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day38 tcp 并发，linux下的IO模型----IO多路复用

news 来源：原创 2025/6/18 19:08:29

TCP 并发

由于tcp协议只能实现一对一的通信模式。为了实现一对多，有以下的的处理方式

1. 多进程
开销大
效率低

2. 多线程
创建线程需要耗时
3. 线程池
多线程模型创建线程耗时问题，提前创建
4. IO多路复用
在不创建进程和线程的前提下，对多个文件描述符进行同时监测
IO：fd读写，共用一个进程

1.多进程（服务端）

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>int init_tpc_ser(const char *ip , unsigned short port)
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){perror("fail socket");return -1;}struct sockaddr_in ser;ser.sin_family = AF_INET;ser.sin_port = htons(port);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&ser,sizeof(ser));if(ret < 0){perror("fail bind ");return -1;}return sockfd;}void handler(int signo)
{wait(NULL);
}int main(int agrc, char *agrv[])
{signal (17,handler);int sockfd = init_tpc_ser("192.168.0.179",50000);int ret = listen (sockfd,100);char buff[1024] = {0};if(ret < 0){perror("fail listen");return -1;}while(1){int connfd = accept(sockfd,NULL,NULL);if(connfd < 0){perror("fail accept");return -1;}pid_t pid = fork();if(pid > 0){}else if(pid == 0){while(1){memset(buff, 0 ,sizeof(buff));int ret = recv(connfd,buff ,sizeof(buff),0);printf("%s\n",buff);if(ret <= 0){return -1;}strcat(buff,"-----ok");ret = send(connfd, buff,sizeof(buff),0);if(ret < 0){return -1;}   }return 0;}else{printf("fork fail");return -1;}}close(sockfd);return-1;}

2.多线程（服务端）

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>int init_tpc_ser(const char *ip , unsigned short port)
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){perror("fail socket");return -1;}struct sockaddr_in ser;ser.sin_family = AF_INET;ser.sin_port = htons(port);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&ser,sizeof(ser));if(ret < 0){perror("fail bind ");return -1;}return sockfd;}char buff[1024] = {0};
void* task(void *reg)
{int connfd = *(int *)reg;//传过来保存就不会收到其他线程影响while(1){memset(buff, 0 ,sizeof(buff));int ret = recv(connfd,buff ,sizeof(buff),0);printf("%s\n",buff);if(ret == 0){break;}strcat(buff,"-----ok");ret = send(connfd, buff,sizeof(buff),0);if(ret = 0){break;}   }close(connfd);pthread_detach(pthread_self());//设置线程分离属性。主线程无暇回收次线程return 0;
}int main(int agrc, char *agrv[])
{int sockfd = init_tpc_ser("192.168.0.179",50000);int ret = listen (sockfd,100);int connfd = 0;pthread_t tid = 0;if(ret < 0){perror("fail listen");return -1;}while(1){connfd = accept(sockfd,NULL,NULL);if(connfd < 0){perror("fail accept");return -1;}pthread_create(&tid,NULL,task,&connfd); }close(sockfd);return-1;}

3.io多路复用（具体见下）

2.IO模型

Linux下常用的IO模型：

1. 阻塞IO

fgets
read
getchar
fread
fgetc
recv
recvfrom
1. 让多个IO事件以同步方式处理（顺序处理），
2. 多个IO事件之间互相影响
3. CPU占有率低

2. 非阻塞IO

   将IO对应的文件描述符设置成非阻塞方式。O_NONBLOCKfcntl1.非阻塞一般搭配轮询方式同时监测多个IO2.cpu占有率高

#include "head.h"int main(int argc, const char *argv[])
{mkfifo("./fifo", 0664);	char buff[1024] = {0};int fifofd = open("./fifo", O_RDONLY);if (fifofd < 0){perror("fail open fifo");return -1;}//1， 获取文件描述符(终端)原flags特性int flags = fcntl(0, F_GETFL);//2. 给原flags增加非阻塞特性flags = flags | O_NONBLOCK;//3. 给文件描述符设置新flags特性fcntl(0, F_SETFL, flags);while (1){memset(buff, 0, sizeof(buff));fgets(buff, sizeof(buff), stdin);//不会堵塞在这里，内核检测到键盘输入自动运行printf("STDIN : %s\n", buff);memset(buff, 0, sizeof(buff));read(fifofd, buff, sizeof(buff));printf("FIFO : %s\n", buff);}close(fifofd);return 0;
}

3. 信号驱动IO

  SIGIO1.实现异步IO操作，节省CPU开销2.只能针对比较少的IO事件（信号很少）

#include "head.h"char buff[1024] = {0};
void handler (int signo)
{memset(buff, 0, sizeof(buff));fgets(buff, sizeof(buff), stdin);printf("STDIN : %s\n", buff);}
int main(int argc, const char *argv[])
{signal(SIGIO,handler);mkfifo("./fifo", 0664);	int fifofd = open("./fifo", O_RDONLY);if (fifofd < 0){perror("fail open fifo");return -1;}//1， 获取文件描述符原flags特性int flags = fcntl(0, F_GETFL);//2. 给原flag异步flags = flags |O_ASYNC;//3. 给文件描述符设置新flags特性fcntl(0, F_SETFL, flags);//关联信号与当前进程fcntl(0,F_SETOWN,getpid());while (1){memset(buff, 0, sizeof(buff));read(fifofd, buff, sizeof(buff));printf("FIFO : %s\n", buff);}close(fifofd);return 0;
}

4. IO多路复用（IO多路转接）

   在不创建新的进程和线程的前提下， 在一个进程中，同时监测多个IO
1. select1. 文件描述符集合以数组（位图）的方式保存，最多监测1024个文件描述符。2. 文件描述符集合创建在应用层，需要应用层和内核层反复拷贝3. 内核层返回整个文件描述符集合，需要用户层遍历查找到达事件的文件描述符4. 只能工作在水平触发模式（低速模式）
2. poll1. 文件描述符集合以链表的方式保存，监测文件描述符可超过1024。2. 文件描述符集合创建在应用层，需要应用层和内核层反复拷贝3. 内核层返回整个文件描述符集合，需要用户层遍历查找到达事件的文件描述符4. 只能工作在水平触发模式（低速模式）
3. epoll 1. 文件描述符集合以树型结构（红黑树）保存，监测文件描述符可超过1024， 提高了数据的查找速度。2. 文件描述符集合创建在内核层；3. 返回的是到达事件的文件描述符集合，无需遍历查找4. 可以工作在水平触发模式（低速模式），也可以工作在边沿触发模式（高速模式）

1.select

创建文件描述符集合
2. 添加关注的文件描述符到集合
3. 传递给内核，内核开始监测IO事件 select
4. IO事件到达则返回结果–》
2.哪个fd事件到达执行哪个

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
功能：通知内核监测IO事件并返回事件结果
参数：nfds：最大文件描述符+1readfds: 文件描述符读事件集合writefds：文件描述符写事件集合exceptfds：其他timeout ： 超时时间
返回值：成功：返回达到的事件的个数失败：-1设置超时：超时时间到，但没有事件到达：0void FD_CLR(int fd, fd_set *set);int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);void FD_SET(int fd, fd_set *set);void FD_ZERO(fd_set *set);

#include "head.h"int main(int argc, const char *argv[])
{mkfifo("./fifo", 0664);	char buff[1024] = {0};int fifofd = open("./fifo", O_RDONLY);if (fifofd < 0){perror("fail open fifo");return -1;}int maxfd = 0;fd_set rdfds;//创建集合FD_ZERO(&rdfds);//清0//加入集合FD_SET(0,&rdfds);FD_SET(fifofd,&rdfds);maxfd = fifofd >maxfd ?fifofd:maxfd;fd_set rdfdscopy;while(1){rdfdscopy= rdfds;//防止rdfds被修改，//发送位图给内核int cnt = select(maxfd+1,&rdfdscopy,NULL,NULL,NULL);if(cnt < 0){perror("fail select");return -1;}//判断是否事件到达if(FD_ISSET(0,&rdfdscopy)){memset(buff,0,sizeof(buff));fgets(buff,sizeof(buff),stdin);printf("stdin : %s",buff);}if(FD_ISSET(fifofd,&rdfdscopy)){memset(buff,0,sizeof(buff));read(fifofd,buff,sizeof(buff));printf("fifo : %s\n",buff);}}close(fifofd);return 0;
}

select实现并发tcp

#include "head.h"int init_tcp_ser(const char *ip, unsigned short port)
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("fail socket");return -1;}struct sockaddr_in ser;ser.sin_family = AF_INET;ser.sin_port = htons(port);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&ser, sizeof(ser));if (ret < 0){perror("fail bind");return -1;}ret = listen(sockfd, 100);if (ret < 0){perror("fail listen");return -1;}return sockfd;
}	int main(int argc, const char *argv[])
{char buff[1024] = {0};int sockfd = init_tcp_ser("192.168.0.166", 50000);	if (sockfd < 0){return -1;}struct sockaddr_in cli;socklen_t clilen = sizeof(cli);int maxfd = 0;//1、 创建文件描述符集合fd_set rdfds, rdfdstmp;FD_ZERO(&rdfds);//2. 将关注的监听套接字加入到集合FD_SET(sockfd, &rdfds);maxfd = sockfd;while (1){//3. 内核开始检测套接字事件rdfdstmp = rdfds;int cnt = select(maxfd+1, &rdfdstmp, NULL, NULL, NULL);if (cnt < 0){perror("fail select");return -1;}// 是否有监听套接字事件到达if (FD_ISSET(sockfd, &rdfdstmp)){int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli, &clilen);if (connfd < 0){perror("fail accept");return -1;}printf("[%s : %d] get online!\n", inet_ntoa(cli.sin_addr), ntohs(cli.sin_port));FD_SET(connfd, &rdfds);maxfd = maxfd > connfd ? maxfd : connfd;}//循环遍历剩余套接字，是否有通讯套接字事件到达for (int i = sockfd+1; i <= maxfd; i++){if (FD_ISSET(i, &rdfdstmp)){memset(buff, 0, sizeof(buff));ssize_t size = recv(i, buff, sizeof(buff), 0);if (size < 0){perror("fail recv");FD_CLR(i, &rdfds);close(i);continue;}else if (0 == size){FD_CLR(i, &rdfds);close(i);continue;}printf("%s\n", buff);strcat(buff, "-----ok!");size  = send(i, buff, strlen(buff), 0);if (size < 0){perror("fail recv");FD_CLR(i, &rdfds);close(i);continue;				}}}}close(sockfd);return 0;
}

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AI华佗？港中大、深圳大数据研究院提出医疗推理大模型HuatuoGPT-o1

编辑 | 白菜叶 OpenAI o1 的突破凸显了通过增强推理能力来提高自然语言大模型（LLM）的应用潜力。然而，大多数推理研究都集中在数学任务上，而医学等领域尚未得到充分探索。医学领域虽然不同于数学，但鉴于医疗保健的高…...

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openEuler22.03系统使用Kolla-ansible搭建OpenStack

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因为项目一些数据需要树形展示，但是官网组件没有。现在简单封装一个组件在app中使用，可以无线嵌套，展开，收缩，获取子节点数据等。简单效果组件TreeData <template><view class"tree"><te…...

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编程日记 2025/6/2 0:01:38

下载并安装MySQL

在Linux系统上下载并安装数据库（以MySQL为例）的步骤如下： 一、下载MySQL 访问MySQL官网打开浏览器，访问MySQL的官方网站：https://www.mysql.com/。进入下载页面在MySQL官网首页，找到并点击“Downloads…...

编程日记 2025/5/29 15:33:30

【C++入门】详解（中）

目录 💕1.函数的重载 💕2.引用的定义 💕3.引用的一些常见问题 💕4.引用——权限的放大/缩小/平移 💕5. 不存在的空引用 💕6.引用作为函数参数的速度之快（代码体现） &#x1f4…...

编程日记 2025/6/3 8:20:08

计算机视觉算法实战——车道线检测

✨个人主页欢迎您的访问 ✨期待您的三连 ✨ ✨个人主页欢迎您的访问 ✨期待您的三连 ✨ ✨个人主页欢迎您的访问 ✨期待您的三连✨ 车道线检测是计算机视觉领域的一个重要研究方向，尤其在自动驾驶和高级驾驶辅助…...

编程日记 2025/6/3 6:37:45

基于http协议的天气爬虫

该系统将基于目前比较流行的网络爬虫技术， 对网站上的天气数据进行查询分析， 最终使客户能够通过简单的操作， 快速， 准确的获取目标天气数据。主要包括两部分的功能， 第一部分是天气数据查询， 包括时间段数…...

编程日记 2025/6/3 7:23:29

自然语言处理基础：全面概述

自然语言处理基础：全面概述什么是NLP及其重要性、NLP的核心组件、NLU与NLG、NLU与NLG的集成、NLP的挑战以及NLP的未来自然语言处理（NLP）是人工智能（AI）中最引人入胜且具有影响力的领域之一。它驱动着我们日常使用的…...

编程日记 2025/5/27 5:36:45

软件架构考试基础知识 002：进程的状态与其切换

进程状态转换的说明在操作系统中，进程的状态表示其当前的执行情况和资源占用情况。进程状态的转换反映了操作系统如何管理和调度进程。以下是进程状态转换的说明： 1. 三态模型（Three-state Model） 三态模型是最基础的进程状态模…...

编程日记 2025/6/1 0:59:38

【Linux系列】Curl 参数详解与实践应用

💝💝💝欢迎来到我的博客，很高兴能够在这里和您见面！希望您在这里可以感受到一份轻松愉快的氛围，不仅可以获得有趣的内容和知识，也可以畅所欲言、分享您的想法和见解。推荐:kwan 的首页,持续学…...

编程日记 2025/6/2 10:23:20

VsCode对Arduino的开发配置

ps：我的情况是在对esp32进行编译、烧录时，找不到按钮，无法识别Arduino文件，适合已经有ini文件的情况。 1.在vscode中安装拓展 2.打开设置，点击右上角，转到settings.json文件 3.复制以下代码并保存 {"…...

编程日记 2025/5/30 21:15:53