2023年7月15日发(作者：)

linux事件管理1，socket⽹络上的两个程序通过⼀个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的⼀端称为⼀个socket，⽤于描述IP地址和端⼝。socket架构逻辑tcp原理int socket(int domain, int type, int protocol);domain：协议域。常⽤的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采⽤对应的地址，如AF_INET决定了要⽤ipv4地址（32位的）与端⼝号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要⽤⼀个绝对路径名作为地址。type：指定Socket类型。常⽤的socket类型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。流式Socket（SOCK_STREAM）是⼀种⾯向连接的Socket，针对于⾯向连接的TCP服务应⽤。数据报式Socket（SOCK_DGRAM）是⼀种⽆连接的Socket，对应于⽆连接的UDP服务应⽤。protocol：指定协议。常⽤协议有IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC等，分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。注意：type和protocol不可以随意组合，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当第三个参数为0时，会⾃动选择第⼆个参数类型对应的默认协议int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);socket：是⼀个套接字描述符。address：是⼀个sockaddr结构指针，该结构中包含了要结合的地址和端⼝号。address_len：确定address长度。int accept( int fd, struct socketaddr* addr, socklen_t* len);fd：套接字描述符。addr：返回连接着的地址len：接收返回地址的缓冲区长度注意：accept的第⼀个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调⽤socket()函数⽣成的，称为监听socket描述字；⽽accept函数返回的是已连接的socket描述字。⼀个服务器通常通常仅仅只创建⼀个监听socket描述字，它在该服务器的⽣命周期内⼀直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了⼀个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭int recv(SOCKET socket, char FAR* buf, int len, int flags);socket：⼀个标识已连接套接⼝的描述字。buf：⽤于接收数据的缓冲区。len：缓冲区长度。flags：指定调⽤⽅式。取值：MSG_PEEK 查看当前数据，数据将被复制到缓冲区中，但并不从输⼊队列中删除；MSG_OOB 处理带外数据。ssize_t recvfrom(int sockfd, void buf, int len, unsigned int flags, struct socketaddr* from, socket_t* fromlen);sockfd：标识⼀个已连接套接⼝的描述字。buf：⽤于接收数据的缓冲区。len：缓冲区长度。flags：调⽤操作⽅式。是以下⼀个或者多个标志的组合体，可通过or操作连在⼀起：（1）MSG_DONTWAIT：操作不会被阻塞；（2）MSG_ERRQUEUE： 指⽰应该从套接字的错误队列上接收错误值，依据不同的协议，错误值以某种辅佐性消息的⽅式传递进来，使⽤者应该提供⾜够⼤的缓冲区。导致错误的原封包通过msg_iovec作为⼀般的数据来传递。导致错误的数据报原⽬标地址作为msg_name被提供。错误以sock_extended_err结构形态被使⽤。（3）MSG_PEEK：指⽰数据接收后，在接收队列中保留原数据，不将其删除，随后的读操作还可以接收相同的数据。（4）MSG_TRUNC：返回封包的实际长度，即使它⽐所提供的缓冲区更长， 只对packet套接字有效。（5）MSG_WAITALL：要求阻塞操作，直到请求得到完整的满⾜。然⽽，如果捕捉到信号，错误或者连接断开发⽣，或者下次被接收的数据类型不同，仍会返回少于请求量的数据。（6）MSG_EOR：指⽰记录的结束，返回的数据完成⼀个记录。（7）MSG_TRUNC：指明数据报尾部数据已被丢弃，因为它⽐所提供的缓冲区需要更多的空间（8）MSG_CTRUNC：指明由于缓冲区空间不⾜，⼀些控制数据已被丢弃。（9）MSG_OOB：指⽰接收到out-of-band数据(即需要优先处理的数据)。（10）MSG_ERRQUEUE：指⽰除了来⾃套接字错误队列的错误外，没有接收到其它数据。int sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int size, int flags, const struct sockaddr FAR* to, int tolen);2，socketpairsocketpair创建了⼀对⽆名的套接字描述符（只能在AF_UNIX域中使⽤），存储于⼀个⼆元数组,例如sv[2] .每⼀个描述符既可以读也可以写。在同⼀个进程中也可以进⾏通信，向sv[0]中写⼊，就可以从sv[1]中读取（只能从sv[1]中读取），也可以在sv[1]中写⼊，然后从sv[0]中读取；但是，若没有在0端写⼊，⽽从1端读取，则1端的读取操作会阻塞，即使在1端写⼊，也不能从1读取，仍然阻塞；int socketpair(int d, int type, int protocol, int sv[2]);第1个参数d，表⽰协议族，只能为AF_LOCAL或者AF_UNIX第2个参数type，表⽰类型，只能为0第3个参数protocol，表⽰协议，可以是SOCK_STREAM或者SOCK_DGRAM。⽤SOCK_STREAM建⽴的套接字对是管道流，与⼀般的管道相区别的是，套接字对建⽴的通道是双向的，即每⼀端都可以进⾏读写。参数sv，⽤于保存建⽴的套接字对3，IO多路复⽤I/O复⽤模型会⽤到select、poll、epoll函数，这⼏个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O所不同的的，这两个函数可以同时阻塞多个I/O操作。⽽且可以同时对多个读操作，多个写操作的I/O函数进⾏检测，直到有数据可读或可写时，才真正调⽤I/O操作函数。io过程结构异步IO：异步IO不是顺序执⾏。⽤户进程进⾏aio_read系统调⽤之后，⽆论内核数据是否准备好，都会直接返回给⽤户进程，然后⽤户态进程可以去做别的事情。等到socket数据准备好了，内核直接复制数据给进程，然后从内核向进程发送通知。IO两个阶段，进程都是⾮阻塞的。⽤户进程发起aio_read操作之后，⽴刻就可以开始去做其它的事。⽽另⼀⽅⾯，从kernel的⾓度，当它收到⼀个asynchronous read之后，⾸先它会⽴刻返回，所以不会对⽤户进程产⽣任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到⽤户内存，当这⼀切都完成之后，kernel会给⽤户进程发送⼀个signal或执⾏⼀个基于线程的回调函数来完成这次 IO 处理过程，告诉它read操作完成了Linux提供了AIO库函数实现异步，但是⽤的很少。⽬前有很多开源的异步IO库，例如libevent、libev、libuv。异步IO⽰例Select:select 函数监视的⽂件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调⽤后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果⽴即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。缺点：1、 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端⼝的⼤⼩有限。 ⼀般来说这个数⽬和系统内存关系很⼤，具体数⽬可以cat/proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个2、 对socket进⾏扫描时是线性扫描，即采⽤轮询的⽅法，效率较低当套接字⽐较多的时候，每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,不管哪个Socket是活跃的,都遍历⼀遍。这会浪费很多CPU时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，⾃动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue做的3、需要维护⼀个⽤来存放⼤量fd的数据结构，这样会使得⽤户空间和内核空间在传递该结构时复制开销⼤poll：poll本质上和select没有区别，将⽤户传⼊的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加⼊⼀项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它⼜要再次遍历fd。这个过程经历了多次⽆谓的遍历。它没有最⼤连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有⼀个缺点：1、⼤量的fd的数组被整体复制于⽤户态和内核地址空间之间，⽽不管这样的复制是不是有意义。2、poll还有⼀个特点是“⽔平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。epoll:epoll⽀持⽔平触发和边缘触发，最⼤的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就绪态，并且只会通知⼀次。还有⼀个特点是，epoll使⽤“事件”的就绪通知⽅式，通过epoll_ctl注册fd，⼀旦该fd就绪，内核就会采⽤类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知epoll的优点：1、没有最⼤并发连接的限制，能打开的FD的上限远⼤于1024（1G的内存上能监听约10万个端⼝）；2、效率提升，不是轮询的⽅式，不会随着FD数⽬的增加效率下降。只有活跃可⽤的FD才会调⽤callback函数；即Epoll最⼤的优点就在于它只管你“活跃”的连接，⽽跟连接总数⽆关，因此在实际的⽹络环境中，Epoll的效率就会远远⾼于select和poll。3、 内存拷贝，利⽤mmap()⽂件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使⽤mmap减少复制开销。4，libeventlibevent就是⼀个基于事件通知机制的库，⽀持/dev/poll、kqueue、event ports、select、poll和epoll事件机制，也因此它是⼀个跨操作系统的库为了实际处理每个请求，libevent 库提供⼀种事件机制，它作为底层⽹络后端的包装器。事件系统让为连接添加处理函数变得⾮常简便，同时降低了底层 I/O 复杂性。这是 libevent 系统的核⼼。默认情况下是单线程的，每个线程有且只有⼀个event_base，对应⼀个struct event_base结构体（以及附于其上的事件管理器），⽤来schedule托管给它的⼀系列event，可以和操作系统的进程管理类⽐，当然，要更简单⼀点。当⼀个事件发⽣后，event_base会在合适的时间（不⼀定是⽴即）去调⽤绑定在这个事件上的函数（传⼊⼀些预定义的参数，以及在绑定时指定的⼀个参数），直到这个函数执⾏完，再返回schedule其他事件。struct event_base *base = event_base_new();event_base内部有⼀个循环，循环阻塞在epoll/kqueue等系统调⽤上，直到有⼀个/⼀些事件发⽣，然后去处理这些事件。当然，这些事件要被绑定在这个event_base上。每个事件对应⼀个struct event，可以是监听⼀个fd或者POSIX信号量之类。struct event使⽤event_new来创建和绑定，使⽤event_add来启⽤：struct event

listen_event;listen_event = event_new(base, listener, EV_READ|EV_PERSIST, callback_func, (void)base);event_add(listen_event, NULL);然后需要启动event_base的循环，这样才能开始处理发⽣的事件。循环的启动使⽤event_base_dispatch，循环将⼀直持续，直到不再有需要关注的事件，或者是遇到event_loopbreak()/event_loopexit()函数event_base_dispatch(base);typedef void(* event_callback_fn)(evutil_socket_t sockfd, short event_type, void *arg)对于⼀个服务器⽽⾔，上⾯的流程⼤概是这样组合的：1. listener = socket()，bind()，listen()，设置nonblocking2. 创建⼀个event_base3. 创建⼀个event，将该socket托管给event_base，指定要监听的事件类型，并绑定上相应的回调函数。对于listener socket来说，只需要监听EV_READ|EV_PERSIST4. 启⽤该事件5. 进⼊事件循环6. (异步) 当有client发起请求的时候，调⽤该回调函数，进⾏处理。