資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：問題任一文件句柄的不成功會阻塞住整個應用。主要解決的前兩個問題通過一個數(shù)組向內核傳遞需要關注的事件消除文件句柄上限，同時使用不同字段分別標注關注事件和發(fā)生事件，來避免重復初始化。問題逐個排查所有文件句柄狀態(tài)效率不高。
C10K問題思維導圖 C10K問題出現(xiàn)前期
大家都知道互聯(lián)網(wǎng)的基礎就是網(wǎng)絡通信，早期的互聯(lián)網(wǎng)可以說是一個小群體的集合。
互聯(lián)網(wǎng)還不夠普及，用戶也不多。一臺服務器同時在線100個用戶估計在當時已經算是大型應用了。所以并不存在什么C10K的難題?；ヂ?lián)網(wǎng)的爆發(fā)期應該是在www網(wǎng)站，瀏覽器，雅虎出現(xiàn)后。最早的互聯(lián)網(wǎng)稱之為Web1.0，互聯(lián)網(wǎng)大部分的使用場景是下載一個Html頁面，用戶在瀏覽器中查看網(wǎng)頁上的信息。這個時期也不存在C10K問題。
Web2.0時代到來后就不同了，一方面是普及率大大提高了，用戶群體幾何倍增長。另一方面是互聯(lián)網(wǎng)不再是單純的瀏覽萬維網(wǎng)網(wǎng)頁，逐漸開始進行交互，而且應用程序的邏輯也變的更復雜，從簡單的表單提交，到即時通信和在線實時互動。
C10K的問題才體現(xiàn)出來了。每一個用戶都必須與服務器保持TCP連接才能進行實時的數(shù)據(jù)交互。
Facebook這樣的網(wǎng)站同一時間的并發(fā)TCP連接可能會過億。
騰訊QQ也是有C10K問題的，只不過他們是用了UDP這種原始的包交換協(xié)議來實現(xiàn)的，繞開了這個難題。當然過程肯定是痛苦的。如果當時有epoll技術，他們肯定會用TCP。后來的手機QQ，微信都采用TCP協(xié)議。C10K問題出現(xiàn)和本質
這時候問題就來了，最初的服務器都是基于進程/線程模型的，新到來一個TCP連接，就需要分配1個進程（或者線程）。
而進程又是操作系統(tǒng)最昂貴的資源，一臺機器無法創(chuàng)建很多進程。
如果是C10K就要創(chuàng)建1萬個進程，那么操作系統(tǒng)是無法承受的。
如果是采用分布式系統(tǒng)，維持1億用戶在線需要10萬臺服務器，成本巨大，也只有Facebook，Google，雅虎才有財力購買如此多的服務器。這就是C10K問題的本質。
實際上當時也有異步模式，如：select/poll模型，這些技術都有一定的缺點，如selelct最大不能超過1024，poll沒有限制，但每次收到數(shù)據(jù)需要遍歷每一個連接查看哪個連接有數(shù)據(jù)請求。C10K解決方案C10K解決方案
解決這一問題，主要思路有兩個：
一個是對于每個連接處理分配一個獨立的進程/線程；
另一個思路是用同一進程/線程來同時處理若干連接。
每個進程/線程處理一個連接這一思路最為直接。但是由于申請進程/線程會占用相當可觀的系統(tǒng)資源，同時對于多進程/線程的管理會對系統(tǒng)造成壓力，因此這種方案不具備良好的可擴展性。
因此，這一思路在服務器資源還沒有富裕到足夠程度的時候，是不可行的；即便資源足夠富裕，效率也不夠高。
問題：資源占用過多，可擴展性差
每個進程/線程同時處理多個連接（IO多路復用） 傳統(tǒng)思路最簡單的方法是循環(huán)挨個處理各個連接，每個連接對應一個 socket，當所有 socket 都有數(shù)據(jù)的時候，這種方法是可行的。
但是當應用讀取某個 socket 的文件數(shù)據(jù)不 ready 的時候，整個應用會阻塞在這里等待該文件句柄，即使別的文件句柄 ready，也無法往下處理。
思路：直接循環(huán)處理多個連接。select問題：任一文件句柄的不成功會阻塞住整個應用。
要解決上面阻塞的問題，思路很簡單，如果我在讀取文件句柄之前，先查下它的狀態(tài)，ready 了就進行處理，不 ready 就不進行處理，這不就解決了這個問題了嘛？
于是有了 select 方案。用一個 fd_set 結構體來告訴內核同時監(jiān)控多個文件句柄，當其中有文件句柄的狀態(tài)發(fā)生指定變化（例如某句柄由不可用變?yōu)榭捎茫┗虺瑫r，則調用返回。之后應用可以使用 FD_ISSET 來逐個查看是哪個文件句柄的狀態(tài)發(fā)生了變化。
這樣做，小規(guī)模的連接問題不大，但當連接數(shù)很多（文件句柄個數(shù)很多）的時候，逐個檢查狀態(tài)就很慢了。
因此，select 往往存在管理的句柄上限（FD_SETSIZE）。同時，在使用上，因為只有一個字段記錄關注和發(fā)生事件，每次調用之前要重新初始化 fd_set 結構體。
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
思路：有連接請求抵達了再檢查處理。poll問題：句柄上限+重復初始化+逐個排查所有文件句柄狀態(tài)效率不高。
poll 主要解決 select 的前兩個問題：通過一個 pollfd 數(shù)組向內核傳遞需要關注的事件消除文件句柄上限，同時使用不同字段分別標注關注事件和發(fā)生事件，來避免重復初始化。
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
思路：設計新的數(shù)據(jù)結構提供使用效率。epoll問題：逐個排查所有文件句柄狀態(tài)效率不高。
既然逐個排查所有文件句柄狀態(tài)效率不高，很自然的，如果調用返回的時候只給應用提供發(fā)生了狀態(tài)變化（很可能是數(shù)據(jù) ready）的文件句柄，進行排查的效率不就高多了么。
epoll 采用了這種設計，適用于大規(guī)模的應用場景。
實驗表明，當文件句柄數(shù)目超過 10 之后，epoll 性能將優(yōu)于 select 和 poll；當文件句柄數(shù)目達到 10K 的時候，epoll 已經超過 select 和 poll 兩個數(shù)量級。
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
思路：只返回狀態(tài)變化的文件句柄。問題：依賴特定平臺（Linux）。
因為Linux是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中使用率最高的操作系統(tǒng)，Epoll就成為C10K killer、高并發(fā)、高性能、異步非阻塞這些技術的代名詞了。
這些操作系統(tǒng)提供的功能就是為了解決C10K問題:
FreeBSD推出了kqueue，
Linux推出了epoll
Windows推出了IOCP，
Solaris推出了/dev/poll。
這些操作系統(tǒng)提供的功能就是為了解決C10K問題。
epoll技術的編程模型就是異步非阻塞回調，也可以叫做Reactor，事件驅動，事件輪循（EventLoop）。Nginx，libevent，node.js這些就是Epoll時代的產物。
select、poll、epoll具體原理詳解，
libevent由于epoll, kqueue, IOCP每個接口都有自己的特點，程序移植非常困難，于是需要對這些接口進行封裝，以讓它們易于使用和移植，其中l(wèi)ibevent庫就是其中之一。
跨平臺，封裝底層平臺的調用，提供統(tǒng)一的 API，但底層在不同平臺上自動選擇合適的調用。
按照libevent的官方網(wǎng)站，libevent庫提供了以下功能：
當一個文件描述符的特定事件（如可讀，可寫或出錯）發(fā)生了，或一個定時事件發(fā)生了，libevent就會自動執(zhí)行用戶指定的回調函數(shù)，來處理事件。
目前，libevent已支持以下接口/dev/poll, kqueue, event ports, select, poll 和 epoll。
Libevent的內部事件機制完全是基于所使用的接口的。因此libevent非常容易移植，也使它的擴展性非常容易。
目前，libevent已在以下操作系統(tǒng)中編譯通過：Linux，BSD，Mac OS X，Solaris和Windows。
使用libevent庫進行開發(fā)非常簡單，也很容易在各種unix平臺上移植。
文章版權歸作者所有，未經允許請勿轉載,若此文章存在違規(guī)行為，您可以聯(lián)系管理員刪除。
轉載請注明本文地址：http://systransis.cn/yun/72525.html
摘要：對端，通過增加內存修改最大文件描述符個數(shù)等參數(shù)，單機最大并發(fā)連接數(shù)超過萬甚至上百萬是沒問題的，國外公司在產品環(huán)境中已做到萬并發(fā) [TOC] 前言 曾幾何時我們還在尋求網(wǎng)絡編程中C10K問題的解決方案，但是現(xiàn)在從硬件和操作系統(tǒng)支持來看單臺服務器支持上萬并發(fā)連接已經沒有多少挑戰(zhàn)性了。 我們先假設單臺服務器最多只能支持萬級并發(fā)連接，其實對絕大多數(shù)應用來說已經遠遠足夠了，但是對于一些擁有很大用...
摘要：如需了解更多物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡編程知識請點擊物聯(lián)網(wǎng)云端開發(fā)武器庫物聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)編程之網(wǎng)絡編程中的線程模型值得說明的是，具體選擇線程還是進程，更多是與平臺及編程語言相關。 如需了解更多物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡編程知識請點擊：物聯(lián)網(wǎng)云端開發(fā)武器庫 物聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)編程之網(wǎng)絡編程中的線程模型 值得說明的是，具體選擇線程還是進程，更多是與平臺及編程語言相關。例如 C 語言使用線程和進程都可以(例如 Nginx 使用進程...
摘要：缺點每個連接需要獨立的進程線程單獨處理，當并發(fā)請求量大時為了維護程序，內存線程切換開銷較大，這種模型在實際生產中很少使用。而在系統(tǒng)下，才引入，目前并不完善，因此在下實現(xiàn)高并發(fā)網(wǎng)絡編程時都是以復用模型模式為主。 思維導圖 showImg(https://segmentfault.com/img/bVbkrNz?w=1766&h=994); 互聯(lián)網(wǎng)服務端處理網(wǎng)絡請求的原理 首先看看一個典型...
摘要：一閱前熱身為了更加形象的說明同步異步阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。等奶茶做好了，店員喊一聲小明，奶茶好了，然后小明去取奶茶。將響應結果發(fā)給相應的連接請求處理完成因為基于，所以每個可以處理無數(shù)個連接請求。如此，就輕松的處理了高并發(fā)。 一、閱前熱身 為了更加形象的說明同步異步、阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。 1、同步與異步 ①同步與異步的理解 同步與異步的重點在消息通知的方式上...
摘要：一閱前熱身為了更加形象的說明同步異步阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。等奶茶做好了，店員喊一聲小明，奶茶好了，然后小明去取奶茶。將響應結果發(fā)給相應的連接請求處理完成因為基于，所以每個可以處理無數(shù)個連接請求。如此，就輕松的處理了高并發(fā)。 一、閱前熱身 為了更加形象的說明同步異步、阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。 1、同步與異步 ①同步與異步的理解 同步與異步的重點在消息通知的方式上...
閱讀 1839·2021-11-11 16:55
閱讀 761·2019-08-30 15:53
閱讀 3600·2019-08-30 15:45
閱讀 748·2019-08-30 14:10
閱讀 3277·2019-08-30 12:46
閱讀 2134·2019-08-29 13:15
閱讀 2035·2019-08-26 13:48
閱讀 943·2019-08-26 12:23
