淺析tcp中read阻塞

       最近學習route組件，了解了些關於tcp通信中I/O復用的知識。比如：select，poll，epoll。目前系統主要是用select。本來以為select是個好東西，解決了單進程單線程的server可以連接多個客戶端的問題。后來，同事跟我說read函數是阻塞的，那么連接建立后，server會阻塞在read處，其他連接就沒法正常工作了。然后這個問題就一直困擾着。想起了之前在知乎上有個問題是：怎么設計tcp連接？有個點贊很多的是建多線程，一個線程一個連接。但是，也有不少人批判這個設計，說這樣太費資源，指出I/O多路復用中使用類似於select在一個線程中可以實現連接多個客戶端。當時也是沒想明白，而且公司route組件（老版本）的設計是一個線程一個連接，apache也是一個進程一個連接，壞處就是連接數量很少，畢竟進程切換是耗cpu的。后來就查閱資料，然后通過代碼測試，read的阻塞可以不會干擾其他連接的，一個server連N客戶端跟連一個客戶端一個麻溜溜的。測試代碼如下： 

 

    for (;;) {
        memset(szBuf, 0, sizeof(szBuf));
        FD_ZERO(&fset);
        FD_SET(fd, &fset);
        tv.tv_sec = 5;
        tv.tv_usec = 0;

        for (int i = 0; i < BACKLOG; i++) {
            if (fd_A[i] != 0)
                FD_SET(fd_A[i], &fset);
        }

        ret = select(maxfd+1, &fset, NULL, NULL, &tv);

        if (ret < 0) {
            printf("select調用發生錯誤\n");
            break;
        }
        else if (ret == 0) {
            printf("select timeout\n");
            continue;
        }
        else {
            printf("select normal\n");
        }

        for (int i = 0; i < BACKLOG; i++) {
            if (fd_A[i] && FD_ISSET(fd_A[i], &fset)) {
                printf("recv before\n");
                if ((ret = recv(fd_A[i], szBuf, sizeof(szBuf), 0)) == 0) {
                    close(fd_A[i]);
                    FD_CLR(fd_A[i], &fset);
                    fd_A[i] = 0;
                    conn_amount--;
                }
                else {
                    printf("fd_A[%d]:%s", i, szBuf);
                }
            }
        }

        if (FD_ISSET(fd, &fset)) {
            newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
            if (newfd <= 0) {
                printf("accept出錯\n");
                continue;
            }
            else
                printf("accept normal\n");
。。。

 

 

 

           當客戶端connect連接上的時候，會輸出"select normal"  "accept normal"，沒有走到read/recv這塊；如果5秒內客戶端沒其他操作，server就會在select處超時(select的超時時間設置的是5秒)。接着客戶端調用send，然后代碼會走到select->read這塊，並沒有進去accept。因為在調用accept，recv/read之前我用了FD_ISSET來判斷。

          fd_set是一組文件描述符(fd)的集合，它用一位來表示一個fd。至於fd有多大，操作系統定義了常量FD_SETSIZE。在很久 以前是32，現在一般是1024。select函數用於檢查fd_set集合中是否有可讀的，同時也會更新fd_set集合。FD_ISSET用於測試指定的文件描述符是否在該集合中。假設現在客戶端1是成功連接的，如果客戶端2發起連接，那么select后客戶端1對應fd使用FD_ISSET后返回值是false的，那么就不去調用recv/read函數。如果客戶端1發送數據過來，select檢測到后，使用FD_ISSET判斷連接1返回true，可以用recv/read不會阻塞；使用FD_ISSET判斷連接2的返回是false的，不去調用recv/read函數。

同時，客戶端在send的時候一次發2k數據，在server接收一次1k的，第一次沒取完，select會再次檢測到該fd可讀，再收一次，正好2k，select才不會檢測到該fd可讀。這個例子是一個簡單的非阻塞（NIO）的例子，難點就是對於半包問題要處理好。很多時候我們接收到的數據要完整了才行進行decode。