网络编程笔记

网络编程

大小端

大端：高位存在低地址，低位存在高地址。

小端：高位存在高地址，低位存在低地址。

大小端和CPU有关。

现代PC大多采用小段，所以小端字节序又被成为主机字节序。而大端字节序又被成为网络字节序。

基础API

TCP: recv, send

UDP: recvfrom, sendto(也可以面向连接)

通用: recvmsg, sendmsg

网络I/O

• 管道：ini pipi(int fd[2]);
• 双向管道：ini socketpair(int domain, int type, int protocol, int fd[2]);
• 分散读：readv、集中写：writev
• 两个文件描述符之间传递数据：sendfile
• 进程间通信共享内存：申请mmap, 释放munmap
• 两个文件描述符之间移动数据：splice
• 两个管道文件描述符间复制数据：tee
• 文件描述符的各种控制：fcntl

日志

• syslog
• rsyslogd

用户信息

• getuid, geteuid, getgid, getegid, getpgid, getsid
• setuid, seteuid, setgid, setegid, setpgid, setsid

服务器框架

TCP客户端与服务器工作流程

I/O模型

• 同步
  • 阻塞I/O
  • I/O复用
  • 信号驱动I/O
• 异步

I/O复用

• select，监听文件描述符。O(n)的无差别轮询，最大连接数1024。

• poll，轮询文件描述符。也是O(n)的无差别轮询，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的。

• epoll。可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。复杂度降低到了O(1)。

  • LT模式，ET模式
  • epoll_create
  • epoll_ctl
  • epoll_wait

ref.

• select、poll、epoll之间的区别
• select、poll、epoll之间的区别总结

事件处理模式

• Reactor
• Proactor

并发模式

• 半同步/半异步 (变体)=> 半同步/半反应堆
• 领导者/追随者

池

• 内存池
• 进程池
• 线程池
• 连接池

信号

• kill
• SIG_IGN
• SIG_DFL
• SIGHUP, SIGPIPE, SIGGURG

定时器

Linux定时方法

1. socket方法
   • SO_RCVTIMEO
   • SO_SNDTIMEO
2. SIGALRM
3. I/O复用系统调用的超时参数

高性能定时器

1. 时间轮
2. 时间堆

I/O框架库 Libevent

Linux服务器必须处理的3件事

1. I/O 时间
2. 信号
3. 定时器

基于Reactor的框架库

1. 句柄
2. 事件多路分发器
3. 事件处理器和具体事件处理器
4. Reactor
   • handle_event
   • register_handler
   • remove_handler

多进程

• fork
• exec 系列
• 僵尸进程
  • wait
  • waitpid

进程间通信

• 管道 (pipe)
• 信号量 (Semaphore): P, V.
  • semget
  • semop
  • semctl
  • IPC_PRIVATE
• 共享内存
  • shmget
  • shmat
  • shmdt
  • shmctl
• 消息队列
  • msgget
  • msgsnd
  • msgrcv
  • msgctl

多线程

1. LinuxThreads
2. NPTL

创建

• pthread_creatr
• pthread_exit
• pthread_join
• pthread_cancel

线程间同步

• POSIX信号量: sem_xxx
• 互斥量: pthread_mutex_xxx
• 条件变量: pthread_cond_xxx
• 线程同步机制类: locker.h
• 进程和线程: pthread_atfork
• 线程和信号: pthread_sigmask

进程池和线程池

• 随机算法、Round Robin、工作队列
• 半同步/半异步进程池实现

Reference

• 游双. Linux高性能服务器编程. 机械工业出版社
• 徐晓鑫. 后台开发：核心技术与应用实践. 机械工业出版社