alin的学习之路（Linux网络编程：三）（高并发服务器-多线程、TCP通信时序状态、多路IO转接select概述）
0. 一些小的注意事项
1. SIGCHLD
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SIGCHLD 只要子进程状态发生变化就会产生，不仅仅是子进程死亡，还有子进程暂停和继续
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SIGCHLD 默认处理动作是忽略
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用信号回收子进程时 要使用while循环回收多次 。原因是信号不支持排队，多个子进程结束只有一个信号。
2. 线程和进程注意
- 兄弟线程之间可以使用 pthread_join 回收
- 进程仅父进程可以回收子进程，其他都不可以
- 主子线程之间共享0-4G进程地址空间，父子进程之间独占0-4G进程地址空间
1. 高并发服务器-多线程
程序流程
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Socket()创建套接字
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Bind()绑定IP和端口号
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Listen()设置最大监听数
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while(1){
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Accept()阻塞等待客户端接入
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创建子线程，给子线程传入 包含cfd和clt_addr的结构体
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子线程分离
子线程：
- Read()接收客户端发送的数据，如果Read()的返回值为0，Close(cfd)；
- 小写转大写 toupper()
- Write()将处理完成的数据发送给客户端
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}
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Close(lfd);
在主进程中定义一个结构体数组，每创建一个子线程存放一个结构体到数组中
struct s_info{
struct sockaddr_in clt_addr;
int cfd;
};
2. TCP通信时序状态转换图
- 主动发起连接请求端
- CLOSE — 发送SYN — SYN_SENT — 接收SYN和ACK，发送ACK — ESTABLISHED（数据通信状态）
- 主动断开连接请求端
- ESTABLISHED（数据通信状态）— 发送FIN — FIN_WAIT_1 — 接收ACK — FIN_WAIT_2（半关闭）— 接收FIN — TIME_WAIT（只出现在主动关闭一方）— 等待2MSL时长 — CLOSE
- 被动接受连接请求端
- CLOSE — LISTEN — 接收SYN 发送 ACK 和 SYN — SYN_RCVD — 接收ACK — ESTABLISHED（数据通信状态）
- 被动关闭连接请求端
- ESTABLISHED（数据通信状态）— 接收FIN — ESTABLISHED（数据通信状态）— 发送ACK — CLOSE_WAIT（对应半关闭）— 发送FIN — LAST_ACK — 接收ACK — CLOSE
3. 2MSL
- 一定出现在主动断开连接请求端，对应TIME_WAIT状态
- 目的：保证最后一个ACK能够被成功接收。（等待期间，若对端没有接收到ACK，对端会重新发送FIN，本端再重发ACK）
端口复用
因为以上2MSL的存在，如果服务器处于TIME_WAIT状态，要等待2MSL时间才能重启。
不等待2MSL可以使用端口复用。
端口复用在客户端和服务器端都可以使用
int opt = 1; //设置端口可以复用
setsockopt(lfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(void*)&opt,sizeof(opt));
4. 多路IO转接并发服务器
使用select帮助监听文件描述符，不需要再创建进程或线程来完成操作。
select相关函数
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
nfds: 监听的所有的文件描述符中，最大的文件描述+1
readfds： 读 文件描述符监听集合 传入、传出参数
writefds 写 文件描述符监听集合 传入、传出参数 NULL
exceptfds 异常 文件描述符监听集合 传入、传出参数 NULL
timeout： 设置超时时长。
> 0: 设置监听时长
NULL：阻塞监听
0： 非阻塞监听， 需要轮询。
返回值：
> 0: 所有监听集合（3个）中， 满足对应事件的文件描述符的【总】个数。
0 : 没有满足监听条件的文件描述符。
-1: errno
// 清空一个文件描述符集合
void FD_ZERO(fd_set *set);
// 例：
fd_set read_set;
FD_ZERO(&read_set);
// 将待监听的文件描述符， 添加到监听集合中。
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
// 例:
FD_SET(3, &read_set);
FD_SET(7, &read_set);
FD_SET(5, &read_set);
// 将一个文件描述符从监听集合中，移除
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 例:
FD_CLR(7, &read_set);
// 判断一个文件描述符，是否在 监听集合中
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
返回值：在：1； 不在：0
// 例:
FD_ISSET(4, &read_set); ----> 0
代码实现：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char *argv[])
{
int i, j, n, nready;
int maxfd = 0;
int listenfd, connfd;
char buf[BUFSIZ]; /* #define INET_ADDRSTRLEN 16 */
struct sockaddr_in clie_addr, serv_addr;
socklen_t clie_addr_len;
fd_set rset, allset; /* rset 读事件文件描述符集合 allset用来暂存 */
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
int opt = 1;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family= AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port= htons(SERV_PORT);
Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
Listen(listenfd, 128);
maxfd = listenfd;
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd, &allset); /* 构造select监控文件描述符集 */
while (1) {
rset = allset; /* 每次循环时都从新设置select监控信号集 */
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if (nready < 0)
perr_exit("select error");
if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* 说明有新的客户端链接请求 */
clie_addr_len = sizeof(clie_addr);
connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len); /* Accept 不会阻塞 */
FD_SET(connfd, &allset); /* 向监控文件描述符集合allset添加新的文件描述符connfd */
if (maxfd < connfd)
maxfd = connfd;
if (0 == --nready)
continue;
}
for (i = listenfd+1; i <= maxfd; i++) { /* 检测哪个clients 有数据就绪 */
if (FD_ISSET(i, &rset)) {
if ((n = Read(i, buf, sizeof(buf))) == 0) { /* 当client关闭链接时,服务器端也关闭对应链接 */
Close(i);
FD_CLR(i, &allset); /* 解除select对此文件描述符的监控 */
} else if (n > 0) {
for (j = 0; j < n; j++)
buf[j] = toupper(buf[j]);
Write(i, buf, n);
}
}
}
}
Close(listenfd);
return 0;
}