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做Linux网络开发，一般绕不开标题中几种网络编程模型。网上已有很多写的不错的分析文章，它们的基本论点是差不多的。但是我觉得他们讲的还不够详细，在一些关键论点上缺乏数据支持。所以我决定好好研究这几个模型。（转载请指明出于breaksoftware的csdn博客）
在研究这些模型前，我决定按如下步骤去做：
err = init_print_thread();
if (err < 0) {
perror("create print thread error");
exit(EXIT_FAILURE);
} init_print_thread函数将被各个模型使用，wait_print_thread是用于等待该打印结果的线程退出。由于我并不准备让这个线程退出，所以wait_print_thread往往用来阻塞主线程。 pthread_t g_print_thread;
int
init_print_thread() {
return pthread_create(&g_print_thread, NULL, print_count, NULL);
}
void
wait_print_thread() {
pthread_join(g_print_thread, NULL);
} print_count函数是用于线程执行的实体，它每隔一秒钟打印一条记录static int g_request_count = 0;
static int g_server_suc = 0;
static int g_client_suc = 0;
static int g_read_suc = 0;
static int g_write_suc = 0;
static int g_server_fai = 0;
static int g_client_fai = 0;
static int g_read_fai = 0;
static int g_write_fai = 0;
void* print_count(void* arg) {
struct timeval cur_time;
int index = 0;
fprintf(stderr, "index\tseconds_micro_seconds\tac\tst\tsr\tsw\tft\tfr\tfw\n");
while (1) {
sleep(1);
gettimeofday(&cur_time, NULL);
fprintf(stderr, "%d\t%ld\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\n",
index,
cur_time.tv_sec * 1000000 + cur_time.tv_usec,
g_request_count,
g_server_suc > g_client_suc ? g_server_suc : g_client_suc,
g_read_suc,
g_write_suc,
g_server_fai > g_client_fai ? g_server_fai : g_client_fai,
g_read_fai,
g_write_fai);
index++;
}
} 上述各数据的定义如下： listen_sock = make_socket(0);我们对make_socket传入了参数0，是因为我们不要求创建的监听Socket具有异步属性。
int
make_socket(int asyn) {
int listen_sock = -1;
int rc = -1;
int on = 1;
struct sockaddr_in name;
listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listen_sock < 0) {
perror("create socket error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
rc = setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&on, sizeof(on));
if (rc < 0) {
perror("setsockopt error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (asyn) {
rc = ioctl(listen_sock, FIONBIO, (char*)&on);
if (rc < 0) {
perror("ioctl failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
name.sin_family = AF_INET;
name.sin_port = htons(PORT);
name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&name, sizeof(name)) < 0) {
perror("bind error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
return listen_sock;
} 这个函数中我们使用了socket函数创建了一个TCP的Socket。并使用bind函数将该socket绑定到本机特定的端口上。 if (listen(listen_sock, SOMAXCONN) < 0) {
perror("listen error");
exit(EXIT_FAILURE);
} SOMAXCONN是可以同时处理的最大连接数，它是一个系统宏。在我系统上它的值是128。 while (1) {
int new_sock;
new_sock = accept(listen_sock, NULL, NULL);
if (new_sock < 0) {
perror("accept error");
exit(EXIT_FAILURE);
} 通过accept我们将获得接入的socket。如果socket值合法，我们则需要让接受的请求数自增1request_add(1);request_add函数将在之后不同模型以及测试程序中被调用，而且会是在不同的线程中调用。于是这儿就引入一个多线程的问题。我并不打算使用锁等方法，而是利用简单的原子操作来实现。
void
request_add(int count) {
__sync_fetch_and_add(&g_request_count, count);
} 由于我们设计的朴素模式是一个同步过程，所以接入的socket不是异步的。当一些特殊情况发生时，之后的读取socket内容的行为或者往socket中写入内容的行为可能会卡住。这样将导致整个服务都卡住，这是我们不希望看到的。于是我们需要对该同步socket设置操作超时属性。set_block_filedes_timeout(new_sock);
void
set_block_filedes_timeout(int filedes) {
struct timeval tv_out, tv_in;
tv_in.tv_sec = READ_TIMEOUT_S;
tv_in.tv_usec = READ_TIMEOUT_US;
if (setsockopt(filedes, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv_in, sizeof(tv_in)) < 0) {
perror("set rcv timeout error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
tv_out.tv_sec = WRITE_TIMEOUT_S;
tv_out.tv_usec = WRITE_TIMEOUT_US;
if (setsockopt(filedes, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &tv_out, sizeof(tv_out)) < 0) {
perror("set rcv timeout error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
} 这儿要说明下，我在网上看过很多人提问说通过上述方法设置超时属性无效。其实是他们犯了一个错误，就是将socket设置为异步属性。如果socket既设置为异步属性，又设置了超时，socket当然是按异步特点去执行的，超时设置也就无效了。 while (nbytes > 0) {
nbytes = recv(filedes, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
if (nbytes > 0) {
total_length_recv += nbytes;
}
//buffer[nbytes] = 0;
//fprintf(stderr, "%s", buffer);
} 这段服务器read操作考虑到了一次性可能读不完全部数据的问题。但是如果客户端发送完数据后，服务器第一次recv可以把全部数据读取出来了。由于读取的数据大于0，于是再次进入读取操作，这个时候，客户端已经处于读取服务器返回的阶段。由于socket是同步的，且未设置超时，导致服务器一直卡在再次读取的操作中，这样就发生了“死锁”。其实这个过程非常有意思，当我们对一段不健壮的代码进行加固时，往往会掉到另外一个坑里。但是只要我们努力的从坑里跳出来，就会豁然开朗且认识到很多别人忽视的问题。 if (0 == server_read(new_sock)) {
server_write(new_sock);
}
close(new_sock); server_read方法在底层调用了read_data方法，read_data方法是我们整个代码的两个关键行为之一int
is_nonblock(int fd) {
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == -1) {
perror("get fd flags error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
return (flags & O_NONBLOCK) ? 1 : 0;
}
int
read_data(int filedes, int from_server) {
char buffer[MAXMSG];
int nbytes;
int total_len_recv;
int wait_count = 0;
int rec_suc = 0;
total_len_recv = 0;
while (1) {
nbytes = recv(filedes, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
if (nbytes < 0) {
if (is_nonblock(filedes)) {
if (EAGAIN == errno || EWOULDBLOCK == errno || EINTR == errno) {
if (wait_count < WAIT_COUNT_MAX) {
wait_count++;
usleep(wait_count);
continue;
}
}
}
break;
}
if (nbytes == 0) {
//fprintf(stderr, "read end\n");
break;
}
else if (nbytes > 0) {
total_len_recv += nbytes;
//buffer[nbytes] = 0;
//fprintf(stderr, "%s", buffer);
}
if ((from_server && is_server_recv_finish(total_len_recv))
|| (!from_server && is_client_recv_finish(total_len_recv))) {
rec_suc = 1;
break;
}
} if (from_server) {
if (rec_suc) {
__sync_fetch_and_add(&g_read_suc, 1);
return 0;
} else {
__sync_fetch_and_add(&g_read_fai, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_server_fai, 1);
return -1;
}
} else {
if (rec_suc) {
__sync_fetch_and_add(&g_read_suc, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_client_suc, 1);
return 0;
} else {
__sync_fetch_and_add(&g_read_fai, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_client_fai, 1);
return -1;
}
}
} 如果读取操作成功，则进行发送操作。server_write方法在底层调用了write_data方法int
write_data(int filedes, int from_server) {
int nbytes;
int total_len_send;
int wait_count = 0;
int index;
int send_suc = 0;
total_len_send = 0;
index = 0;
while (1) {
if (from_server) {
nbytes = send(filedes, get_server_send_ptr(index), get_server_send_len(index), 0);
}
else {
nbytes = send(filedes, get_client_send_ptr(index), get_client_send_len(index), 0);
}
if (nbytes < 0) {
if (is_nonblock(filedes)) {
if (EAGAIN == errno || EWOULDBLOCK == errno || EINTR == errno) {
if (wait_count < WAIT_COUNT_MAX) {
wait_count++;
usleep(wait_count);
continue;
}
}
}
break;
}
else if (nbytes == 0) {
break;
}
else if (nbytes > 0) {
total_len_send += nbytes;
}
if ((from_server && is_server_send_finish(total_len_send))
||(!from_server && is_client_send_finish(total_len_send))){
send_suc = 1;
break;
}
} 其实现和read_data思路一致，也考虑到一次性写不完的情况和同步异步socket问题。写入操作完成后再去统计相关行为 if (from_server) {
if (send_suc) {
__sync_fetch_and_add(&g_write_suc, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_server_suc, 1);
return 0;
} else {
__sync_fetch_and_add(&g_write_fai, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_server_fai, 1);
return -1;
}
} else {
if (send_suc) {
__sync_fetch_and_add(&g_write_suc, 1);
return 0;
} else {
__sync_fetch_and_add(&g_write_fai, 1);
__sync_fetch_and_add(&g_client_fai, 1);
return -1;
}
}
} 最后我们讲下测试程序的实现。为了便于测试，我要求测试程序可以接受至少2个参数，第一个参数是用于标识启动多少个线程发送请求；第二个参数用于指定线程中等待多少毫秒发送一次请求；第三个参数是可选的，标识一共发送多少次请求。这样我们可以通过这些参数控制测试程序的行为#define MAXREQUESTCOUNT 100000
static int g_total = 0;
static int g_max_total = 0;
void* send_data(void* arg) {
int wait_time;
int client_sock;
wait_time = *(int*)arg;
while (__sync_fetch_and_add(&g_total, 1) < g_max_total) {
usleep(wait_time);
client_sock = make_client_socket();
connect_server(client_sock);
request_add(1);
set_block_filedes_timeout(client_sock);
if (0 == client_write(client_sock)) {
client_read(client_sock);
}
close(client_sock);
client_sock = 0;
}
}
int
main(int argc, char* argv[]) {
int thread_count;
int index;
int err;
int wait_time;
pthread_t thread_id;
if (argc < 3) {
fprintf(stderr, "error! example: client 10 50\n");
return 0;
}
err = init_print_thread();
if (err < 0) {
perror("create print thread error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
thread_count = atoi(argv[1]);
wait_time = atoi(argv[2]);
g_max_total = MAXREQUESTCOUNT;
if (argc > 3) {
g_max_total = atoi(argv[3]);
}
for (index = 0; index < thread_count; index++) {
err = pthread_create(&thread_id, NULL, send_data, &wait_time);
if (err != 0) {
perror("can't create send thread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
wait_print_thread();
return 0;
} 线程中，首先通过make_client_socket创建socket并绑定到本地端口上int
make_client_socket() {
int client_sock = -1;
struct sockaddr_in client_addr;
client_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (client_sock < 0) {
perror("create socket error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));
client_addr.sin_family = AF_INET;
client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
client_addr.sin_port = htons(0);
if (bind(client_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)) < 0) {
perror("bind error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
return client_sock;
} 然后通过connect_server连接服务器void
connect_server(int client_sock) {
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
if (inet_aton("127.0.0.1", &server_addr.sin_addr) == 0) {
perror("set server ip error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
server_addr.sin_port = htons(PORT);
if (connect(client_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("client connect server error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
} 最后通过client_write和client_read和服务器通信。这两个函数都是调用上面介绍的write_data和read_data，所以没什么好讲的。int
client_read(int filedes) {
return read_data(filedes, 0);
}
int
client_write(int filedes) {
return write_data(filedes, 0);
} 我们启动一千个线程，发送30万次请求。看看朴素模型的处理能力。
朴素、Select、Poll和Epoll网络编程模型实现和分析——朴素模型
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原文地址：http://blog.csdn.net/breaksoftware/article/details/51597255
