Linux高性能网络编程十谈

一、引言

Linux操作系统因其稳定性和高性能，在服务器领域得到了广泛的应用。在网络编程方面，Linux提供了丰盈的工具和库，让开发高性能的网络应用成为或许。本文将围绕Linux高性能网络编程，探讨十个关键点。

二、选择合适的网络编程模型

在网络编程中，常见的模型有阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用和异步IO。不同的模型适用于不同的场景，选择合适的模型对于减成本时间程序的性能至关重要。

1. 阻塞IO：当进程对某个IO操作发出请求后，它会一直等待，直到操作完成。这种模型单纯易用，但快速较低。

2. 非阻塞IO：进程在请求IO操作后，不会阻塞等待，而是立即返回。如果操作未完成，进程会再次请求。这种模型可以减成本时间快速，但需要更多的代码处理。

3. IO多路复用：允许单个进程同时处理多个IO流。这种模型适用于高并发场景，如TCP服务端。

4. 异步IO：允许进程在发送IO请求后继续执行其他任务。这种模型可以减成本时间并发处理能力，但实现复杂化。

三、使用epoll实现IO多路复用

epoll是Linux提供的一种高性能IO多路复用机制。下面是一个使用epoll的单纯示例：

int main() {
    int fd = epoll_create(10);
    struct epoll_event events[10];
    int i;
    // 添加文件描述符到epoll
    epoll_ctl(fd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
    // 循环等待事件出现
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(fd, events, 10, -1);
        for (i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].data.fd == 0) {
                // 处理可读事件
            }
        }
    }
    return 0;
}
    

四、使用select和poll实现IO多路复用

select和poll也是Linux提供的IO多路复用机制，与epoll相比，它们的性能较低，但实现单纯。

int main() {
    fd_set read_fds, write_fds, except_fds;
    int max_fd;
    struct timeval timeout;
    // 初始化文件描述符集合
    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_ZERO(&write_fds);
    FD_ZERO(&except_fds);
    // 添加文件描述符到集合
    FD_SET(0, &read_fds);
    max_fd = 0;
    if (0 > max_fd) max_fd = 0;
    // 设置超时时间
    timeout.tv_sec = 5;
    timeout.tv_usec = 0;
    // 等待事件出现
    int n = select(max_fd + 1, &read_fds, &write_fds, &except_fds, &timeout);
    if (n == -1) {
        // 不正确处理
    } else if (n == 0) {
        // 超时处理
    } else {
        // 处理事件
    }
    return 0;
}
    

五、使用epoll实现高并发TCP服务器

下面是一个使用epoll实现的高并发TCP服务器示例：

int main() {
    int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    listen(listen_fd, 10);
    int epoll_fd = epoll_create(1);
    struct epoll_event event;
    event.data.fd = listen_fd;
    event.events = EPOLLIN;
    epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event);
    struct epoll_event events[1024];
    int n;
    while (1) {
        n = epoll_wait(epoll_fd, events, 1024, -1);
        for (int i = 
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