C++ 网络编程

一、Reactor 网络编程模型

reactor 是一个事件处理模型。
网络处理：因为用户层并不知道 IO 什么时候就绪，所以将对 IO 的处理转化为对事件的处理。
网络模型构成：
- 非阻塞 IO：操作 IO，如果 IO 未就绪，IO 函数会立刻返回。
- IO 多路复用：检测多路 IO 是否就绪。
工作流程：
- 注册事件：
  - accept：listenfd 注册读事件，如果读事件被触发了，说明 IO 就绪了，有新的客户端跟我们建立连接，那么处理事件的时候就可以直接调用 accept()。
  - connect：服务器作为客户端去连接 MySQL，connectfd 注册写事件，如果写事件被触发了，说明连接建立成功了。
  - read：clientfd 注册读事件，如果读事件被触发了，说明读缓冲区中有数据了（客户端发送数据了），我们再调用 read() 去读缓冲区中读数据。accept 返回 clientfd。
  - write：clientfd 注册写事件，如果写事件被触发了，说明写缓冲区中有空间可以写数据，我们再调用 write() 往写缓冲区中写数据。
  - 被动断开连接：clientfd 注册读 / 写事件，read = 0 可以判断连接已经断开了，write = -1 && errno = EPIPE 也可以判断连接已经断开了。
- 处理事件：事件触发后，说明 IO 就绪了，处理相对应的 IO。
封装流程：
- 事件对象：http_conn 连接、listenfd、不同事件的回调函数。
- 事件控制接口：注册事件接口、注销事件接口。
- 事件循环：不断检测并发就绪的事件。

二、Reactor 和 Proactor 的区别

本质区别：IO 操作不同，reactor 中先检测 IO 是否就绪，然后再操作 IO；proactor 只需要投递请求，所有 IO 操作由内核完成。
reactor 是同步 IO 网络模型。
- 具体 IO 操作通过非阻塞 IO 来完成。
- 具体 IO 是否就绪，由 IO 多路复用来完成。
proactor 是异步 IO 网络模型。
- 具体 IO 检测和 IO 操作都由内核完成。
同步 IO 和 异步 IO 的区别：
- 同步 IO：IO 函数调用后，立刻能获知 IO 操作的结果。
- 异步 IO：异步 IO 函数调用后，不能获知 IO 操作的结果，此时 IO 操作都由内核完成。
阻塞 IO 和 非阻塞 IO 的区别：
- 当 IO 未就绪时，IO 函数是否立刻返回：立刻返回是非阻塞 IO；阻塞等待是阻塞 IO。
- 由 IO 函数的第一个参数，也就是具体的 fd 来决定，默认情况下，fd 是阻塞的，可修改为非阻塞。
IOCP：
- CreateIoCompletionPort：创建一个完成端口。
- 创建 socket、bind、listen，将该 socket 绑定到完成端口上。
- 根据 CPU 核心数创建工作线程，将完成端口传递到工作线程。
  - 工作线程调用 GetQueuedCompletionStatus 等待 IO 完成。
  - 处理业务逻辑（界定数据包）。
- 投递 IO 请求 AcceptEx、RecvEx、SendEx 到完成端口上。

三、连接断开有几种判定方式

服务器主动断开：主动调用 close()。
服务器被动断开：
- 客户端主动调用
  - close()：关闭读端和写端。
  - shutdown()：关闭读端或写端，或都关闭。
- 客户端直接退出。
IO 网络模型：
- read = 0：读端关闭。（recv 第四个参数为 0 的时候和 read 等价）
- write = -1 && errno = EPIPE：写端关闭。

在这里插入图片描述

IO 多路复用模型：
- EPOLLRDHUP：读端关闭。
- EPOLLHUP：读写端都关闭。
reactor 网络模型：
- 非阻塞 IO 可以用 IO 网络模型来判断连接是否断开。
- 也可以通过 IO 多路复用模型来判断连接是否断开。
proactor 网络模型：

四、接收客户端连接有几种方式

前提：服务端已经创建了 socket，且该 socket 绑定在某个地址上（bind），且该 socket 已经监听（listen）。
阻塞的 IO 网络模型：
- 获知连接的唯一文件描述符。
- 获知连接的 IP 地址。
- 以阻塞线程的方式实现接收连接。
```
int clientfd = accept(socket, &addr, sizeof(addr));
```
非阻塞的 IO 网络模型：
- 如果接收到，就跟阻塞的 IO 表现一样。
- 如果没有接收到，clientfd = -1，errno 为 EWOULDBLOCK。
- 尝试一次接收连接。
```
int clientfd = accept(socket, &addr, sizeof(addr));
```
reactor 网络模型：
- 需要把 listenfd 注册它的读事件。
- 如果在事件循环中检测到 listenfd 的读事件，说明连接建立的 IO 已经就绪。
- 此时调用非阻塞 IO accept 函数，将得到连接的 clientfd 和 IP 地址。
- 把接收连接抽象成一个事件。
proactor 网络模型：
- 投递 accept 请求：调用 AcceptEx 函数，传递一个重叠结构。
- 在工作线程中调用 GetQueueCompletionStatus 获取 IO 完成的结果。
- 如果有 IO 完成的事件，通过上面的函数可以获取重叠结构，从而知道具体是什么请求。
- proactor 是异步 IO 处理ÿ