对IO几种模型的一点想法

最近看了好几本网络编程的书,是时候整理一下思路了。TCP头有20个字节,通过确认号和序列号保证了传输高可靠性,当然还有其他一些特性,比如滑动窗口机制,紧急指针等,但对于应用层的游戏开发者来说,了解即可,用得很少。关上书本来想想,不足之处望指正。
socket通信是同步阻塞的,在accept,read/write等操作时线程会阻塞。对于高并发的通信来说,IO性能是最大的瓶颈。这种模型更像是阻塞忙轮询。Select模型是一种非阻塞忙轮询,用起来也很爽。它采用一种事件机制。对于加入fd_set的fd,在发生stdin,stdout,等事件时select会返回。这种fd_set采用位操作来处理,将需要监听的fd加入集合中,fd_zero置0,可以相像现在所有fd都被记录为0,当发生IO事件时,内核会将其置为1,此时会调用回调,从而避免了CPU的空转。但是本质上来讲这也是一种同步阻塞,

define BUF_SIZE 1024

define ECHO_PORT 5566

void ErrorHanding(char* message);

int main()
{
WSADATA wsaData;
SOCKET hServSock,hClntSock;
SOCKADDR_IN servAdr,clntAdr;
TIMEVAL timeout;
fd_set reads,cpyReads;

int adrSz;
int srtLen,fdNum;
char buf[BUF_SIZE];

if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)
{
    ErrorHanding("wsastartup error!");
}

//创建
hServSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//设置地址
memset(&servAdr,0,sizeof(servAdr));
servAdr.sin_family=AF_INET;
servAdr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
servAdr.sin_port=htons(ECHO_PORT);

//绑定
if(bind(hServSock,(SOCKADDR*)&servAdr,sizeof(servAdr)))
{
    ErrorHanding("bind error");
}

//监听
if(listen(hServSock,5)==SOCKET_ERROR)
{
    ErrorHanding("listen error");
}

//fd_set初始化
FD_ZERO(&reads);
//注册到fd_set
FD_SET(hServSock,&reads);

while (true)
{
    cpyReads=reads;
    timeout.tv_sec=5;
    timeout.tv_usec=5000;

    if((fdNum=select(0,&cpyReads,0,0,&timeout))==SOCKET_ERROR)
        break;

    if(fdNum==0)
        continue;

    //轮询
    for (UINT i=0;i<reads.fd_count;i++)
    {
        //连接监听符发生变化
        if(FD_ISSET(reads.fd_array[i],&cpyReads))
        {
            //是连接请求
            if(reads.fd_array[i]==hServSock)
            {
                adrSz=sizeof(clntAdr);
                hClntSock=accept(hServSock,(SOCKADDR*)&clntAdr,&adrSz);

                //将客户端连接的fd注册到fd_set
                FD_SET(hClntSock,&reads);
                cout<<"connected client:"<<hClntSock<<endl;
            }
            else
            {
                memset(buf,0,BUF_SIZE);
                //读取
                srtLen=recv(reads.fd_array[i],buf,BUF_SIZE-1,0);
                if (srtLen==0)
                {
                    FD_CLR(reads.fd_array[i],&reads);
                    closesocket(cpyReads.fd_array[i]);
                    cout<<"close client:"<<cpyReads.fd_array[i]<<endl;
                }
                else
                {
                    //strcat(buf,",from Server草泥马");
                    cout<<"客户端说:           "<<buf<<endl;

                    printf("发消息 :");   
                    scanf("%s", buf);
                    send(reads.fd_array[i],buf,strlen(buf),0); //echo
                }
            }
        }
    }
}

closesocket(hServSock);
WSACleanup();
return 0;

}

void ErrorHanding(char* message)
{
fputs(message,stderr);
fputc('\n',stderr);
exit(1);
}

select模型缺陷也很明显,每次轮询后都会重置fd_set,fd从内核态到用户态的拷贝,以及轮询对所有fd遍历都会造成可监听的Fd数量不可太多。对此改进,Linux上有epoll,windows有iocp,后续再说。

边缘触发需要一次性收完数据,内核不会再发通知,在read/write时会造成长时间阻塞。故而应当设置为非阻塞模式。相对于水平触发,对于接收的乱序消息处理更好。为啥呢?因为水平触发针对ABC包乱序的情况,epoll_wait会做延迟接收,会造成事件数累加,故而使用边缘触发可能效率更高。

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