linux 网络模型

linux 网络模型
一、基本概念：
1、多路复用： 一根网线可同时传递多个信号（时分或频分复用）
2、linux内核的作用：管理、调度进程，管理内存，管理外设（文件描述符）、驱动程序、网络（先管理再分发）
3、linux中所有外设都是fd（文件描述符），socket也是一种文件
4、非阻塞IO：机器中只有一个网卡，在多路复用环境下，应用程序需要进行网络IO，这时如果网卡还没准备好，应用程序有2个选择：
   1》等着网卡可用， 如read时网卡上有数据，write时输出缓冲有空间；这时进程会停下来，所以叫阻塞IO
   2》先问一下网卡是否可用，不能用就先处理后面的事情，（非阻塞IO）
5、数据缓存：物理设备转动一下很慢，所以可以在内存中组织一大块数据，在需要时一次性转动设备，之后一次性写出，这样比每次都转动、写出要快。
6、网络缓存：一个socket代表一个网络对端，server会同时处理多个socket，每个socket上有自己的数据；另外，一个OS上多个程序共享一个网卡，这时
  就需要网络缓存。
  1》网卡在内存中的缓冲区（这个和其他块设备是一样的），对于应用程序而言，将报文复制到此缓冲区就完成了写操作
  2》socket内缓存一个报文，用于读、写、处理等操作（复制到socket内就完成了读的操作）
  3》对于应用程序而言， 写到缓冲区就意味着写成功，读到缓存区就意味着读成功（网络双方是异步的关系）

二、select实现原理：
  1、遍历每个fd（socket）调用驱动的poll函数
  2、poll将此进程挂在等待队列，并返回此资源是否可用，
  3、遍历结束时如果没有可用fd，（且未超时、无中断信号）阻塞进程，一直到timeout或者有资源可用
  4、当任何一个fd可用时，唤醒此进程



  while(true)
  {
    select();
    ret = select(maxsock + 1, &fdsr, NULL, NULL, &tv);
  }

三、epoll实现原理
  1、将需要监听的fd放进来
  2、有状态变化或有数据可用时通知应用程序（内核使用回调函数而不是轮询每个fd，这样是空间换时间（设置函数指针是要用空间的））

四、select、epoll区别
  内核在监听状态时的处理方式不同，select是依次轮询每个fd，epoll是每个fd自己在适当的时候回调一下。

五、网络程序基本逻辑

  while(true)
  {
    poll_event();   // 内核检查网络状态变化的事件
    process_event();// 依次处理事件
  }

六、如何选择网络模型？
  1、短连接、开关频繁： 多线程， 长连接时会消耗太多内存（线程的执行栈）
  2、长连接、开关频繁：epoll（有效取event） + 线程队列（有效利用cpu）， 但是这时要维护连接状态（断线？重连？），而且要注意异步时的报文解析