首先解释下socket含义。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。 Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。
下面我列举几个常用的服务端TCP socket实现代码
1、首先是最原始的阻塞模型。这种模型简单易懂，[以下代码基于Windows]：
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这种模型原理是，通过阻塞程序来一直读取socket数据，直到读取数据时才进行处理，否则一直处于阻塞状态。当然以上逻辑完全不可能作为服务器，估摸web体系刚建立时的程序猿都是使用这种架构+多线程实现并发模式。以上代码仅做了解即可，不用深究。
2、然后是比较原始的select模型，特殊场合使用，[以下代码基于Windows]：
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Linux的select代码和Windows的差不多，就不重写一遍了。这种模型需要定义一个fd表，然后一直不停的迭代扫描这个表；当有事件产生时，系统会给fd表置一个标识，程序扫描到标识时根据定义执行不同的操作。这种模型优点是效率高，但缺点也很明显，效率随着链接数增加而直线下降。这种模型用的非常少了，但还有一些链接少但要求实时数据更新的软件还在用。效率在特定场合比WSAAsyncSelect或epoll高，但高的这一点完全可以忽略。
3、接下来是Windows环境稍微先进些的IOCP模型，[以下代码基于Windows]：
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#define _PROGRAM_EXIT system ("pause");WSACleanup ();return 0; DWORD WINAPI ServerWorkerThread (LPVOID CompletionPort) { DWORD dw; LPPER_HANDLE_DATA PerHandleData; LPPER_IO_OPERATION_DATA PerIoData; BOOL bT; while (TRUE) { //等待完成端口上SOCKET的完成 cout << "等待完成端口上SOCKET的完成" << endl; bT = GetQueuedCompletionStatus ((HANDLE) CompletionPort, &dw, (LPDWORD) &PerHandleData, (LPOVERLAPPED *) &PerIoData, INFINITE); //检查是否有错误产生 if (dw == 0 && (PerIoData->OperationType == RECV_POSTED || PerIoData->OperationType == SEND_POSTED)) { //关闭SOCKET cout << PerHandleData->sock << "SOCKET关闭" << endl; closesocket (PerHandleData->sock); free (PerHandleData); free (PerIoData); continue; } //为请求服务 if (PerIoData->OperationType == RECV_POSTED) { //处理 cout << "接收处理" << endl; cout << PerHandleData->sock << "SOCKET :" << PerIoData->Buff << endl; //回应客户端 ZeroMemory (PerIoData->Buff, 24); strcpy (PerIoData->Buff, "OK"); ZeroMemory ((LPVOID) &(PerIoData->Overlapped), sizeof (OVERLAPPED)); PerIoData->DataBuff [0].len = 2; PerIoData->DataBuff [0].buf = PerIoData->Buff; PerIoData->OperationType = SEND_POSTED; WSASend (PerHandleData->sock, PerIoData->DataBuff, 1, &dw, 0, &(PerIoData->Overlapped), NULL); } else /*if(PerIoData->OperationType == SEND_POSTED)*/ { //发送时的处理 cout << "发送处理" << endl; ZeroMemory ((LPVOID) &(PerIoData->Overlapped), sizeof (OVERLAPPED)); ZeroMemory (PerIoData->Buff, 24); PerIoData->DataBuff [0].len = 24; PerIoData->DataBuff [0].buf = PerIoData->Buff; PerIoData->OperationType = RECV_POSTED; DWORD flags = 0; WSARecv (PerHandleData->sock, PerIoData->DataBuff, 1, &dw, &flags, &(PerIoData->Overlapped), NULL); } } } int main (int argc, char* argv []) { cout << "初始环境..." << endl; WSAData wsaData; if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 2), &wsaData) != 0) { cout << "WSAStartup失败" << endl; return 0; } //创建一个IO完成端口 cout << "创建一个IO完成端口" << endl; hCompletionPort = CreateIoCompletionPort (INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0); if (hCompletionPort == INVALID_HANDLE_VALUE) { cout << "创建IO完成端口失败" << endl; _PROGRAM_EXIT } //获取CPU数目 SYSTEM_INFO si; GetSystemInfo (&si); //创建一定数目的工作者线程，本例中以一个处理器一个线程搭配 for (int i = 0; i<(int) si.dwNumberOfProcessors * 2; i++) {//NumberOfProcessors DWORD thread_id; HANDLE hThread = CreateThread (NULL, 0, ServerWorkerThread, (LPVOID) hCompletionPort, 0, &thread_id); cout << "创建工作者线程" << i << endl; CloseHandle (hThread); } //创建监听SOCKET cout << "创建监听SOCKET" << endl; SOCKET sockListen = WSASocket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED); if (sockListen == SOCKET_ERROR) { cout << "WSASocket错误" << endl; _PROGRAM_EXIT } int reuse_addr = 1; if (setsockopt (sockListen, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *) &reuse_addr, sizeof (int)) != 0) { cout << "setsockopt错误" << endl; _PROGRAM_EXIT } struct sockaddr_in addrLocal; addrLocal.sin_family = AF_INET; addrLocal.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY); addrLocal.sin_port = htons (9090); if (bind (sockListen, (struct sockaddr *)&addrLocal, sizeof (sockaddr_in)) != 0) { cout << "bind错误" << endl; _PROGRAM_EXIT } //准备监听 cout << "准备监听" << endl; if (listen (sockListen, 5) != 0) { cout << "listen错误" << endl; _PROGRAM_EXIT } while (true) { //接收用户连接，被和完成端口关联 SOCKET session = WSAAccept (sockListen, NULL, NULL, NULL, 0); LPPER_HANDLE_DATA perHandleData = (LPPER_HANDLE_DATA) malloc (sizeof (PER_HANDLE_DATA)); if (perHandleData == NULL) continue; cout << "socket number " << session << "接入" << endl; perHandleData->sock = session; LPPER_IO_OPERATION_DATA ioperdata = (LPPER_IO_OPERATION_DATA) malloc (sizeof (PER_IO_OPERATION_DATA)); memset (&(ioperdata->Overlapped), 0, sizeof (OVERLAPPED)); (ioperdata->DataBuff [0]).len = 24; (ioperdata->DataBuff [0]).buf = ioperdata->Buff; ioperdata->OperationType = RECV_POSTED; if (ioperdata == NULL) { free (perHandleData); continue; } //关联 cout << "关联SOCKET和完成端口" << endl; if (CreateIoCompletionPort ((HANDLE) session, hCompletionPort, (DWORD) perHandleData, 1) == NULL) { cout << session << "createiocompletionport错误" << endl; free (perHandleData); free (ioperdata); continue; } //投递接收操作 cout << "投递接收操作" << endl; DWORD flags, n_recv; WSARecv (perHandleData->sock, ioperdata->DataBuff, 1, &n_recv, &flags, &(ioperdata->Overlapped), NULL); } _PROGRAM_EXIT } |
这种模型在比较大的链接的情况下比select效率高很多，使用多线程来并发处理访问数据。但它也有几个坑，首先是模型结构比较复杂，基本框架就是上面一堆代码；其次是这种模型通过多线程来并发处理数据，多线程的坑你们都懂得。所以这种模型我也不推荐使用。慢慢来不要急，好的模型都在后面呢。
4、接下来是先进的WSAAsyncSelect模型，[以下代码基于Windows]：
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看起来好像这种模型也不简单，实际上这种模型设计架构非常先进，使用单线程异步模式，通过创建一个窗口，然后使用窗口消息循环来处理网络事件，在单线程处理大量链接的同时还能不用自己管理数据结构。这种模型也有缺点（有人说这是缺点，仁者见仁智者见智）就是，一旦使用这种模型就必须得创建一个窗口。不过对于现在这么大的内存来说，创建一个窗口也不是个什么事。网络上一些不太靠谱的砖家说什么什么TCP数据包可以直接发给窗口之类的，指的就是这种模型。连外行都能说个大概（虽然完全没说到点上2333）由此可见这种模型的知名度。
除此之外，还有一种类似的模型：WSPAsyncSelect，用法和上面差不多，对程序猿来说差异仅仅为函数名不同而已，这儿就不重写一遍了。
5、接下来是epoll模型，[以下代码基于Linux]：
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实际上在讨论epoll模型前应该先说说poll模型，但poll模型只是在select模型架构之上，极大提高select模型（网上说基于Linux的select模型最大并发链接数是1024）的并发链接数，然而这并没什么卵用因为这种模型也是迭代处理结构体消息，意味着poll模型也和select模型一样，链接数越大效率越低。所以，链接数少还能用用select，链接数一多那就epoll，这种模型已经被淘汰所以这儿不贴示例代码了。
然后正式说说epoll模型。这种模型与Windows环境下的WSAAsyncSelect模型相似，基于单线程异步模型，但它有个好处就是连窗口都给省了，消息全部通过while循环进行处理，没有事件就等待，有事件就处理，并且几乎无最大链接数限制，可以说是Linux上面最完美的模型。
6、Boost.asio阻塞模型，[以下代码跨平台]：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> using boost::asio::ip::tcp; int main (int argc, char* argv []) { try { boost::asio::io_service serv; tcp::acceptor acpt (serv, tcp::endpoint (tcp::v4 (), 51423)); while (true) { tcp::socket session (serv); acpt.accept (session); session.write_some ("hello world"); session.close (); } } catch (std::exception& e) { std::cerr << "Exception: " << e.what () << "\n"; } return 0; } |
可能有人问，已经讲了各平台最完美的网络模型了，为啥还在继续？道理很简单嘛，之前的模型都不跨平台。通过编写跨平台代码可以极大减少代码对平台的相关依赖，可以很方便的将代码移植到不同的操作系统。这个可以说是优势也可以说是劣势，因为有人觉得它们开发的代码不需要跨平台，跨平台代码效率也不能达到最佳（跨平台代码本质也是通过调用平台框架模型而实现），里面大部分代码为了解决平台依赖而涉及很多中间转换过程，相比之下写跨平台代码效率比写epoll这类模型效率要低一部分。不过嘛有必要这么纠结嘛？现代计算机CPU频率这么高内存这么大，提升那几毫秒的时间也几乎看不出任何效果。还是那句话，除了在特定场合外，尽量不要写平台相关代码。
下面开始介绍介绍这个模型，哦不，框架。模型也就那样，阻塞模型，不过asio这框架用来开发网络相当方便。上面的阻塞模型代码看到了吧？一大堆不懂啥玩意的代码还都是定式，为啥不能省略之？在此环境下asio诞生了， 它的诞生不仅仅是一场革命，更是方便了广大程序猿2333
另外，asio基于boost，这个库被人们称之为“C++准标准库”，里面很多特性、类，都很可能成为C艹的标准。
7、Boost.asio异步模型，[以下代码跨平台]：
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终于进入正题了，其实我想说的也就这个模型，之前的模型看看就得了O(∩_∩)O2333~。asio的异步网络模型使用了先进的C++11规范，通过lambda表达式实现异步方法调用，感觉用着挺爽的，不用手工管理session，另外对于每个session封装成了一个类，可以自己手工管理结构体属性等，用起来比WSAAsyncSelect、epoll更爽，且代码更加清晰直观，乃服务端模型上上之选。代码逻辑太过简单我都不知道怎么写注释了。
以上服务端模型基于TCP。由于麻烦我这儿就不写UDP了反正这东西也没链接写起来也简单
