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【网络】代理服务器收尾及高级IO

news 来源：原创 2025/7/19 16:00:46

全是通俗易懂的讲解，如果你本节之前的知识都掌握清楚，那就速速来看我的笔记吧~

自己写自己的八股！让未来的自己看懂！（全文手敲，受益良多）

本文主要带你了解什么是高级IO，以及常见的多路复用接口。具体代码使用在下一篇文章

续上文收尾：

我们要访问目标服务器，一定会经过运营商。报文内容都会经过运营商，所以运营商可以对这些报文做分析，对非法的请求（访问外网）做拦截。有那么一种服务器，在特殊地区，但是可以访问外网，我们可以通过访问这个服务器，进而访问外网，规避运营商的检测。

常规情况下，http默认携带的是非http的其他数据。HTTP 隧道技术是一种通过 HTTP 协议来传输非 HTTP 数据的方法，它允许在 HTTP 连接上封装其他协议（如 TCP、UDP 等）的数据，从而突破网络限制或绕过防火墙的某些规则，实现特定应用的通信。

NAT和代理服务器

路由器往往都具备 NAT 设备的功能, 通过 NAT 设备进行中转, 完成子网设备和其他子

网设备的通信过程.

代理服务器看起来和 NAT 设备有一点像. 客户端向代理服务器发送请求, 代理服务器将

请求转发给真正要请求的服务器; 服务器返回结果后, 代理服务器又把结果回传给客户端.

那么 NAT 和代理服务器的区别有哪些呢?

从应用上讲, NAT 设备是网络基础设备之一, 解决的是 IP 不足的问题. 代理服务器则是更贴近具体应用, 比如通过代理服务器进行翻墙, 另外像迅游这样的加速器,也是使用代理服务器.
从底层实现上讲, NAT 是工作在网络层, 直接对 IP 地址进行替换. 代理服务器往往工作在应用层.
从使用范围上讲, NAT 一般在局域网的出口部署, 代理服务器可以在局域网做,也可以在广域网做, 也可以跨网.
从部署位置上看, NAT 一般集成在防火墙, 路由器等硬件设备上, 代理服务器则是一个软件程序, 需要部署在服务器上.

代理服务器是一种应用比较广的技术.

• 翻墙: 广域网中的代理.

• 负载均衡: 局域网中的代理.

高级IO

IO：输入Input输出Output。我们以读写为例：如果我们read，但是接受缓冲区没有数据，就会阻塞地等，write也一样。

应用层read&&write的时候，本质就是把数据从应用层给OS——本质就是拷贝函数
IO=等待+拷贝。在等read时接受缓冲区有没有数据，write时发送缓冲区有没有空余位置。所以要进行拷贝，必须判断条件（读写事件）成立。
什么叫做高效IO呢？
单位时间内，IO过程中，等的比重越小，IO效率越高。几乎所有提高IO效率的策略，本质上就是让等的比重越小。

五种IO模型

阻塞式IO（read，write就是这种）
非阻塞式IO，非阻塞轮询
信号驱动式IO
多路复用，多路转接
异步IO

前4种IO称为同步IO

阻塞式IO和非阻塞IO有什么区别？

答：IO=等待+拷贝。等的方式不同而已，非阻塞IO可以在等的时候（非阻塞轮询）做其他事情。IO上效率没区别。

同步IO和异步IO有什么区别？

答：二者本质是有没有参与IO，只要参与等或拷贝，就参与了IO。同步参与了IO，异步只是发起IO，没有参与IO，拿起结果就行。

同步IO和线程同步有关系吗？

答：没有关系。同步IO是IO上的，线程同步是2个线程谁先谁后。

阻塞IO：

非阻塞IO：

信号驱动IO：

多路转接IO：

异步IO：

非阻塞IO

fcntl

一个文件描述符, 默认都是阻塞 IO.

函数原型如下.

#include <unistd.h>#include <fcntl.h>int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

传入的 cmd 的值不同, 后面追加的参数也不相同.

fcntl 函数有 5 种功能:

• 复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.

• 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD 或 F_SETFD).

• 获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL 或 F_SETFL).

• 获得/设置异步 I/O 所有权(cmd=F_GETOWN或 F_SETOWN).

• 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK 或 F_SETLKW).

我们此处只是用第三种功能, 获取/设置文件状态标记, 就可以将一个文件描述符设置为非阻塞.

实现函数 SetNoBlock

基于 fcntl, 我们实现一个 SetNoBlock 函数, 将文件描述符设置为非阻塞.

void SetNoBlock(int fd) 
{int fl = fcntl(fd, F_GETFL);if (fl < 0) {perror("fcntl");return;}fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);}

• 使用 F_GETFL 将当前的文件描述符的属性取出来(这是一个位图).

• 然后再使用 F_SETFL 将文件描述符设置回去. 设置回去的同时, 加上一个O_NONBLOCK 参数.

阻塞式正常读：非阻塞：

一旦我们设置为非阻塞，如果底层fd数据没有就绪，recv/read/write/send，返回值会以出错的形式返回。A.真的出错了，B.底层没有就绪。通过errno区分！！！

多路转接——select

select只负责等，一次等待多个fd。

返回值：大于0：有n个fd就绪了，等于0：超时，没有错误，但是没有fd就绪，小于0：等待出错了。

nfds：n个fd里面最大的fd+1。

timeout是输入输出型参数：

fd_set：内核提供的数据类型，它是位图。

Fd_set *readfds 是输入输出型参数，

输入时：用户告诉内核，我给你一个或者多个fd，你要帮我关心fd上面的读事件，如果就绪了，要告诉我。

输出时：内核告诉用户，你让我关心的多个fd中，有哪些已经就位了，你快去读吧。

比特位的位置，表示文件描述符的编号，比特位的内容表示是否需要内核关心，上面的读事件已经就绪了。

结论：fd_set是一张位图，让用户，内核之间传递fd是否就绪的信息的.注定了，使用select的时候，一定有大量的位图操作。

代码:

数据获取上来了，不可以直接读取。目前代码是单进程，建立连接的时候，不一定发消息了，所以read可能会阻塞住，必须要让select处理，将新连接交给select。

Select缺点

等待的fd是有上线的，因为位图有上线
输入输出型参数比较多，数据拷贝的频率比较高
输入输出型参数比较多，每次都要对关心的fd进行事件重置
使用第三方数组管理用户的fd，用户层需要多次遍历。内核中检测fd事件就绪，也要遍历

为了解决这些缺点，我们有另一个多路转接的方案

Poll

poll:只负责等待，

将输入输出事件进行了分离！！

Poll也有在用户层，内核方面的遍历效率问题。为了解决我们有epoll

本文主要是概念，篇幅不多，下篇文章才是重头戏！

下一章我将详细介绍，select，poll，epoll的使用~期待你的关注👉 【A charmer】