Notes HighPerformanceLinuxServerProgramming
1.0.0
มีโปรโตคอลมากมายในตระกูลโปรโตคอล หนังสือเล่มนี้เลือกเฉพาะโปรโตคอล IP และ TCP ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงต่อการเขียนโปรแกรมเครือข่ายมากที่สุด
เจ็ดเลเยอร์เดียวกันคือโมเดลอ้างอิง osi หลังจากทำให้ง่ายขึ้น เลเยอร์ที่แตกต่างกันสี่เลเยอร์จะสื่อสารกันผ่านอินเทอร์เฟซ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการปรับเปลี่ยนแต่ละเลเยอร์
ชั้นแอปพลิเคชัน รับผิดชอบในการจัดการตรรกะของแอปพลิเคชัน
ชั้นการนำเสนอ กำหนดรูปแบบและการเข้ารหัสข้อมูล
เลเยอร์เซสชั่น โดยจะกำหนดวิธีการเริ่มต้น ควบคุม และสิ้นสุดเซสชัน รวมถึงการควบคุมและการจัดการข้อความแบบสองทิศทางหลายข้อความ เพื่อให้สามารถแจ้งเตือนแอปพลิเคชันเมื่อข้อความต่อเนื่องเพียงบางส่วนเสร็จสมบูรณ์ เพื่อให้ข้อมูลที่เลเยอร์การนำเสนอเห็นมีความต่อเนื่อง
ชั้นการขนส่ง ให้การสื่อสารแบบ end-to-end สำหรับแอปพลิเคชันบนสองโฮสต์ แตกต่างจากฮอปถัดไปที่ใช้โดยเลเยอร์เครือข่าย โดยจะสนใจเฉพาะจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเท่านั้น และกระบวนการถ่ายโอนจะเหลือไว้ที่ชั้นล่าง มีโปรโตคอลหลักสองรายการ เลเยอร์นี้: โปรโตคอล TCP และโปรโตคอล UDP โปรโตคอล TCP (Transmission Control Protocol Transmission Control Protocol)
可靠的, 面向连接, 基于流的服务ได้แก่เลเยอร์แอปพลิเคชัน超时重传และ数据确认不可靠的, 无连接的, 基于数据报的服务ต่อ แก่เลเยอร์แอปพลิเคชัน数据确认และ超时重传ด้วยตนเอง有自己的长度เลเยอร์เครือข่าย ตระหนักถึงการกำหนดเส้นทางและการส่งต่อแพ็กเก็ตข้อมูล หากแพ็กเก็ตข้อมูลไม่สามารถเข้าถึงที่อยู่ปลายทางได้ มันจะ下一跳ฮอปถัดไป (กระโดดต่อฮอป) และเลือก โปรโตคอล IP ที่ใกล้ที่สุด (Internet Protocol) และ โปรโตคอล ICMP (Internet Control Message Protocol ) โปรโตคอลหลัง เป็นส่วนเสริมของโปรโตคอล IP ที่ใช้ในการตรวจจับการเชื่อมต่อเครือข่าย 1. ข้อความแสดงข้อผิดพลาดใช้ในการตอบสนองต่อสถานะ 2. ข้อความค้นหา (โปรแกรม ping ใช้ข้อความนี้เพื่อตรวจสอบว่าข้อมูลถูกส่งไปแล้ว)
ดาต้าลิงค์เลเยอร์ ไดรเวอร์เครือข่ายที่ใช้อินเทอร์เฟซการ์ดเครือข่าย ไดรเวอร์ที่นี่อำนวยความสะดวกในการแก้ไขเลเยอร์ล่างของผู้ผลิตและจำเป็นต้องจัดเตรียมอินเทอร์เฟซที่ระบุให้กับเลเยอร์ด้านบนเท่านั้น มีโปรโตคอลสองแบบ : ARP (Address Resolve Protocol, Address Resolution Protocol) ยังเป็น RARP ( Reverse ~, Reverse Address Resolution Protocol) เนื่องจากเลเยอร์เครือข่ายใช้ที่อยู่ IP เพื่อระบุที่อยู่เครื่อง แต่ชั้นลิงก์ข้อมูลใช้ที่อยู่ทางกายภาพ (โดยปกติจะเป็นที่อยู่ MAC) การแปลงระหว่างพวกเขาจึงเกี่ยวข้องกับ การปลอมแปลง ARP โปรโตคอล ARP ซึ่งอาจ เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้
การห่อหุ้ม โปรโตคอลชั้นบนจะถูกส่งไปยังโปรโตคอลชั้นล่าง มันถูกนำไปใช้ผ่านการห่อหุ้ม เมื่อส่งระหว่างเลเยอร์ ข้อมูลส่วนหัวของมันเองจะถูกเพิ่มเข้าไปโดย TCP จะกลายเป็น TCP报文段
ข้อมูลที่ห่อหุ้มด้วย UDP จะกลายเป็น UDP数据报
หลังจากถูกห่อหุ้มด้วย IP แล้ว มันจะกลายเป็น IP数据报ในที่สุด มันจะถูกห่อหุ้มด้วยดาต้าลิงค์เลเยอร์และกลายเป็น帧
เฟรมข้อมูลสูงสุดของอีเธอร์เน็ตคือ 1518 ไบต์ โดยทิ้ง 14 ส่วนหัวและ 4 เช็คซัมที่ส่วนท้ายของเฟรม MTU: หน่วยการส่งข้อมูลสูงสุดของเฟรมโดยทั่วไปคือ 1500 ไบต์: โหลดข้อมูลสูงสุดของแพ็กเก็ต TCP คือ 1460 ไบต์ = 1500 ไบต์ - ส่วนหัว 20Ip -20TCP มีส่วนเสริมเพิ่มเติม 40 ไบต์
ARP โปรโตคอล ARP สามารถรับรู้การแปลงที่อยู่เลเยอร์เครือข่ายใดๆ ไปเป็นที่อยู่ทางกายภาพใดๆ
โปรโตคอล IP เป็นโปรโตคอลหลักของชุดโปรโตคอล TCP/IP และเป็นหนึ่งในรากฐานของการเขียนโปรแกรมเครือข่ายซ็อกเก็ต โปรโตคอล IP ให้บริการแบบไร้สถานะ ไร้การเชื่อมต่อ และไม่น่าเชื่อถือสำหรับโปรโตคอลชั้นบน
ความยาวสูงสุดของดาตาแกรม IP คือ 65535 (2^16 - 1) ไบต์ แต่มีขีดจำกัด MTU
เมื่อความยาวของดาตาแกรมเกินกว่า MTU การกระจายตัวอาจเกิดขึ้นที่ผู้ส่งหรือที่เราเตอร์การขนส่ง หรืออาจมีการแยกส่วนหลายครั้งเฉพาะในเครื่องเป้าหมายสุดท้ายเท่านั้น แฟรกเมนต์เหล่านี้สามารถทำได้ ประกอบขึ้นใหม่โดยโมดูล ip ในเคอร์เนล
กลไกการกำหนดเส้นทาง
หลังจากระบุที่อยู่ IP เป้าหมายแล้ว รายการใดในตารางเส้นทางที่จะจับคู่ มีสามขั้นตอน
การอ่านและการเขียน Tcp มีไว้สำหรับบัฟเฟอร์ ดังนั้นจึงไม่มีการโต้ตอบที่ตายตัวระหว่างจำนวนการอ่านและการเขียน
UDP ไม่มีบัฟเฟอร์ ข้อมูลจะต้องได้รับทันเวลา มิฉะนั้นแพ็กเก็ตจะสูญหาย หรือหากบัฟเฟอร์ที่รับมีขนาดเล็กเกินไป ดาต้าแกรมจะถูกตัดทอน
ISN - ค่าหมายเลขลำดับเริ่มต้น หมายเลขลำดับ 32 บิต ค่าหมายเลขลำดับในส่วนข้อความ TCP ที่ตามมา seq = ISN + ค่าออฟเซ็ตของไบต์แรกของส่วนข้อความในสตรีมไบต์ทั้งหมด หมายเลขยืนยัน 32 บิต ค่าหมายเลขลำดับของ ข้อความ TCP ที่ได้รับ + 1 หมายเลขยืนยัน 32 บิตนี้จะถูกส่งทุกครั้งที่เป็นการตอบกลับครั้งล่าสุด
แฟล็ก ACK: ระบุว่าหมายเลขการยืนยันถูกต้องหรือไม่ ส่วนข้อความที่มีแฟล็ก ACK เรียกว่า确认报文段แฟล็ก PSH: แจ้งให้แอปพลิเคชันที่รับอ่านข้อมูลจากบัฟเฟอร์การรับ TCP เพื่อให้มีที่ว่างสำหรับข้อมูลที่ตามมา ข้อกำหนด อีกฝ่ายสร้างการเชื่อมต่ออีกครั้งและดำเนินการ...ตั้งค่าสถานะ SYN复位报文段: ตั้งค่าสถานะร้องขอเพื่อสร้างการเชื่อมต่อและดำเนินการ... ธง FIN同步报文段: แจ้งให้อีกฝ่ายทราบว่าการเชื่อมต่อภายในเครื่องจะถูกปิด และดำเนิน...结束报文段
ขนาดหน้าต่าง 16 บิต: หน้าต่างอ้างอิงถึงหน้าต่างการแจ้งเตือนการรับ ซึ่งจะบอกอีกฝ่ายว่าบัฟเฟอร์การรับ TCP ในเครื่องสามารถเก็บข้อมูลได้กี่ไบต์ การตรวจสอบผลรวม 16 บิต:可靠传输的重要保障และส่วนรับจะทำการตรวจสอบอัลกอริทึม CRC ตรวจสอบว่าเสียหายหรือไม่ และตรวจสอบ TCP头部และ数据部分พร้อมกัน
การสร้างและการปิดการเชื่อมต่อ TCP
# 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 ซ็อกเก็ต API พื้นฐานอยู่ในไฟล์ส่วนหัว sys/socket.h ความหมายเริ่มต้นของซ็อกเก็ตคือที่อยู่ IP และคู่พอร์ต ข้อมูลเครือข่ายเดียวที่แสดงถึงการสื่อสาร TCP อยู่ในไฟล์ส่วนหัว netdb.h
ลำดับไบต์แบ่งออกเป็น大端字节序และ小端字节序เนื่องจากพีซีส่วนใหญ่ใช้ลำดับไบต์เล็ก (บิตสูงอยู่ที่ที่อยู่สูง) ลำดับไบต์เล็กจึงถูกเรียกว่าลำดับไบต์ของโฮสต์
เพื่อป้องกันความสับสนที่เกิดจากลำดับไบต์ที่แตกต่างกันของเครื่องต่างๆ จึงมีการกำหนดว่าการส่งข้อมูลควรรวมเป็นลำดับไบต์ขนาดใหญ่ (ลำดับไบต์เครือข่าย) ด้วยวิธีนี้ โฮสต์จะตัดสินใจตามสถานการณ์ของตัวเอง - ไม่ว่าจะ เพื่อแปลงลำดับไบต์ของข้อมูลที่ได้รับ
การเชื่อมต่อพื้นฐาน
// 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)ลูกค้า
// 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 )TCP พื้นฐาน
#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 );| ชื่อตัวเลือก | ความหมาย | พร้อมส่ง | สามารถรับได้ |
|---|---|---|---|
| MSG_ยืนยัน | สั่งให้โปรโตคอลเลเยอร์ลิงก์ฟังต่อไปจนกว่าจะได้รับการตอบกลับ (ใช้ได้กับซ็อกเก็ตประเภท SOCK_DGRAM และ SOCK_RAW เท่านั้น) | ย | เอ็น |
| MSG_ดอนทรูท | โดยไม่ต้องตรวจสอบตารางเส้นทาง ข้อมูลจะถูกส่งไปยังโฮสต์ LAN ท้องถิ่นโดยตรง (หมายความว่าผู้ส่งรู้ว่าโฮสต์เป้าหมายอยู่ในเครือข่ายท้องถิ่น) | ย | เอ็น |
| MSG_อย่ารอช้า | ไม่มีการปิดกั้น | ย | ย |
| ผงชูรส_เพิ่มเติม | แจ้งเคอร์เนลว่ามีข้อมูลที่จะส่งเพิ่ม และรอจนกว่าข้อมูลจะถูกเขียนลงในบัฟเฟอร์ก่อนที่จะส่งทั้งหมดพร้อมกัน ลดข้อความสั้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งข้อมูล | ย | เอ็น |
| MSG_รอเลย | การดำเนินการอ่านจะรอจนกว่าจะอ่านไบต์ที่ระบุก่อนที่จะส่งคืน | เอ็น | ย |
| MSG_PEEK | ลองดูข้อมูลแคชภายในก็จะไม่ส่งผลกระทบต่อข้อมูล | เอ็น | ย |
| ผงชูรส_OOB | ส่งหรือรับข้อมูลฉุกเฉิน | ย | ย |
| ผงชูรส_NOSIGNAL | การเขียนข้อมูลไปยังการเชื่อมต่อไปป์หรือซ็อกเก็ตแบบอ่านปิดจะไม่ทำให้เกิดสัญญาณ SIGPIPE | ย | เอ็น |
UDP พื้นฐาน
#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 );ฟังก์ชั่นการอ่านและเขียนทั่วไป
#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*/
}API อื่นๆ
#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 | ใช้ที่อยู่ในท้องถิ่นซ้ำ | หลังจากที่ถุงเท้าถูกตั้งค่าด้วยคุณลักษณะนี้ แม้ว่าถุงเท้าจะอยู่ในสถานะ TIME_WAIT หลังจากถูกผูก () แล้ว ที่อยู่ของซ็อกเก็ตที่เชื่อมโยงกับถุงเท้านั้นยังคงสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ทันทีเพื่อผูกถุงเท้าใหม่ |
|---|---|---|
| SO_RCVBUF | ขนาดบัฟเฟอร์การรับ TCP | ค่าต่ำสุดคือ 256 ไบต์ หลังจากตั้งค่า ระบบจะเพิ่มค่าที่คุณตั้งไว้เป็นสองเท่าโดยอัตโนมัติ ค่าสองเท่าพิเศษจะถูกนำมาใช้เป็นบัฟเฟอร์ว่างเพื่อจัดการกับความแออัด |
| SO_SNDBUF | ขนาดบัฟเฟอร์การส่ง TCP | ค่าต่ำสุดคือ 2048 ไบต์ |
| SO_RCVLOWAT | ได้รับเครื่องหมายน้ำต่ำ | ค่าเริ่มต้นคือ 1 ไบต์ เมื่อจำนวนข้อมูลที่อ่านได้ในบัฟเฟอร์การรับ TCP มากกว่าระดับน้ำต่ำ การเรียกของระบบมัลติเพล็กซ์ IO จะแจ้งให้แอปพลิเคชันทราบว่าสามารถอ่านข้อมูลได้จากซ็อกเก็ตที่เกี่ยวข้อง |
| SO_SNDLOWAT | ส่งเครื่องหมายน้ำสูงแล้ว | ค่าเริ่มต้นคือ 1 ไบต์ ข้อมูลสามารถเขียนได้เมื่อพื้นที่ว่างในบัฟเฟอร์การส่ง TCP มีค่ามากกว่าเครื่องหมายน้ำต่ำ |
| 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
*/
};API ข้อมูลเครือข่าย
#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
*/สองฟังก์ชันต่อไปนี้รับข้อมูลบริการโดยการอ่านไฟล์ /etc/services เนื้อหาต่อไปนี้มาจาก Wikipedia
ไฟล์บริการเป็นไฟล์กำหนดค่าในไดเร็กทอรี ฯลฯ ของระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ โดยจะบันทึกหมายเลขพอร์ตและโปรโตคอลที่สอดคล้องกับชื่อบริการเครือข่าย วัตถุประสงค์มีดังนี้
#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 );ทดสอบการใช้งาน
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ฟังก์ชัน IO ขั้นสูงที่ Linux มอบให้นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าปกติภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ มิฉะนั้น เงื่อนไขเฉพาะจะจำกัดความถี่ในการใช้ ตัวอธิบายไฟล์ โดยธรรมชาติ ตัวอธิบายไฟล์เป็นจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบ เป็นค่าดัชนีที่ชี้ไปยังตารางบันทึกของไฟล์ที่เปิดโดยกระบวนการที่เคอร์เนลดูแลสำหรับแต่ละกระบวนการ STDOUT_FILENO (ค่า 1) - ตัวอธิบายไฟล์ที่มีค่า 1 คือเอาต์พุตมาตรฐาน หลังจากปิด STDOUT_FILENO แล้ว ให้ใช้ dup เพื่อส่งคืนค่าที่น้อยที่สุดที่มีอยู่ (ปัจจุบันคือ 1) ด้วยวิธีนี้ เอาต์พุตจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังไฟล์ที่ชี้ไป การเรียกพารามิเตอร์ซ้ำซ้อน
ฟังก์ชั่นท่อ ฟังก์ชั่นนี้สามารถใช้เพื่อสร้างไปป์เพื่อใช้การสื่อสารระหว่างกระบวนการ
// 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 ]);หลังจากศึกษาเนื้อหาและความเข้าใจในการสื่อสารระหว่างกระบวนการต่อไปนี้แล้ว ผมจะกลับมาเพิ่มตัวอย่าง
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 );
}
}ฟังก์ชัน dup และ dup2 คัดลอกตัวอธิบายไฟล์ที่มีอยู่
#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 ); ฟังก์ชัน dup จะสร้าง file descriptor ใหม่ file_descriptor ต้นฉบับจะชี้ไปที่เป้าหมายเดียวกัน กลับมาเพิ่มตัวอย่างนี้ เนื่องจาก STDOUT_FILENO ถูกปิดอยู่ ค่า dup ที่เล็กที่สุดคือ STDOUT_FILENO ดังนั้นมาตรฐาน เอาต์พุตไปที่สิ่งนี้ในไฟล์
int main ()
{
int filefd = open ( "/home/lsmg/1.txt" , O_WRONLY );
close ( STDOUT_FILENO );
dup ( filefd );
printf ( "123n" );
exit ( 0 );
}อ่าน/เขียน
#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*/
} กลับมาเพิ่มตัวอย่างการใช้งาน ตัวอย่างนี้เขียนการแสดงหน่วยความจำของ int ลงในไฟล์ ใช้ hexdump เพื่อดูไฟล์ 0000000 86a0 0001 คุณจะเห็น 186a0 คือ 100000
// 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 );
}ฟังก์ชันส่งไฟล์
#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 );โครงสร้างสถิติสามารถสร้างขึ้นได้ด้วย fstat ซึ่งเป็นเพียงบัตรประจำตัวของไฟล์
#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 - */
};ฟังก์ชั่นการสร้าง บัตรประจำตัวประชาชน
// 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.
*/ฟังก์ชัน mmap และ munmap
mmap สร้างหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันโดยการสื่อสารกระบวนการ (สามารถแมปไฟล์ลงในหน่วยความจำได้) munmap จะปล่อยหน่วยความจำนี้
#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 );ฟังก์ชั่นประกบกัน ใช้เพื่อย้ายข้อมูลระหว่างตัวอธิบายชื่อไฟล์สองตัว การดำเนินการคัดลอก 0 รายการ
#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 );
}ฟังก์ชันเลือก ฟังก์ชันเลือกจะส่งกลับเมื่อรายการพารามิเตอร์ที่สองสามารถอ่านได้หรือรอเวลาที่ระบุเพื่อส่งคืน
หลังจากส่งคืน คอลเลกชันที่ชี้ไปโดยพารามิเตอร์ตัวที่สอง fdset จะถูกแก้ไขเป็นรายการ fd ที่อ่านได้ ซึ่งจำเป็นต้องอัปเดตคอลเลกชัน fdset หลังจากส่งคืนแต่ละครั้ง
หลังจากส่งคืนแล้ว ค่าที่ส่งคืนของฟังก์ชันนี้คือจำนวน fds ที่อ่านได้ โดยจะสำรวจคอลเลกชัน fdset และใช้ FD_ISSET เพื่อตรวจสอบว่า fdset[i] อยู่ในนั้นหรือไม่ จากนั้นจะพิจารณาว่า fd นั้น Listenfd หรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น ให้ยอมรับการเชื่อมต่อใหม่ ถ้าไม่เช่นนั้นแสดงว่าได้รับการยอมรับจากผู้อื่นแล้ว fd จะพิจารณาว่ามีข้อมูลที่จะอ่านหรือการเชื่อมต่อถูกตัดการเชื่อมต่อ
#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 - ID ผู้ใช้จริง EUID - ID ผู้ใช้ที่มีประสิทธิภาพ - อำนวยความสะดวกในการเข้าถึงทรัพยากร GID - ID กลุ่มจริง EGID - ID กลุ่มที่มีประสิทธิภาพ
#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 ); คุณสามารถสลับผู้ใช้ผ่าน setuid และ setgid ผู้ใช้รูท uid และ gid เป็นทั้ง 0
PGID - ID กลุ่มกระบวนการ (แต่ละกระบวนการภายใต้ Linux เป็นของกลุ่มกระบวนการ)
#include <unistd.h> pid_t getpgid(pid_t pid); ส่งคืน pgid ที่ pid อยู่ในสถานะสำเร็จ ส่งคืน -1 เมื่อเกิดความล้มเหลว int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
การประชุม กลุ่มกระบวนการที่เกี่ยวข้องบางกลุ่มจะสร้างการข้ามเซสชัน
ตรวจสอบความสัมพันธ์ของกระบวนการ ps และน้อยกว่า
ข้อจำกัดของทรัพยากร เปลี่ยนไดเรกทอรี เล็กน้อย เล็กน้อย
รุ่นเซิร์ฟเวอร์-รุ่น CS
ข้อได้เปรียบ
แผนภาพรูปแบบ
การสาธิตที่เขียนไม่ได้ใช้ฟังก์ชันส้อม จะได้รับการปรับปรุงในอนาคต
โมเดล IO ของเฟรมเวิร์กเซิร์ฟเวอร์
ฉันอาจจะเข้าใจโมเดลนี้ และฉันได้ศึกษา Javaweb มาครึ่งปีแล้ว
ซ็อกเก็ตถูกบล็อกโดยค่าเริ่มต้นเมื่อถูกสร้างขึ้น แต่สามารถแก้ไขได้โดยการส่งพารามิเตอร์ SOCK_NONBLOCK จะถูกส่งกลับทันที แต่เหตุการณ์อาจไม่เกิดขึ้น (recv ไม่ได้รับข้อมูล) เกิดขึ้นหรือมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น返回-1 ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแยกแยะด้วย errno ข้อผิดพลาดเหล่านี้ ไม่เกิดขึ้น ยอมรับ ส่ง รับ errno ถูกตั้งค่าเป็น EAGAIN(再来一次) หรือ EWOULDBLOCK(期望阻塞) ตั้งค่าเป็น EINPROGRESS(正在处理中)
จำเป็นต้องเรียก IO ที่ไม่ปิดกั้นเมื่อมีเหตุการณ์เกิดขึ้นแล้วเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
ฟังก์ชั่น IO multiplexing ที่ใช้กันทั่วไป select poll epoll_wait จะอธิบายภายหลังในบทที่ 9 สัญญาณจะอธิบายในบทที่ 10
โหมดการประมวลผลเหตุการณ์ที่มีประสิทธิภาพสองโหมดและโหมดการทำงานพร้อมกัน
โปรแกรมแบ่งออกเป็นประเภทที่ใช้การประมวลผลมาก (ใช้ CPU จำนวนมากและทรัพยากร IO เพียงเล็กน้อย) และโปรแกรมที่ใช้ IO มาก (ในทางกลับกัน) โปรแกรมแรกจะลดประสิทธิภาพเมื่อใช้การเขียนโปรแกรมพร้อมกัน ในขณะที่โปรแกรมหลังจะปรับปรุงประสิทธิภาพทั้งโปรแกรม และแบบมัลติเธรด
โหมดการทำงานพร้อมกัน - วิธีการประสานงานงานระหว่างหน่วย IO และหน่วยลอจิคัลหลายหน่วย เซิร์ฟเวอร์มีโหมดการทำงานพร้อมกันหลักสองโหมด
โหมดกึ่งซิงโครนัส/กึ่งอะซิงโครนัส ในโมเดล IO ความแตกต่างระหว่างอะซิงโครนัสและซิงโครนัสคือประเภทของเหตุการณ์ IO ที่เคอร์เนลแจ้งเตือนแอปพลิเคชัน (เหตุการณ์พร้อมหรือเหตุการณ์เสร็จสิ้น) และใครเป็นคนอ่านและเขียน IO เสร็จสมบูรณ์ (แอปพลิเคชันหรือเคอร์เนล)
และการซิงโครไนซ์ที่นี่ (โหมดการทำงานพร้อมกัน) หมายถึงการดำเนินการอย่างสมบูรณ์ตามลำดับของโค้ด - เธรดที่ทำงานในลักษณะซิงโครนัสเรียกว่าเธรดแบบซิงโครนัส จำเป็นต้องขับเคลื่อนโดยเหตุการณ์ของระบบ (การขัดจังหวะสัญญาณ) - เธรดที่ทำงานในลักษณะอะซิงโครนัส เรียกว่าเธรดอะซิงโครนัส
เซิร์ฟเวอร์ (ต้องการประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ที่ดีและสามารถรองรับคำขอของลูกค้าหลายรายการในเวลาเดียวกัน) - โดยทั่วไปใช้งานโดยใช้เธรดซิงโครนัสและเธรดอะซิงโครนัส นั่นคือ โหมดกึ่งซิงโครนัส/กึ่งอะซิงโครนัส เธรดซิงโครนัส - ประมวลผลตรรกะของลูกค้าและวัตถุประมวลผลใน คิวคำขอแบบอะซิงโครนัสเธรด - จัดการเหตุการณ์ IO หลังจากได้รับคำขอจากลูกค้าแล้ว ห่อหุ้มไว้ในออบเจ็กต์คำขอและแทรกลงในคิวคำขอ
รูปแบบ Semi-Sync/Semi-Async มีหลายรูป半同步/半反应堆模式
เธรดแบบอะซิงโครนัส - เธรดหลัก - รับผิดชอบในการตรวจสอบเหตุการณ์บนซ็อกเก็ตทั้งหมด
แบบอย่างผู้นำ/ผู้ตาม เล็กน้อย
วิธีการเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพ - เครื่องสถานะจำกัด
// 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 ;
}
}
}ฉันใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงในการคัดลอกตัวอักษรรหัส 5,000 คำในที่สุด @ 8 กันยายน 2019 22:08:46@
พูล - พื้นที่แลกเปลี่ยนสำหรับพูลกระบวนการเวลาและพูลเธรด
การจำลองข้อมูล - เซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูงควรพยายามหลีกเลี่ยงการจำลองแบบที่ไม่จำเป็น
สวิตช์และล็อคบริบท ลดขอบเขตของ锁คุณไม่ควรสร้างกระบวนการของผู้ปฏิบัติงานมากเกินไป แต่ใช้เธรดตรรกะทางธุรกิจเฉพาะ
มัลติเพล็กซ์ I/O อนุญาตให้โปรแกรมตรวจสอบตัวอธิบายไฟล์หลายตัวในเวลาเดียวกัน
วิธีการที่ใช้กันทั่วไป 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
}เลือก
สภาพไฟล์พร้อมอธิบาย
แบบสำรวจความคิดเห็น
# 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);
}
}
}
}
}
}อีพอล
epoll เป็นฟังก์ชันมัลติเพล็กซ์ I/O เฉพาะ Linux การใช้งานแตกต่างอย่างมากจากการเลือกและการสำรวจความคิดเห็น
มีฟังก์ชันการสร้างตัวอธิบายไฟล์เฉพาะเพื่อระบุตารางเหตุการณ์นี้ epoll_create() epoll_ctl() ใช้เพื่อดำเนินการตารางเหตุการณ์เคอร์เนลนี้ epoll_wait() ส่งคืนจำนวนตัวอธิบายไฟล์ที่พร้อมสำหรับฟังก์ชันหลักสำเร็จ และส่งกลับ -1 ถ้า epoll_wait() ล้มเหลว เมื่อฟังก์ชันตรวจพบเหตุการณ์ มันจะคัดลอกเหตุการณ์ที่พร้อมทั้งหมดจากตารางเหตุการณ์เคอร์เนล (ผลลัพธ์ที่ส่งคืนโดยพารามิเตอร์แรก epoll_create) ไปยังอาร์เรย์ที่ชี้โดยเหตุการณ์พารามิเตอร์ที่สอง อาร์เรย์นี้ใช้เพื่อส่งออกเหตุการณ์พร้อมที่ตรวจพบ epoll_wait เท่านั้น
พารามิเตอร์อาร์เรย์ของเหตุการณ์แตกต่างจากการเลือกและการสำรวจความคิดเห็น ใช้เพื่อส่งผ่านเหตุการณ์ที่ผู้ใช้ลงทะเบียนและเหตุการณ์ความพร้อมเอาต์พุตที่เคอร์เนลตรวจพบ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ
// 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 ?????
}โหมด LT และ ET LT (ทริกเกอร์ระดับ โหมดการทำงานเริ่มต้น) epoll ในโหมด LT เทียบเท่ากับการโพลที่มีประสิทธิภาพมากกว่า epoll_wait จะแจ้งเตือนเหตุการณ์เท่านั้นจนกว่าเหตุการณ์จะได้รับการประมวลผล
โหมด ET (edge trigger, โหมดการทำงานที่มีประสิทธิภาพของ epoll) เมื่อลงทะเบียนเหตุการณ์ EPOLLET บนตัวอธิบายไฟล์ในตารางเหตุการณ์เคอร์เนล epoll epoll จะใช้โหมด ET เพื่อดำเนินการตัวอธิบายไฟล์ epoll_wait จะแจ้งเตือนเพียงครั้งเดียวเท่านั้น งานนี้เสร็จสิ้นแล้วหรือยัง?
โหมดอีที
-> 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
โหมดแอลที
-> 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
เมื่องานมาถึงในโหมด ET งานนั้นจะต้องเสร็จสิ้น เนื่องจากเหตุการณ์นี้จะไม่ได้รับการแจ้งเตือนในอนาคต ดังนั้น ET จึงเป็นโหมดการทำงานที่มีประสิทธิภาพของ epoll จะยังคงแจ้งเตือนต่อไปตราบเท่าที่เหตุการณ์ไม่ได้รับการประมวลผล
# 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 และ poll เหมือนกับ epoll
เมื่อการเชื่อมต่อล้มเหลว ระบบจะส่งคืนค่า errno EINPROGRESS ซึ่งบ่งชี้ว่าการเชื่อมต่อถูกเรียกบนซ็อกเก็ตที่ไม่ปิดกั้น และการเชื่อมต่อไม่ได้ถูกสร้างขึ้นทันที ในเวลานี้ สามารถเรียกใช้ฟังก์ชันการเลือกและการสำรวจความคิดเห็นเพื่อตรวจสอบเหตุการณ์ที่เขียนได้บน ซ็อกเก็ตที่การเชื่อมต่อล้มเหลว
เมื่อฟังก์ชันกลับมา คุณสามารถใช้ getsockopt เพื่ออ่านรหัสข้อผิดพลาดและล้างข้อผิดพลาดบนซ็อกเก็ต รหัสข้อผิดพลาด 0 บ่งชี้ว่าสำเร็จ
ส่งสัญญาณ API
# 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);รับสัญญาณ 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 )สัญญาณทั่วไป
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
ฟังก์ชั่นสัญญาณ
// 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)สัญญาณคือข้อความที่ผู้ใช้ ระบบ หรือกระบวนการส่งไปยังกระบวนการเป้าหมายเพื่อแจ้งกระบวนการเป้าหมายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสถานะหรือข้อยกเว้นของระบบ
SIGINTSIGALRMเซิร์ฟเวอร์จะต้องจัดการ (หรืออย่างน้อยก็ละเว้น) สัญญาณทั่วไปบางอย่างเพื่อหลีกเลี่ยงการยุติที่ผิดปกติ
ระบบขัดจังหวะการโทร?
SO_RCVTIMEO และ SO_SNDTIMEOตัวอย่างการใช้งาน รับเส้นทางหลังจากหมดเวลาโดยการตั้งค่า SO_SNDTIMEO ที่สอดคล้องกัน
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 ;
}เมื่อนาฬิกาปลุกแบบเรียลไทม์ที่กำหนดโดยฟังก์ชันนาฬิกาปลุกและตัวตั้งเวลา สัญญาณ SIGALRM จะถูกทริกเกอร์ โค้ดที่เกี่ยวข้องกับการใช้ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณเพื่อประมวลผลงานที่กำหนดเวลาไว้จะถูกวางไว้บน GitHub ดังนั้นฉันจะไม่วางมันไว้ที่นี่
เนื้อหาสรุปจะอยู่ในบล็อกของไดอารี่แล้วเชื่อมโยงกับไดอารี่
อีกบล็อกหนึ่ง
# 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);ระบบทางแยกเรียกฟังก์ชัน fork() เพื่อคัดลอกกระบวนการปัจจุบันและสร้างรายการตารางกระบวนการใหม่ในตารางกระบวนการเคอร์เนล มีคุณลักษณะมากมายที่เหมือนกับกระบวนการดั้งเดิม
文件描述符的引用计数ในกระบวนการลูกตามค่าเริ่มต้น จำนวนการอ้างอิงของ父进程的用户根目录, 当前工作目录等变量的引用计数เพิ่มขึ้น 1นอกจากนี้ยังมีโครงการที่แตกต่างกัน
信号位图被清除(ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณที่กำหนดโดยกระบวนการดั้งเดิมไม่ถูกต้องสำหรับกระบวนการใหม่)(อ้างจากวิกิพีเดีย - การนับการอ้างอิงเป็นเทคโนโลยีการจัดการหน่วยความจำในภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยหมายถึงการบันทึกจำนวนการอ้างอิงไปยังทรัพยากร (ซึ่งอาจเป็นวัตถุ หน่วยความจำ หรือพื้นที่ดิสก์ เป็นต้น) เมื่อจำนวนการอ้างอิงกลายเป็น ศูนย์)
กระบวนการลูกจะซ้ำกันทุกประการของกระบวนการหลักยกเว้นประเด็นต่อไปนี้:
เด็กมี ID กระบวนการเฉพาะของตัวเอง และ PID นี้ไม่ตรงกับ ID ของกลุ่มกระบวนการที่มีอยู่ (setpgid(2)) หรือเซสชัน
รหัสกระบวนการหลักของลูกเหมือนกับรหัสกระบวนการของผู้ปกครอง PPID รหัสกระบวนการหลักของลูกเหมือนกับรหัสกระบวนการหลัก PID
ลูกไม่สืบทอดการล็อกหน่วยความจำของพาเรนต์ (mlock(2), mlockall(2)) กระบวนการลูกไม่สืบทอดการล็อกหน่วยความจำของกระบวนการพาเรนต์ (รับประกันว่าส่วนหนึ่งของหน่วยความจำอยู่ในหน่วยความจำ ไม่ใช่พาร์ติชัน sawp )
การใช้ทรัพยากรกระบวนการ (getrusage(2)) และตัวนับเวลา CPU (เวลา (2)) จะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ในรายการย่อย
ชุดสัญญาณที่ค้างอยู่ของเด็กเริ่มว่างเปล่า (สัญญาณบิตแมป (2)) ถูกเตรียมใช้งานให้ว่างเปล่า ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณดั้งเดิมไม่ถูกต้องสำหรับกระบวนการลูกและจำเป็นต้องรีเซ็ต
เด็กไม่สืบทอดการปรับสัญญาณจากผู้ปกครอง (semop(2))
เด็กไม่สืบทอดการล็อกบันทึกที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจากพาเรนต์ (fcntl(2)) (ในทางกลับกัน จะสืบทอดการล็อกคำอธิบายไฟล์ที่เปิด fcntl(2) และล็อก flock(2) จากพาเรนต์)
เด็กไม่สืบทอดตัวจับเวลาจากผู้ปกครอง (settimer(2), alarm(2), timer_create(2))
เด็กไม่สืบทอดการดำเนินการ I/O แบบอะซิงโครนัสที่โดดเด่นจากพาเรนต์ (aio_read(3), aio_write(3)) และจะไม่สืบทอดบริบท I/O แบบอะซิงโครนัสจากพาเรนต์ (ดู 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สำหรับโปรแกรมที่มีหลายกระบวนการ โดยทั่วไปกระบวนการหลักจำเป็นต้องติดตามสถานะการออกของกระบวนการย่อย ดังนั้น เมื่อกระบวนการย่อยสิ้นสุดการทำงาน เคอร์เนลจะไม่ปล่อยรายการตารางกระบวนการของกระบวนการทันทีเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการหลัก ข้อมูลพุชที่ตามมาไปยังกระบวนการย่อย
子进程结束运行之后, 父进程读取其退出状态前เราจะบอกว่ากระบวนการย่อยอยู่ใน僵尸态父进程结束运行之后, 子进程退出之前ใน僵尸态สองสถานะข้างต้นคือกระบวนการหลักไม่ได้จัดการข้อมูลการส่งคืนของกระบวนการลูกอย่างถูกต้อง และกระบวนการลูกยังคงอยู่ในสถานะซอมบี้ซึ่งครอบครองทรัพยากรเคอร์เนล
แม้ว่า waitpid() จะไม่มีการบล็อก แต่ก็จำเป็นต้องถูกเรียกหลังจากกระบวนการที่ตรวจสอบโดยสัญญาณ waitpid สิ้นสุดลง - สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังกระบวนการหลักหลังจากกระบวนการลูกสิ้นสุดลง
static void handle_child ( int sig)
{
pid_t pid;
int stat;
while ((pid = waitpid (- 1 , &stat, WNOHANG)) > 0 )
{
// 善后处理emmmm
}
}สัญญาณดั้งเดิม รองรับการดำเนินการสองรายการเท่านั้น รอ และส่งสัญญาณ มีความหมายพิเศษใน LInux ดังนั้นจึงเรียกว่าการดำเนินการ P (สัญจรผ่านเหมือนการเข้าสู่ส่วนวิกฤต) V (vrijgeven การปล่อยเหมือนการออก) การดำเนินการส่วนวิกฤติ มีเซมาฟอร์ SV (อาจเป็นจำนวนธรรมชาติใดๆ ก็ได้ หนังสือเล่มนี้กล่าวถึงเซมาฟอร์ไบนารี่เท่านั้น) ความหมายของการดำเนินการ PV คือ
สรุปวิธีการใช้พีวี
ใช้ semget เพื่อรับตัวระบุที่ไม่ซ้ำกัน ใช้ SETVAL ของ semctl sem_op=-1 ส่งผ่าน sem_op=1 sem_un union ที่เริ่มต้น val ให้เรียก semop เพื่อส่งผ่านในตัวระบุเฉพาะ sem_op=1 ดำเนินการ V (ปลดล็อค) สวิตช์ล็อคจะผ่านไปเมื่อไม่ได้ระบุ sem_op=-1,semval=0 และ IPC_NOWAIT รอให้ semval เปลี่ยนจาก sem_op=1 เป็น semval=1
สร้างเซมาฟอร์
// 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);การเริ่มต้น
// 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);
}ตัวแปรเคอร์เนลที่สำคัญบางตัวที่เกี่ยวข้องกับเซโมปเซมาฟอร์
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IDการใช้งานเซมาฟอร์นั้นจริง ๆ แล้วใช้กับตัวแปรเคอร์เนลด้านบน
// 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
เมื่อ semget สำเร็จ ก็จะส่งคืนโครงสร้างเคอร์เนลที่เกี่ยวข้อง semid_ds
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.
}กลไก IPC (การสื่อสารระหว่างกระบวนการ) ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด คุณต้องซิงโครไนซ์การเข้าถึงกระบวนการด้วยตนเอง มิฉะนั้นจะเกิดสภาวะการแข่งขันขึ้น
// 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 จะสร้างโครงสร้าง shmid_ds ที่สอดคล้องกันด้วย
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
}แนวทาง POSIX สู่หน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน
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);ไปป์สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างกระบวนการหลักและลูกโดยใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าทั้งตัวอธิบายไฟล์ (fd[0] และ fd[1]) ยังคงเปิดอยู่หลังจากการเรียกทางแยก คู่ของตัวอธิบายไฟล์ดังกล่าวสามารถรับประกันได้ว่าตัวอธิบายหลักและลูกสำหรับ การถ่ายโอนข้อมูลไปในทิศทางเดียวระหว่างกระบวนการ หนึ่งในกระบวนการหลักและกระบวนการลูกจะต้องปิด fd[0] และอีกกระบวนการหนึ่งปิด fd[1]
คุณสามารถใช้สองไปป์เพื่อส่งข้อมูลได้ทั้งสองทิศทาง หรือคุณสามารถใช้ socketpair เพื่อสร้างไปป์ได้
คิวข้อความเป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการถ่ายโอนข้อมูลบล็อกไบนารีระหว่างสองกระบวนการ แต่ละบล็อกข้อมูลจะมีประเภทของตัวเอง และผู้รับสามารถเลือกรับข้อมูลตามประเภทได้
# 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ตามสภาพแวดล้อมที่ทำงานและข้อมูลประจำตัวของตัวกำหนดตารางเวลา เธรดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: เธรดเคอร์เนลที่ทำงานในพื้นที่เคอร์เนลและถูกกำหนดตารางเวลาโดยเคอร์เนล เธรดผู้ใช้จะทำงานในพื้นที่ที่ใช้และถูกเรียกโดยไลบรารีเธรด
เมื่อเคอร์เนลเธรดได้รับสิทธิ์ในการใช้ CPU มันจะโหลดและรันเธรดผู้ใช้ ดังนั้นเคอร์เนลเธรดจึงเทียบเท่ากับคอนเทนเนอร์สำหรับเธรดผู้ใช้
มีสามวิธีในการใช้เธรด
# 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การตั้งค่าแอตทริบิวต์เธรด
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ออกจากเธรด
// 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 - คุณต้องรักษาค่าการนับด้วยตัวคุณเอง
Mutex Lock - การเข้าถึงทรัพยากรที่สำคัญพิเศษ
ตัวแปรเงื่อนไข - รอเงื่อนไขที่แน่นอนที่จะพบ
ไม่สามารถอ่านได้หลายขั้นตอนในการอ่านและสามารถเขียนได้ในเวลาเดียวกัน
สปินล็อค - พยายามที่จะได้รับการล็อคผ่านในขณะที่ลูปเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการสลับเหตุการณ์สั้นและรวดเร็ว
มัลติเธรดจะต้องพิจารณาปัญหาของการซิง pthread_join() รไนซ์เธรด เงื่อนไข
# 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)การเริ่มต้นเซมาฟอร์ที่มีอยู่สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด
การทำลายเซมาฟอร์ที่กำลังรอโดยกระทู้อื่นจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด
ตัวอย่างมีดังนี้
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 ประมวลผลพิมพ์ [0, kNumberMax) ตามลำดับ
// 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); การทำลาย mutex ที่ถูกล็อคจะมีผลที่คาดเดา PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER ได้
การตั้งค่าแอตทริบิวต์ Mutex Lock
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); pthread_mutex_normal已经加锁เธรดล็อคกระบวนการอื่น ๆ ที่ร้องขอล็อคจะสร้าง再次加锁(也是A线程) รอ再次加锁(也是A线程) - เธรดเดียวกันล็อค再次解锁已经解锁ครั้งก่อนที่被其他线程加锁ปลด解锁ทำให้เกิดการหยุดชะงัก
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK เธรดล็อคล็อคการตรวจจับข้อผิดพลาด已经加锁再次加锁- ล็อค - การดำเนินการล็อคส่งคืน EDEADLK เพื่อปลดล็อคการตรวจจับข้อผิดพลาด解锁ที่被其他线程加锁หรือ再次解锁已经解锁
PTHREAD_MUTEX_RECURSVE อนุญาตให้เธรดล็อคหลายครั้งก่อน其他线程当前锁拥有者ปล่อยล็อคโดยไม่มีการหยุด已经被其他进程ล็อคที่ซ้อนกันหรือปลดล็อค已经解锁แล้วอีกครั้ง-ไม่กลับมาใช้กับ Eperm
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT การใช้งานล็อคนี้อาจเป็นหนึ่งในสามข้างต้น
ตัวอย่าง
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;
พารามิเตอร์ที่สองของ PTHREAD_COND_WAIT MUTEX ที่ใช้เพื่อป้องกันตัวแปรเงื่อนไขจะต้องถูกล็อคก่อนที่จะใช้ฟังก์ชั่นมิฉะนั้นจะเกิดผลที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้ ปลดล็อค
จากเวลาที่ฟังก์ชั่นถูกเรียกให้อยู่ในคิวรอ PTHREAD_COND_SIGNAL (ออกอากาศ) จะไม่แก้ไขค่าของตัวแปรเงื่อนไขนั่นคือฟังก์ชัน PTHREAD_COND_WAIT จะไม่พลาดการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในตัวแปรเงื่อนไขเป้าหมาย ผลตอบแทน Mutex Lock Mutex จะถูกล็อคอีกครั้ง
ตัวอย่าง
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_;
};ฟังก์ชั่นเธรดที่ปลอดภัยหรือ reentrant - ฟังก์ชั่นสามารถเรียกได้โดยหลายเธรดในเวลาเดียวกันโดยไม่มีเงื่อนไขการแข่งขัน
เมื่อเธรดในโปรแกรมมัลติเธรดเรียกใช้ฟังก์ชันส้อมกระบวนการใหม่จะไม่มีเธรดจำนวนเท่ากันกับกระบวนการหลัก
อย่างไรก็ตามกระบวนการ子进程จะสืบทอดสถานะของการล็อค mutex执行加锁ตัวแปรเงื่อนไข不是由ของกระบวนการหลัก การดำเนินการจะ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 overเวอร์ชันต้นฉบับจะหยุดชะงัก แต่เวอร์ชันใหม่ (รหัสที่มีความคิดเห็นลบออก) สามารถเรียกใช้งานได้ตามปกติ
int pthread_atfork ( void (*__prepare) ( void ),
void (*__parent) ( void ),
void (*__child) ( void ));การจัดการครั้งแรกจะถูกดำเนินการก่อนที่จะสร้างกระบวนการเด็ก ส่งคืน
พูลเธรดที่ลึกลับสำหรับฉันเป็นเวลานานได้รับการเปิดเผยในที่สุด
หลังจากเขียนพูลเธรดฉันเขียนเซิร์ฟเวอร์ HTTP โดยตรงในหนังสือ
ฉันพบปัญหาอย่างน้อยสองปัญหากับเซิร์ฟเวอร์นั้น
เหตุผลที่ฉันไม่สามารถส่งไฟล์ขนาดใหญ่ได้เพราะหนังสือเล่มนี้ใช้ Writev เพื่อส่งข้อมูล การตัดสินนี้เป็นเพียงการเตรียมความพร้อมสำหรับความล้มเหลวในการส่งในช่วงเริ่มต้นของช่วงเวลา
ฉันบังเอิญดูรหัสของเซิร์ฟเวอร์เมื่อไม่นานมานี้ https://github.com/jigokubana/notes-flamingo
ฉันเพียงแค่แก้ไขส่วนการส่งโดยตรง
// 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 ;
}
}
}ปัญหาแปลก ๆ ครั้งที่สองคือคำขอบางอย่างไม่สามารถรับการตอบกลับได้เมื่อใช้การทดสอบความเครียด AB
