path, const char * arg, ...);
int execlp ( const char * file, const char * arg, ...);
int execle ( const char * path, const char * arg, ..., char * const envp[])
int execv( const char * path, char * const argv[]);
int execvp ( const char * file, char * const argv[]);
int execve ( const char * path, char * const argv[], char * const envp[]);# include < sys/types.h >
# include < unistd.h >
// 每次调用都返回两次, 在父进程中返回的子进程的PID, 在子进程中返回0
// 次返回值用于区分是父进程还是子进程
// 失败返回-1
pid_t fork (viod);Das Fork-System ruft die Funktion fork() auf, um den aktuellen Prozess zu kopieren und einen neuen Prozesstabelleneintrag in der Kernel-Prozesstabelle zu erstellen. Der neue Prozesstabelleneintrag weist viele Attribute auf, die mit denen des ursprünglichen Prozesses identisch sind.
文件描述符的引用计数im untergeordneten Prozess. Der Referenzzähler父进程的用户根目录, 当前工作目录等变量的引用计数werden um 1 erhöht.Es gibt auch verschiedene Projekte
信号位图被清除(die vom ursprünglichen Prozess festgelegte Signalverarbeitungsfunktion ist für den neuen Prozess ungültig)(Zitiert aus Wikipedia – Referenzzählung ist eine Speicherverwaltungstechnologie in Computerprogrammiersprachen. Sie bezieht sich auf das Speichern der Anzahl von Referenzen auf eine Ressource (die ein Objekt, Speicher oder Speicherplatz usw. sein kann). Wenn die Anzahl der Referenzen wird null ).
Der untergeordnete Prozess ist bis auf die folgenden Punkte ein exaktes Duplikat des übergeordneten Prozesses:
Das Kind hat seine eigene eindeutige Prozess-ID und diese PID stimmt nicht mit der ID einer vorhandenen Prozessgruppe (setpgid(2)) oder Sitzung überein.
Die ID des übergeordneten Prozesses des untergeordneten Prozesses ist dieselbe wie die ID des übergeordneten Prozesses PPID und die PID der übergeordneten Prozess-ID.
Der untergeordnete Prozess erbt nicht die Speichersperren seines übergeordneten Prozesses (mlock(2), mlockall(2)). Der untergeordnete Prozess erbt nicht die Speichersperren des übergeordneten Prozesses (garantiert, dass sich ein Teil des Speichers im Speicher befindet, nicht in der Sawp-Partition). )
Prozessressourcenauslastungen (getrusage(2)) und CPU-Zeitzähler (times(2)) werden im untergeordneten Element auf Null zurückgesetzt.
Der Satz ausstehender Signale des untergeordneten Prozesses ist zunächst leer (sigpending(2)). Die ursprüngliche Signalverarbeitungsfunktion ist für den untergeordneten Prozess ungültig und muss zurückgesetzt werden.
Das untergeordnete Element erbt keine Semaphor-Anpassungen von seinem übergeordneten Element (semop(2) erbt nicht semadj).
Das untergeordnete Element erbt keine prozessbezogenen Datensatzsperren von seinem übergeordneten Element (fcntl(2)) (Andererseits erbt es fcntl(2)-Sperren für offene Dateibeschreibungen und flock(2)-Sperren von seinem übergeordneten Element.)
Das untergeordnete Element erbt keine Timer von seinem übergeordneten Element (setitimer(2), alarm(2), timer_create(2)).
Das untergeordnete Element erbt weder ausstehende asynchrone E/A-Vorgänge von seinem übergeordneten Element (aio_read(3), aio_write(3)) noch erbt es asynchrone E/A-Kontexte von seinem übergeordneten Element (siehe io_setup(2)).
# include < sys/types.h >
# include < sys/wait.h >
// wait进程将阻塞进程, 直到该进程的某个子进程结束运行为止. 他返回结束的子进程的PID, 并将该子进程的退出状态存储于stat_loc参数指向的内存中. sys/wait.h 头文件中定义了宏来帮助解释退出信息.
pid_t wait ( int * stat_loc);
// 非阻塞, 只等待由pid指定的目标子进程(-1为阻塞)
// options函数取值WNOHANG-waitpid立即返回
// 如果目标子进程正常退出, 则返回子进程的pid
// 如果还没有结束或意外终止, 则立即返回0
// 调用失败返回-1
pid_t waitpid ( pid_t pid, int * stat_loc, int options);
WIFEXITED (stat_val); // 子进程正常结束, 返回一个非0
WEXITSTATUS (stat_val); // 如果WIFEXITED 非0, 它返回子进程的退出码
WIFSIGNALED (stat_val); // 如果子进程是因为一个未捕获的信号而终止, 返回一个非0值
WTERMSIG (stat_val); // 如果WIFSIGNALED非0 返回一个信号值
WIFSTOPPED (stat_val); // 如果子进程意外终止, 它返回一个非0值
WSTOPSIG (stat_val); // 如果WIFSTOPED非0, 它返回一个信号值Bei Multiprozessprogrammen muss der übergeordnete Prozess im Allgemeinen den Exit-Status des untergeordneten Prozesses verfolgen. Wenn die Ausführung des untergeordneten Prozesses endet, gibt der Kernel daher den Prozesstabelleneintrag des Prozesses nicht sofort frei, um die Anforderungen des übergeordneten Prozesses zu erfüllen Nachfolgende Push-Informationen an den untergeordneten Prozess
子进程结束运行之后, 父进程读取其退出状态前, sagen wir, dass sich der untergeordnete Prozess in僵尸态父进程结束运行之后, 子进程退出之前im僵尸态beendet wirdDie beiden oben genannten Zustände bedeuten, dass der übergeordnete Prozess die Rückgabeinformationen des untergeordneten Prozesses nicht korrekt verarbeitet hat und der untergeordnete Prozess im Zombie-Zustand verblieben ist und Kernelressourcen belegt.
Obwohl waitpid() nicht blockierend ist, muss es aufgerufen werden, nachdem der vom Waitpid-Signal überwachte Prozess endet. Dieses Signal wird an den übergeordneten Prozess gesendet, nachdem der untergeordnete Prozess beendet ist.
static void handle_child ( int sig)
{
pid_t pid;
int stat;
while ((pid = waitpid (- 1 , &stat, WNOHANG)) > 0 )
{
// 善后处理emmmm
}
}Semaphor-Primitiv Unterstützt nur zwei Operationen, Warten und Signal. Warten und Signal haben in Linux eine besondere Bedeutung, daher werden sie auch als P-Operation (Passeren, Übergeben ist wie das Betreten eines kritischen Abschnitts) und V-Operation (Vrijgeven, Freigeben ist wie das Verlassen eines kritischen Abschnitts) bezeichnet Es gibt ein Semaphor SV (kann jede natürliche Zahl sein, in diesem Buch werden nur binäre Semaphoren behandelt), die Bedeutung seiner PV-Operation ist
Zusammenfassung zur Nutzung von PV
Verwenden Sie semget semctl um den eindeutigen Bezeichner zu erhalten SETVAL um die sem_un Union zu übergeben, die val initialisiert. Rufen Sie semop auf, um den eindeutigen Bezeichner ( sem_op=1 sem_op=-1 ) zu übergeben sem_op=1 führt die V-Operation (Entsperren) durch, wenn sem_op=-1,semval=0 und IPC_NOWAIT nicht angegeben ist, und wartet darauf, dass semval von sem_op=1 in semval=1 geändert wird
Semaphor erstellen
// semeget 系统调用
// 创建一个全局唯一的信号量集, 或者获取一个已经存在的信号量集
// key 参数是一个键值, 用来标识一个全局唯一的信号量级,可以在不同进程中获取
// num_sems 参数指定要创建/获取的信号量集中信号量的数目. 如果是创建信号量-必须指定, 如果是获取-可以指定为0. 一般都是为1
// sem_flags指定一组标志, 来控制权限
// - 可以与IPC_CREAT 做或运算创建新的信号量集, 即使信号量集存在也不会报错
// - IPC_CREAT | IPC_EXCL来创建一组唯一信号量集 如果已经存在则会返回错误 errno = EEXIST
// 成功返回一个正整数, 是信号量集的标识符, 失败返回 -1
int semget ( key_t key, int num_sems, int sem_flags);
int sem_id = semget(( key_t ) 1234 , 1 , 0666 | IPC_CREAT);Initialisierung
// semctl 系统调用
// sem_id 参数是由semget返回的信号量集标识符
// sen_num指定被操作的信号量在信号集中的编号
// command指定命令, 可以追加命令所需的参数, 不过有推荐格式
// 成功返回对应command的参数, 失败返回-1 errno
int semctl ( int sem_id, int sem_num, int command, ...);
// 第四个参数 竟然需要手动声明...
union semun
{
int val; /* Value for SETVAL */
struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */
struct seminfo *__buf; /* Buffer for IPC_INFO
(Linux-specific) */
};
// 初始化信号量
union semun sem_union;
sem_union.val = 1 ;
// 这里可以直接第三个参数传入1(val)
if (semctl(sem_id, 0 , SETVAL, sem_union) == - 1 )
{
exit ( 0 );
}
// 删除信号量
union semun sem_union{};
if (semctl(sem_id, 0 , IPC_RMID, sem_union) == - 1 )
{
exit (EXIT_FAILURE);
}Einige wichtige Kernelvariablen im Zusammenhang mit Semop-Semaphoren
unsigned short semval; // 信号量的值
unsigned short semzcnt; // 等待信号量值变为0的进程数量
unsigned short semncnt // 等待信号量值增加的进程数量
pid_t sempid; // 最后一次执行semop操作的进程IDDas Betreiben des Semaphors ist eigentlich das Betreiben der oben genannten Kernel-Variablen
// sem_id 是由semget调用返回的信号量集的标识符, 用以指定被操作的,目标信号量集.
// sem_ops 参数指向一个sembuf结构体类型的数组
// num_sem_ops 说明操作数组中哪个信号量
// 成功返回0, 失败返回-1 errno. 失败的时候sem_ops[] 中的所有操作不执行
int semop ( int sem_id, struct sembuf * sem_ops, size_t num_sem_ops);
// sem_op < 0 期望获得信号量
// semval-=abs(sem_op),要求调用进程对被操作信号量集有写权限
// 如果semval的值大于等于sem_op的绝对值, 则操作成功, 调用进程立即获得信号量
// 如果semval < abs(sem_op) 则在被指定IPC_NOWAIT的时候semop立即返回error, errno=EAGIN
// 如果没有指定 则 阻塞进程等待信号量可用, 且 semzcnt +=1, 等到下面三种情况唤醒
// 1 发生semval >= abs(sem_op), semzcnt-=1, semval-=abs(sem_op). 在SEM_UNDO设置时更新semadj
// 2 被操作的信号量所在的信号量集被进程移除, 此时semop调用失败返回, errno=EIDRM (同 sem_op = 0)
// 3 调用被系统中断, 此时semop调用失败返回, errno=EINTR, 同时将该信号量的semzcnt减1 (同 sem_op = 0)
bool P ( int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b. sem_num = 0 ; // 信号量编号 第几个信号量 一般都是第0个
sem_b. sem_op = - 1 ; // P
// IPC_NOWAIT 无论信号量操作是否成功, 都立即返回
// SEM_UNDO当进程退出的时候, 取消正在进行的semop操作 PV操作系统更新进程的semadj变量
sem_b. sem_flg = SEM_UNDO;
return semop (sem_id, &sem_b, 1 ) != - 1 ;
}
// sem_op > 0
// semval+=sem_op , 要求调用进程对被操作的信号量集有写权限
// 如果此时设置了SEM_UNDO标志, 则系统将更新进程的semadj变量(用以跟踪进程对信号量的修改情况)
bool V ( int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b. sem_num = 0 ;
sem_b. sem_op = 1 ; // V
sem_b. sem_flg = SEM_UNDO;
return semop (sem_id, &sem_b, 1 ) != - 1 ;
}
// -- sem_op = 0
// -- 标着这是一个`等待0`的操作, 要求调用进程对被操作信号量集有用读权限
// -- 如果此时信号量的值是0, 则调用立即返回, 否则semop失败返回, 或者阻塞进程以等待信号量变为0
// -- 此时如果IPC_NOWAIT 标志被设置, sem_op立即返回错误 errno=EAGAIN
// -- 如果未指定此标志, 则信号量的semzcnt的值增加1, 这时进程被投入睡眠直到下列三个条件之一发生
// -- 1 信号量的值samval变为0, 此时系统将该信号量的semzcnt减1
// -- 2 被操作的信号量所在的信号量集被进程移除, 此时semop调用失败返回, errno=EIDRM
// -- 3 调用被系统中断, 此时semop调用失败返回, errno=EINTR, 同时将该信号量的semzcnt减1
Wenn semget erfolgreich ist, wird eine zugehörige Kernelstruktur semid_ds zurückgegeben.
struct semid_ds
{
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned long int sem_nsems; // 被设置为num_sems
time_t sem_otime; // 被设置为0
time_t sem_ctime; // 被设置为当前的系统时间
}
// 用来描述权限
struct ipc_perm
{
uid_t uid; // 所有者的有效用户ID, 被semget设置为调用进程的有效用户ID
gid_t gid; // 所有者的有效组ID, 被semget设置为调用进程的有效用户ID
uid_t cuid; // 创建者的有效用户ID, 被semget设置为调用进程的有效用户ID
gid_t cgid; // 创建者的有效组ID, 被semget设置为调用进程的有效用户ID
mode_t mode; // 访问权限, 背着只为sem_flags参数的最低9位.
}Der effizienteste IPC-Mechanismus (Inter-Process-Communication). Sie müssen den Zugriff des Prozesses darauf selbst synchronisieren, da sonst eine Race-Bedingung auftritt
// key
// 与semget相同 标识一段全局唯一的共享内存
// size 内存区域大小 单位字节
// shmflg
// IPC_CREAT 存不存在都创建新的共享内存
// IPC_CREAT | IPC_EXCL 不存在则创建 存在则报错
// SHM_HUGETLB 系统将使用"大页面"来为共享内存分配空间
// SHM_NORESERVE 不为共享内存保留swap空间, 如果物理内存不足
// -在执行写操作的时候将会触发`SIGSEGV`信号
// -成功返回唯一标识, 失败返回-1 errno
int shmget ( key_t key, size_t size, int shmflg) // shm_id
// shmget返回的唯一标识
// shm_addr
// 关联到进程的哪块地址空间, 其效果还受到shmflg的可选标识SHM_RND的影响
// 如果shm_addr = NULL, 则关联地址由操作系统决定, 代码可移植性强
// 如果 shm_addr 非空,且没有`SHM_RND`标志 则关联到指定的地址处
// 如果 shm_addr 非空, 但是设置了标志 *这里还没用到, 暂时不写*
// shmflg
// SHM_RDONLY 设置后内存内容变成只读, 不设置则为读写模式
// SHM_REMAP 如果地址shmaddr已经关联到一段内存上则重新关联
// SHM_EXEC 有执行权限
// 成功返回关联到的地址, 失败返回 (void*)-1 errno
void * shmat ( int shm_id, const void * shm_addr, int shmflg)
// 将共享内存关联到进程的地址空间 调用成功之后, 修改shmid_ds的部分内容
// -shm_nattach +1
// -更新 shm_lpid
// -shm_atime设置为当前时间 // 将共享内存从进程地址空间中分离
// 成功后
// -shm_nattach -1
// -更新 shm_lpid和shm_dtime设置为当前时间
// 成功返回0 失败返回-1 errno
int shmdt ( const void * shm_addr) int shm_ctl ( int shm_id, int command, struct shmid_ds * buf) shmget erstellt auch die entsprechende shmid_ds Struktur.
struct shmid_ds
{
struct ipc_perm shm_per; // 权限相关
size_t shm_segsz; // 共享内存大小 单位字节 size
__time_t shm_atime; // 对这段内存最后一次调用semat的时间 0
__time_t shm_dtime; // 对这段内存最后一次调用semdt的时间 0
__time_t shm_ctime; // 对这段内存最后一次调用semctl的时间 当前时间
__pid_t shm_cpid; // 创建者PID
__pid_t lpid; // 最后一次执行shmat或shmdt的进程PID
shmatt_t shm_nattach // 关联到此共享内存空间的进程数量
}POSIX-Ansatz für Shared Memory
int shmfd = shm_open( " /shm_name " , O_CREAT | O_RDWR, 0666 );
ERROR_IF (shmfd == - 1 , " shm open " );
int ret = ftruncate(shmfd, BUFFER_SIZE);
ERROR_IF (ret == - 1 , " ftruncate " );
share_mem = ( char *)mmap( nullptr , BUFFER_SIZE,
PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shmfd, 0 );
ERROR_IF (share_mem == MAP_FAILED, " share_mem " );
close (shmfd);
// 取消关联
munmap (( void *)share_mem, BUFFER_SIZE);Pipes können Daten zwischen übergeordneten und untergeordneten Prozessen übertragen, indem sie die Tatsache nutzen, dass beide Dateideskriptoren (fd[0] und fd[1]) nach dem Fork-Aufruf geöffnet bleiben. Ein Paar solcher Dateideskriptoren kann nur garantieren, dass der übergeordnete und untergeordnete For Bei der Datenübertragung in eine Richtung zwischen Prozessen muss einer der übergeordneten Prozesse und der untergeordnete Prozess fd[0] schließen, und der andere muss fd[1] schließen.
Sie können zwei Pipes verwenden, um Daten in beide Richtungen zu übertragen, oder Sie können socketpair verwenden, um eine Pipe zu erstellen.
Die Nachrichtenwarteschlange ist eine einfache und effektive Möglichkeit, binäre Blockdaten zwischen zwei Prozessen zu übertragen. Jeder Datenblock hat seinen eigenen Typ, und der Empfänger kann Daten entsprechend dem Typ selektiv empfangen.
# include < sys/msg.h >
// 与semget 相同, 成功返回标识符
// msgflg的设置和作用域setget相同
int msgget ( key_t key, int msgflg); // msg_ptr参数指向一个准备发送的消息, 消息必须按如下定义
// msg_sz 指的是mtext的长度!!!
// msgflg通常仅支持IPC_NOWAIT 以非阻塞形式发送数据
int msgsnd ( int msqid, const void *msg_ptr, size_t msg_sz, int msgflg);
默认如果消息队列已满, 则会阻塞. 如果设置了 IPC_NOTWAIT
就立即返回 设置errno=EAGIN
系统自带这个结构体 不过mtext长度是1 ...
struct msgbuf
{
long mtype; /* 消息类型 正整数*/
char mtext[ 512 ]; /* 消息数据*/
} // msgtype = 0 读取消息队列第一个消息
// msgtype > 0 读取消息队列第一个类型是msgtype的消息 除非标志了MSG_EXCEPT
// msgtype < 0 读取第一个 类型值 < abs(msgtype)的消息
// IPC_NOWAIT 如果消息队列没有消息, 则msgrcv立即返回并设置errno=ENOMSG
// MSG_EXCEPT 如果msgtype大于0, 则接收第一个非 msgtype 的数据
// MSG_NOERROR 消息部分长度超过msg_sz 则将它截断
int msgrcv ( int msqid, void *msg_ptr, size_t msg_sz, long int msgtype, int msgflg);
处于阻塞状态 当消息队列被移除(errno=EIDRM)或者程序接受到信号(errno=EINTR) 都会中断阻塞状态 int msgctl ( int msqid, int command, struct msqid_ds *buf);
IPC_STAT 复制消息队列关联的数据结构
IPC_SET 将buf中的部分成员更新到目标的内核数据
IPC_RMID 立即移除消息队列, 唤醒所有等待读消息和写消息的进程
IPC_INFO 获取系统消息队列资源配置信息
MSG_INFO 返回已经分配的消息队列所占用资源信息
MSG_STAT msgqid不再是标识符, 而是内核消息队列的数组索引Abhängig von der Betriebsumgebung und der Identität des Schedulers können Threads in zwei Typen unterteilt werden: Kernel-Threads, die im Kernel-Bereich ausgeführt werden und vom Kernel geplant werden. Benutzer-Threads, die im verwendeten Bereich ausgeführt werden und von der Thread-Bibliothek aufgerufen werden
Wenn der Kernel-Thread das Recht erhält, die CPU zu verwenden, lädt er einen Benutzer-Thread und führt ihn aus, sodass der Kernel-Thread einem Container für den Benutzer-Thread entspricht.
Es gibt drei Möglichkeiten, Threads zu implementieren
# include < pthread.h >
int pthread_create ( pthread_t * thread, const pthread_attr_t * attr, void * (*start_routine)( void *), void* arg);
// 成功返回0 失败返回错误码
// thread 用来唯一的标识一个新线程
// attr用来设置新县城的属性 传递NULL表示默认线程属性
// start_routine 指定新线程运行的函数
// arg指定函数的参数 void pthread_exit ( void * retval);
用来保证线程安全干净的退出, 线程函数最好结束时调用.
通过`retval`参数向线程的回收者传递其退出信息
执行后不会返回到调用者, 而且永远不会失败
int pthread_join ( pthread_t thread, void ** retval)
可以调用这个函数来回收其他线程 不过线程必须是可回收的该函数会一直阻塞知道被回收的线程结束.
成功时返回0, 失败返回错误码
等待其他线程结束
thread 线程标识符
retval 目标线程的退出返回信息
错误码如下
`EDEADLK`引起死锁, 两个线程互相针对对方调用pthread_join 或者对自身调用
`EINVAL`目标线程是不可回收的, 或是其他线程在回收目标线程
`ESRCH`目标线程不存在
int pthread_cancel( pthread_t thread)
异常终止一个线程, 即为取消线程
成功返回0, 失败返回错误码Thread -Attributeinstellungen
接收到取消请求的目标线程可以决定是否允许被取消以及如何取消.
// 启动线程取消
int pthread_setcancelstart ( int state, int * oldstate)
第一个参数
PTHREAD_CANCEL_ENABLE 允许线程被取消, 默认状态
PTHREAD_CANCEL_DISABLE 不允许被取消, 如果这种线程接收到取消请求, 则会挂起请求直到
这个线程允许被取消
第二个参数 返回之前设定的状态
// 设置线程取消类型
int pthread_setcanceltype( int type, int * oldtype)
第一个参数
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 线程可以随时被取消
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 允许目标现成推迟行动, 直到调用了下面几个所谓的取消点函数
最好使用pthread_testcancel函数设置取消点
设置取消类型(如何取消)
第二个参数
原来的取消类型Thread ausschalten
// 初始化线程属性对象
int pthread_attr_init ( pthread_attr_t *attr);
// 销毁线程属性对象, 直到再次初始化前都不能用
int pthread_attr_destory ( pthread_attr_t *attr)
// 参数取值
// -PTHREAD_CREATE_JOINABLE 线程可回收
// -PTHREAD_CREATE_DETACH 脱离与进程中其他线程的同步 成为脱离线程
int pthread_attr_getdetachstate( const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
int pthread_attr_setdetachstate ( pthread_attr_t *attr, int detachstate);
// 可以直接设置为脱离线程
int pthread_detach ( pthread_t thread)POSIX -Semaphore - Sie müssen den Zählwert selbst beibehalten.
Mutex Lock - Exklusiver Zugriff auf kritische Ressourcen
Bedingungsvariablen - Warten Sie, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist.
Lese-schreiber-Lock-Can werden von mehreren Prozessen gelesen, kann beim Lesen nicht geschrieben werden und kann nur von einem gleichzeitig geschrieben werden
Spin -Lock - häufig versucht, Schleusen durch Schleifen zu erwerben, die für Szenarien geeignet sind, in denen Schlossereignisse kurz und schnelles Schalten erforderlich sind
Multi-Threading muss pthread_join() das Problem der Threadsynchronisation berücksichtigen. Bedingungen.
# include < semaphore >
// 用于初始化一个未命名的信号量.
// pshared==0 则表示是当前进程的局部信号量, 否则信号量可以在多个进程间共享
// value指定参数的初始值
int sem_init ( sem_t * sem, int pshared, unsigned int value)
// 销毁信号量, 释放其占用的系统资源
int sem_destory( sem_t * sem)
// 以原子操作的形式将信号量的值 -1, 如果信号量的值为0, 则sem_wait将被阻塞直到sem_wait具有非0值
int sem_wait( sem_t * sem)
// 跟上面的函数相同不过不会阻塞. 信号量不为0则减一操作, 为0则返回-1 errno
int sem_trywait( sem_t * sem)
// 原子操作将信号量的值 +1
int sem_post( sem_t * sem)Das Initialisieren eines vorhandenen Semaphors kann zu unerwarteten Ergebnissen führen
Das Zerstören eines Semaphors, auf das andere Fäden gewartet werden, führt zu unerwarteten Ergebnissen.
Beispiele sind wie folgt
constexpr int kNumberMax = 10 ;
std::vector< int > number ( kNumberMax );
constexpr int kThreadNum = 10 ;
sem_t sems[ kThreadNum ];
pthread_t threads[ kThreadNum ];
constexpr int kPrintTime = 1 ;
void * t ( void *no)
{
int start_sub = * static_cast < int *>(no);
int sub =start_sub;
int time = 0 ;
while (++ time <= kPrintTime )
{
// 锁住本线程 释放下一个线程
sem_wait (&sems[start_sub]);
printf ( " %d n " , number[sub]);
sem_post (&sems[(start_sub + 1 ) % kThreadNum ]);
// 计算下一次要打印的下标
sub = (sub + kThreadNum ) % kNumberMax ;
}
pthread_exit ( nullptr );
}
int main ()
{
std::iota (number. begin (), number. end (), 0 );
sem_init (&sems[ 0 ], 0 , 1 );
for ( int i = 1 ; i < kThreadNum ; ++i)
{
sem_init (&sems[i], 0 , 0 );
}
for ( int i = 0 ; i < kThreadNum ; ++i)
{
pthread_create (&threads[i], nullptr , t, &number[i]);
}
// 等待最后一个线程结束
pthread_join (threads[ kThreadNum - 1 ], nullptr );
} Kthreadnum -Verfahren drucken [0, kNumberMax) in Sequenz.
// 初始化互斥锁
// 第一个参数指向目标互斥锁, 第二个参数指定属性 nullptr则为默认
int pthread_mutex_init ( pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
// 销毁目标互斥锁
int pthread_mutex_destory ( pthread_mutex_t *mutex);
// 针对普通锁加锁
int pthread_mutex_lock ( pthread_mutex_t *mutex);
// 针对普通锁立即返回 目标未加锁则加锁 如果已经加锁则返回错误码EBUSY
int pthread_mutex_trylock ( pthread_mutex_t *mutex);
// 解锁 如果有其他线程在等待这个互斥锁, 则其中之一获得
int pthread_mutex_unlock ( pthread_mutex_t *mutex); PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER Zerstören eines verriegelten Mutex hat unvorhersehbare Konsequenzen.
MUTEX LOCK -Attributeinstellungen
int pthread_mutexattr_init ( pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutexattr_destory ( pthread_mutexattr_t *attr);
// PTHREAD_PROCESS_SHARED 跨进程共享
// PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 隶属同一进程的线程
int pthread_mutexattr_getpshared ( const pthread_mutexattr_t *attr, int *pshared);
int pthread_mutexattr_setpshared ( const pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
// PTHREAD_MUTEX_NORMAL 普通锁 默认类型
// PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK 检错锁
// PTHREAD_MUTEX_RECURSVE 嵌套锁
// PTHREAD_MUTEX_DEFAULT 默认锁
int pthread_mutexattr_gettype ( const pthread_mutexattr_t *attr, int *type);
int pthread_mutexattr_settype ( const pthread_mutexattr_t *attr, int type); PTHEAD_MUTEX_NORMALE Nach einem Thread bilden andere Prozesse, in denen die Sperre angefordert wird已经加锁eine再次加锁(也是A线程) Warteschlange.再次加锁(也是A线程) - Der gleiche Faden sperrt再次解锁已经解锁vor被其他线程加锁Entsperren解锁führt zu einem Deadlock.
Pthread_mutex_errorCheck Der Thread sperrt die已经加锁Fehlererkennungsschloss再次加锁- Sperre - Die Sperrvorrichtung gibt Edeadlk zurück, um eine解锁zu entsperren, die被其他线程加锁, oder再次解锁已经解锁- Retektionsprogramm
PTHREAD_MUTEX_RECURSVE ermöglicht当前锁拥有者其他线程mehrmals已经被其他进程bevor das Schloss ohne Deadlock veröffentlicht wird das verschachtelte Schloss oder entsperren Sie已经解锁erneut
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT Die Implementierung dieser Sperre kann eine der oben genannten drei sein.
Beispiel
pthread_mutex_t mutex;
int count = 0 ;
void * t ( void *a)
{
pthread_mutex_lock (&mutex);
printf ( " %d n " , count);
count++;
pthread_mutex_unlock (&mutex);
}
int main ()
{
pthread_mutex_init (&mutex, nullptr );
pthread_t thread[ 10 ];
for ( int i = 0 ; i < 10 ; ++i)
{
pthread_create (&thread[i], nullptr , t, nullptr );
}
sleep ( 3 );
pthread_mutex_destroy (&mutex);
} int pthread_cond_init ( pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr *cond_attr);
// 销毁一个正在被等待的条件变量 将会失败并返回EBUSY
int pthread_cont_destory ( pthread_cond_t *cond);
// 广播式的唤醒所有等待目标条件变量的线程
int pthread_cont_broadcast ( pthread_cond_t *cond);
// 唤醒一个等待目标条件变量的线程
int pthread_cond_signal ( pthread_cond_t *cond);
// 等待目标条件变量
int pthread_cond_wait ( pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);pthread_cond_t cond = pthread_cond_initializer;
Der zweite Parameter von pthread_cond_wait, der zum Schutz der Bedingungsvariablen verwendet werden, muss vor der Verwendung der Funktion gesperrt werden, ansonsten werden unvorhersehbare Konsequenzen auftreten, bevor die Funktion ausgeführt wird. ist freigeschaltet
Ab dem Zeitpunkt, in dem die Funktion in die wartende Warteschlange platziert wird, ändert PTHREAD_COND_SIGNAL (Sendung) den Wert der Bedingungsvariablen nicht, dh die Funktion pThread_cond_wait, keine Änderungen in der Zielbedingungsvariable. Rückgaben wird der Mutex Lock Mutex wieder gesperrt
Beispiel
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int good = 3 ;
int produce_count = 0 ;
int consume_count = 0 ;
void * Producer ( void *arg)
{
while (produce_count < 10 )
{
pthread_mutex_lock (&mutex);
good++;
pthread_mutex_unlock (&mutex);
produce_count++;
printf ( " produce a good n " );
// 通知一个线程
pthread_cond_signal (&cond);
sleep ( 2 );
}
pthread_exit ( nullptr );
}
void * Consumer ( void *arg)
{
while (consume_count < 13 )
{
// 传入前需要加锁
pthread_mutex_lock (&mutex);
if (good > 0 )
{
good--;
consume_count++;
printf ( " consume a good, reset %d n " , good);
}
else
{
printf ( " good is 0 n " );
// wait pthread_cond_signal
pthread_cond_wait (&cond, &mutex);
}
pthread_mutex_unlock (&mutex);
usleep ( 500 * 1000 );
}
pthread_exit ( nullptr );
}
int main ()
{
mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_t producer, consumer;
pthread_create (&consumer, nullptr , Consumer, nullptr );
pthread_create (&producer, nullptr , Producer, nullptr );
pthread_join (consumer, nullptr );
pthread_mutex_destroy (&mutex);
pthread_cond_destroy (&cond);
} class Sem
{
public:
Sem ()
{
if ( sem_init (&sem_, 0 , 0 ) != 0 )
{
throw std::exception ();
}
}
~Sem ()
{
sem_destroy (&sem_);
}
bool Wait ()
{
return sem_wait (&sem_) == 0 ;
}
bool Post ()
{
return sem_post (&sem_) == 0 ;
}
private:
sem_t sem_;
};
class Mutex
{
public:
Mutex ()
{
if ( pthread_mutex_init (&mutex_, nullptr ) != 0 )
{
throw std::exception ();
}
}
~Mutex ()
{
pthread_mutex_destroy (&mutex_);
}
bool Lock ()
{
return pthread_mutex_lock (&mutex_) == 0 ;
}
bool Unlock ()
{
return pthread_mutex_unlock (&mutex_) == 0 ;
}
private:
pthread_mutex_t mutex_;
};
class Cond
{
public:
Cond ()
{
if ( pthread_mutex_init (&mutex_, nullptr ) != 0 )
{
throw std::exception ();
}
if ( pthread_cond_init (&cond_, nullptr ) != 0 )
{
// 这里我一开始没有想到..
pthread_mutex_destroy (&mutex_);
throw std::exception ();
}
}
~Cond ()
{
pthread_mutex_destroy (&mutex_);
pthread_cond_destroy (&cond_);
};
bool Wait ()
{
int ret = 0 ;
pthread_mutex_lock (&mutex_);
ret = pthread_cond_wait (&cond_, &mutex_);
pthread_mutex_unlock (&mutex_);
return ret == 0 ;
}
bool Signal ()
{
return pthread_cond_signal (&cond_) == 0 ;
}
private:
pthread_cond_t cond_;
pthread_mutex_t mutex_;
};Thread -Safe- oder Wiedereintrittsfunktionen - Funktionen können von mehreren Threads gleichzeitig ohne Rennbedingungen aufgerufen werden
Wenn ein Thread in einem Multi -Thread -Programm die Fork -Funktion aufruft, hat der neue Prozess nicht die gleiche Anzahl von Threads wie der übergeordnete Prozess.
不是由untergeordnete Prozess wird jedoch den Status der执行加锁-Sperre (Bedingungsvariable) des子进程Prozesses erben. Die Operation wird死锁.
pthread_mutex_t mutex;
void * another ( void *arg)
{
printf ( " in child thread, lock the mutex n " );
pthread_mutex_lock (&mutex);
sleep ( 5 );
// 解锁后 Prepare才能加锁
pthread_mutex_unlock (&mutex);
pthread_exit ( nullptr );
}
// 这个函数在fork创建子进程前被调用
void Prepare ()
{
// 但是会阻塞 直到执行another函数的线程解锁 才能够继续执行
// 这个函数执行完毕前fork不会创建子进程
pthread_mutex_lock (&mutex);
}
// fork创建线程后 返回前 会在子进程和父进程中执行这个函数
void Infork ()
{
pthread_mutex_unlock (&mutex);
}
int main ()
{
pthread_mutex_init (&mutex, nullptr );
pthread_t id;
pthread_create (&id, nullptr , another, nullptr );
sleep ( 1 );
// pthread_atfork(Prepare, Infork, Infork);
int pid = fork ();
if (pid < 0 )
{
printf ( " emmm???? n " );
pthread_join (id, nullptr );
pthread_mutex_destroy (&mutex);
return 1 ;
}
else if (pid == 0 )
{
printf ( " child process, want to get the lock n " );
pthread_mutex_lock (&mutex);
printf ( " i cann't run to here, opps.... n " );
pthread_mutex_unlock (&mutex);
exit ( 0 );
}
else
{
printf ( " wait start n " );
wait ( nullptr );
printf ( " wait over n " ); // 没有打印 因为子进程不会终止
}
pthread_join (id, nullptr );
pthread_mutex_destroy (&mutex);
return 0 ;
}
// $ in child thread, lock the mutex
// $ wait start
// $ child process, want to get the lock
// $ in child thread, lock the mutex
// $ wait start
// $ child process, want to get the lock
// $ i cann't run to here, opps....
// $ wait overDie Originalversion wird abgestimmt, aber die neue Version (Code mit entfernten Kommentaren) kann normal ausgeführt werden.
int pthread_atfork ( void (*__prepare) ( void ),
void (*__parent) ( void ),
void (*__child) ( void ));Der erste Griff wird vor der Gabelung ausgeführt. Der zweite Griff wird im übergeordneten Prozess ausgeführt, nachdem die Gabelung den untergeordneten Prozess erstellt hat, und vor der Rückgabe von Gabel wird der zweite Griff im untergeordneten Prozess ausgeführt, nachdem die Kinderprozess und vor der Gabelung den Kinderprozess erstellt hat. Rückgabe
Der Thread -Pool, der mir seit langem mysteriös ist, wurde endlich enthüllt.
Nachdem ich den Thread -Pool geschrieben hatte, habe ich den HTTP -Server direkt in das Buch geschrieben.
Ich habe mindestens zwei Probleme mit diesem Server gefunden
Der Grund, warum ich große Dateien nicht senden kann, ist, dass das Buch zu Beginn des Zeitraums das Senden von Schreibungen verwendet dass dieses Urteil nur darauf vorbereitet war, zu Beginn des Zeitraums nicht zu senden.
Ich habe mir vor einiger Zeit den Code eines Servers angesehen https://github.com/jigokubana/notes-flamingo
Ich habe den Sendenteil einfach direkt geändert.
// write_sum_ 需发送总大小
// write_idx_ 已发送大小
int temp = 0 ;
if (write_sum_ - write_idx_ == 0 )
{
Modfd (epollfd_, sockfd_, EPOLLIN);
Init ();
return true ;
}
while ( true )
{
temp = send (sockfd_, &*write_buff_. begin () + write_idx_, write_sum_ - write_idx_, 0 );
if (temp <= - 1 )
{
if (errno == EAGAIN)
{
Modfd (epollfd_, sockfd_, EPOLLOUT);
return true ;
}
}
write_idx_ += temp;
if (write_idx_ == write_sum_)
{
// 解除绑定移到了其他地方
if (linger_)
{
Init ();
Modfd (epollfd_, sockfd_, EPOLLIN);
return true ;
}
else
{
Modfd (epollfd_, sockfd_, EPOLLIN);
return false ;
}
}
}Das zweite seltsame Problem ist, dass einige Anfragen bei der Verwendung von AB -Stresstests keine Antworten erhalten können.
