IO多路复用、域套接字

news2025/10/31 23:09:52

思维导图

面试题
TCP通信中的三次握手和四次：
客户端像向服务器端发送连接请求
服务器应答连接请求
客户端与服务器简历连接

客户端向服务器发送断开请求
服务器应答断开请求
服务器请求关闭连接
客户端发送确认应答

并行和并发的区别：
并行：把任务在不同的时间点交给处理器进行处理。在同一时间点，任务并不会同时运行。（单核cpu）。
并发：把每一个任务分配给每一个处理器独立完成。在同一时间点，任务一定是同时运行。（多个cpu）。

阻塞IO和非阻塞IO的区别：
阻塞IO会进行等待事件的产生，如果事件没有发生，会阻塞等待，不会执行后续的任务。
非阻塞如果等待的事件没有发生，会立即返回，继续后续的任务。

同步和异步的区别：
同步是表示任务有序的执行，下面的任务要等待上面的任务执行完成后才执行。
异步是多个任务可以并发执行，没有现货顺序。

描述IO多路复用的原理：
将多个阻塞任务的文件描述符，统一放入到一个检测容器中，然后用一个阻塞函数进行管理，如果检测容器中有一个或多个文件描述符对应的事件产生，就会解除阻塞，进而去执行相应的函数。

广播的相关内容：
主机之间是一对多的通信模式，使用UDP实现，广播地址=网络号+全是1的主机号，广播消息不允许通过路由器。发送端类似于UDP的客户端，接收端类似于UDP 的服务器端。

组播的相关内容：
主机之间是一对多，会发送消息给加入同一网络下的所有主机，会占用大量宽带，使用udp实现，广播是D类网络。发送端类似于UDP的客户端，接收端类似于UDP 的服务器端。

在使用套接字通信时，客户端一定不要绑定操作吗：
不一定，在使用报式套接字是需要绑定，因为系统不会自动绑定套接字文件。

目前学习的进程间的通信方式有哪些
信号、信号灯集、有名管道、无名管道、共享内存、套接字、消息队列

线程的同步互斥机制：
互斥：多个线程操作拥有临界资源的临界区的时候，一旦有一个线程正在操作的时候，其他线程都不能运行这段拥有临界资源的临界区，直到第一个线程运行结束， 剩下的其他线程再去抢夺运行权，保护临界资源。
同步：简单的理解成有顺序的互斥。通过互斥的手段，安排好每一个线程的运行顺序。


select实现TCP并发服务器

#include<myhead.h>
#define SER_PORT 8888//端口号
#define SER_IP "192.168.101.115"//ip地址

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int sfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//1、创建套接字
    //AF_INET是网络通信的套接字
    //SOCK_STREAM是TCP通信协议
    //参数3：参数2指定协议后填0
    if(sfd==-1)//判断是否失败
    {
        perror("sfd error");
        return -1;
    }
    //2、绑定端口号和IP地址
    //2.1填充地址信息结构图
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family=AF_INET;//地址族
    sin.sin_port=htons(SER_PORT);//端口号
    sin.sin_addr.s_addr=inet_addr(SER_IP);//ip地址
    //2.2绑定
    if(bind(sfd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))==-1)
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    //套接字设置为被动监听
    if(listen(sfd,128)==-1)
    {
        perror("error");
        return -1;
    }
    //阻塞等待客户端的链接请求
    int newfd=-1;
    struct sockaddr_in cin;//定义结构体变量接受客户端地址信息结构体
    socklen_t addrlen=sizeof(cin);//用于接收客户端结构体的大小
    char buff[128]="";//服务器输入数据内容

    fd_set readfds,tempfds;//定义文件描述符

    FD_ZERO(&readfds);//将集合清空

    //将要被检测的文件描述符放入集合
    FD_SET(0,&readfds);
    FD_SET(sfd,&readfds);

    int maxfd = sfd;  //记录当前容器中的最大文件描述符

    struct sockaddr_in cin_arr[1024];  //存储客户端地址信息结构体的数组

    while(1)
    {
        tempfds=readfds;//备份一份readfds
        int res=select(sfd+1,&tempfds,NULL,NULL,NULL);//阻塞等待集合中的事件产生
        if(res==-1)
        {
            perror("select error");
            return -1;
        }
        else if(res==0)
        {
            printf("time out\n");
            return -1;
        }
        //当程序执行到此，说明集合中有事件产生，此时集合中只剩下本次触发事件的文件描述符

        for(int i=0;i<maxfd;i++)
        {
            //如果不是触发事件的文件描述符直接跳过
            if(!FD_ISSET(i,&tempfds))
            {
                continue;
            }
            //程序执行至此，表示当前i这个文件描述符触发了事件

            //判断是否触发事件
            if(i==sfd)
            {
                if((newfd=accept(sfd,(struct sockaddr*)&cin,&addrlen))==-1)
                {
                    perror("accept error");
                    return -1;
                }
                printf("[%s   %d]:发来请求链接\n",inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port));
                cin_arr[newfd]=cin;//将客户端地址信息结构体放入数组容器中
                FD_SET(newfd,&readfds);//将newfd放入readfds容器中页参与检测

                if(newfd>maxfd)//更新maxfd
                {
                    maxfd=maxfd;
                }
            }


            else if(FD_ISSET(0,&tempfds))//判断0号文件描述符是否触发事件
            {
                fgets(buff,sizeof(buff),stdin); //从终端输入数据
                buff[strlen(buff)-1]=0;
                printf("触发了键盘输入事件:%s\n", buff);

                for(int i=4;i<=maxfd;i++)//将该消息发送给所有客户端
                {
                    send(i,buff,sizeof(buff),0);
                }
                printf("发送成功\n");
            }
            else
            {
                //说明某个客户端发来消息了,遍历所有的客户端，判断是哪个发来的消息
                char rbuf[128]=""; //用于接收客户发发来的数据
                bzero(rbuf,sizeof(rbuf));//将容器清空

                int res=recv(i,rbuf,sizeof(rbuf)-1,0);
                if(res==0)
                {
                    printf("客户已经下线\n");
                    close(i);//关闭跟客户端通信的套接字
                }
                FD_CLR(i,&readfds);//将当前文件描述符移除容器

                for(int k=maxfd;k>=sfd;k--)
                {
                    if(FD_ISSET(k,&readfds))
                    {
                        maxfd=k;
                        break;
                    }
                }
                continue;
            
            printf("[%s  %d]:%s\n",inet_ntoa(cin_arr[i].sin_addr),ntohs(cin_arr[i].sin_port),rbuf);
            strcat(rbuf,"*_*");
            send(i,rbuf,strlen(rbuf),0);
            printf("发送成功\n");
        }
    }

}

close(sfd);
return 0;
}
 

效果图

poll实现TCP客户端（没做出来）
 

#include<myhead.h>
#define SER_PORT 8888
#define SER_IP "192.168.101.115"
#define CLI_PORT 9999
#define CLI_IP "192.168.101.115"

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建用于连接的客户端套接字
    int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(cfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("socket success cfd = %d\n", cfd);    

    //设置端口号快速重用
    int reuse = 1;
    if(setsockopt(cfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) ==-1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("端口号快速重用成功\n");
    //2、绑定端口号和ip地址(非必须)
    //2.1 填充客户端地址信息结构体
    struct sockaddr_in cin;
    cin.sin_family = AF_INET;
    cin.sin_port = htons(CLI_PORT);
    cin.sin_addr.s_addr = inet_addr(CLI_IP);

    //2.2 绑定端口号和IP
    if(bind(cfd, (struct sockaddr*)&cin, sizeof(cin)) == -1)
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");


   //3、连接服务器
    //3.1 填充要连接服务器的地址信息结构体
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family = AF_INET;      //地址族
    sin.sin_port = htons(SER_PORT);   //服务器端口号
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);    //服务器的IP地址

    //3.2 连接服务器
    if(connect(cfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == -1)
    {
        perror("connect error");
        return -1;
        }
    printf("连接成功!\n");

    //使用poll完成0号文件描述符和cfd文件描述符的多路复用
    //11、准备文件描述符容器
    struct pollfd pfds[2];
    pfds[0].fd = 0; //文件描述符
    pfds[0].events = POLLIN;    //检测读事件

    pfds[1].fd = cfd;       //文件描述符
    pfds[1].events = POLLIN;    //检测读事件


    //4、收发数据
    char wbuf[128] = "";
    while(1)
    {

        int res = poll(pfds, 2, -1);        //阻塞检测集合中是否有事件产生
        if(res == -1)
        {
            perror("poll error");
            return -1;
        }else if(res == 0)
        {
            printf("time out\n");
            return -1;
        }
        //程序执行至此，说明检测的文件描述符集合中有事件产生

        //判断是否为0号文件描述符产生事件
        if(pfds[0].revents == POLLIN)
        {
        
            fgets(wbuf, sizeof(wbuf), stdin);    //从终端上获取一个字符串
            wbuf[strlen(wbuf)-1] = '\0';      //将换行换成 '\0'

            //判断输入的字符串值
            if(strcmp(wbuf, "quit") ==0)
            {
                break;
            }


            //将数据发送给服务器
            send(cfd, wbuf, strlen(wbuf), 0);
        }

        //判断释放为cfd文件描述符中产生事件
        if(pfds[1].revents == POLLIN)
        {
            //将字符数组清空
            bzero(wbuf, sizeof(wbuf));
            recv(cfd, wbuf, sizeof(wbuf)-1, 0);
            printf("收到服务器消息为：%s\n", wbuf);
        }
    }
    //5、关闭套接字
    close(cfd);

    return 0;
}
 

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