1，socket
網(wǎng)絡(luò)上的兩個程序通過一個雙向的通信連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換吨悍，這個連接的一端稱為一個socket百匆，用于描述IP地址和端口。
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain：協(xié)議域设江。常用的有AF_INET、AF_INET6攘轩、AF_LOCAL叉存、AF_ROUTE等。協(xié)議族決定了socket的地址類型度帮，在通信中必須采用對應(yīng)的地址歼捏，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。
type：指定Socket類型瞳秽。常用的socket類型有SOCK_STREAM瓣履、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW寂诱、SOCK_PACKET拂苹、SOCK_SEQPACKET等安聘。流式Socket（SOCK_STREAM）是一種面向連接的Socket痰洒，針對于面向連接的TCP服務(wù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)報式Socket（SOCK_DGRAM）是一種無連接的Socket浴韭，對應(yīng)于無連接的UDP服務(wù)應(yīng)用丘喻。
protocol：指定協(xié)議。常用協(xié)議有IPPROTO_TCP念颈、IPPROTO_UDP泉粉、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC等榴芳，分別對應(yīng)TCP傳輸協(xié)議嗡靡、UDP傳輸協(xié)議、STCP傳輸協(xié)議窟感、TIPC傳輸協(xié)議讨彼。
注意：type和protocol不可以隨意組合，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合柿祈。當(dāng)?shù)谌齻€參數(shù)為0時哈误，會自動選擇第二個參數(shù)類型對應(yīng)的默認協(xié)議
int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);
socket：是一個套接字描述符。
address：是一個sockaddr結(jié)構(gòu)指針躏嚎，該結(jié)構(gòu)中包含了要結(jié)合的地址和端口號蜜自。
address_len：確定address長度。
int accept( int fd, struct socketaddr* addr, socklen_t* len);
fd：套接字描述符卢佣。
addr：返回連接著的地址
len：接收返回地址的緩沖區(qū)長度
注意：accept的第一個參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字重荠，是服務(wù)器開始調(diào)用socket()函數(shù)生成的，稱為監(jiān)聽socket描述字虚茶；而accept函數(shù)返回的是已連接的socket描述字歪架。一個服務(wù)器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個監(jiān)聽socket描述字，它在該服務(wù)器的生命周期內(nèi)一直存在瞻凤。內(nèi)核為每個由服務(wù)器進程接受的客戶連接創(chuàng)建了一個已連接socket描述字骡送，當(dāng)服務(wù)器完成了對某個客戶的服務(wù)，相應(yīng)的已連接socket描述字就被關(guān)閉
int recv(SOCKET socket, char FAR* buf, int len, int flags);
socket：一個標(biāo)識已連接套接口的描述字待笑。
buf：用于接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)鸣皂。
len：緩沖區(qū)長度。
flags：指定調(diào)用方式。取值：MSG_PEEK 查看當(dāng)前數(shù)據(jù)寞缝，數(shù)據(jù)將被復(fù)制到緩沖區(qū)中癌压，但并不從輸入隊列中刪除；MSG_OOB 處理帶外數(shù)據(jù)荆陆。
ssize_t recvfrom(int sockfd, void buf, int len, unsigned int flags, struct socketaddr* from, socket_t* fromlen);
sockfd：標(biāo)識一個已連接套接口的描述字滩届。
buf：用于接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。
len：緩沖區(qū)長度被啼。
flags：調(diào)用操作方式帜消。是以下一個或者多個標(biāo)志的組合體，可通過or操作連在一起：
（1）MSG_DONTWAIT：操作不會被阻塞浓体；
（2）MSG_ERRQUEUE： 指示應(yīng)該從套接字的錯誤隊列上接收錯誤值泡挺，依據(jù)不同的協(xié)議，錯誤值以某種輔佐性消息的方式傳遞進來命浴，使用者應(yīng)該提供足夠大的緩沖區(qū)娄猫。導(dǎo)致錯誤的原封包通過msg_iovec作為一般的數(shù)據(jù)來傳遞。導(dǎo)致錯誤的數(shù)據(jù)報原目標(biāo)地址作為msg_name被提供生闲。錯誤以sock_extended_err結(jié)構(gòu)形態(tài)被使用媳溺。
（3）MSG_PEEK：指示數(shù)據(jù)接收后，在接收隊列中保留原數(shù)據(jù)碍讯，不將其刪除悬蔽，隨后的讀操作還可以接收相同的數(shù)據(jù)。
（4）MSG_TRUNC：返回封包的實際長度冲茸，即使它比所提供的緩沖區(qū)更長屯阀， 只對packet套接字有效。
（5）MSG_WAITALL：要求阻塞操作轴术，直到請求得到完整的滿足难衰。然而，如果捕捉到信號逗栽，錯誤或者連接斷開發(fā)生盖袭，或者下次被接收的數(shù)據(jù)類型不同，仍會返回少于請求量的數(shù)據(jù)彼宠。
（6）MSG_EOR：指示記錄的結(jié)束鳄虱，返回的數(shù)據(jù)完成一個記錄。
（7）MSG_TRUNC：指明數(shù)據(jù)報尾部數(shù)據(jù)已被丟棄凭峡，因為它比所提供的緩沖區(qū)需要更多的空間
（8）MSG_CTRUNC：指明由于緩沖區(qū)空間不足拙已，一些控制數(shù)據(jù)已被丟棄。
（9）MSG_OOB：指示接收到out-of-band數(shù)據(jù)(即需要優(yōu)先處理的數(shù)據(jù))摧冀。
（10）MSG_ERRQUEUE：指示除了來自套接字錯誤隊列的錯誤外倍踪，沒有接收到其它數(shù)據(jù)系宫。
int sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int size, int flags, const struct sockaddr FAR* to, int tolen);
2，socketpair
socketpair創(chuàng)建了一對無名的套接字描述符（只能在AF_UNIX域中使用）建车，存儲于一個二元數(shù)組,例如sv[2] .每一個描述符既可以讀也可以寫扩借。在同一個進程中也可以進行通信，向sv[0]中寫入缤至，就可以從sv[1]中讀瘸弊铩（只能從sv[1]中讀取）领斥，也可以在sv[1]中寫入嫉到，然后從sv[0]中讀取戒突；但是屯碴，若沒有在0端寫入描睦，而從1端讀取膊存，則1端的讀取操作會阻塞，即使在1端寫入忱叭，也不能從1讀取隔崎，仍然阻塞；
int socketpair(int d, int type, int protocol, int sv[2]);
第1個參數(shù)d韵丑，表示協(xié)議族爵卒，只能為AF_LOCAL或者AF_UNIX
第2個參數(shù)type，表示類型撵彻，只能為0
第3個參數(shù)protocol钓株，表示協(xié)議，可以是SOCK_STREAM或者SOCK_DGRAM陌僵。用SOCK_STREAM建立的套接字對是管道流轴合，與一般的管道相區(qū)別的是，套接字對建立的通道是雙向的碗短，即每一端都可以進行讀寫受葛。
參數(shù)sv，用于保存建立的套接字對
3偎谁，IO多路復(fù)用
I/O復(fù)用模型會用到select总滩、poll、epoll函數(shù)巡雨，這幾個函數(shù)也會使進程阻塞闰渔，但是和阻塞I/O所不同的的，這兩個函數(shù)可以同時阻塞多個I/O操作铐望。而且可以同時對多個讀操作冈涧，多個寫操作的I/O函數(shù)進行檢測向挖，直到有數(shù)據(jù)可讀或可寫時，才真正調(diào)用I/O操作函數(shù)炕舵。
異步IO：異步IO不是順序執(zhí)行何之。用戶進程進行aio_read系統(tǒng)調(diào)用之后，無論內(nèi)核數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好咽筋，都會直接返回給用戶進程溶推，然后用戶態(tài)進程可以去做別的事情。等到socket數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了奸攻，內(nèi)核直接復(fù)制數(shù)據(jù)給進程蒜危，然后從內(nèi)核向進程發(fā)送通知。IO兩個階段睹耐，進程都是非阻塞的辐赞。
用戶進程發(fā)起aio_read操作之后，立刻就可以開始去做其它的事硝训。而另一方面响委，從kernel的角度，當(dāng)它收到一個asynchronous read之后窖梁，首先它會立刻返回赘风，所以不會對用戶進程產(chǎn)生任何block。然后纵刘，kernel會等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成邀窃，然后將數(shù)據(jù)拷貝到用戶內(nèi)存，當(dāng)這一切都完成之后假哎，kernel會給用戶進程發(fā)送一個signal或執(zhí)行一個基于線程的回調(diào)函數(shù)來完成這次 IO 處理過程瞬捕，告訴它read操作完成了Linux提供了AIO庫函數(shù)實現(xiàn)異步，但是用的很少舵抹。目前有很多開源的異步IO庫肪虎，例如libevent、libev掏父、libuv笋轨。
Select:
select 函數(shù)監(jiān)視的文件描述符分3類，分別是writefds赊淑、readfds爵政、和exceptfds。調(diào)用后select函數(shù)會阻塞陶缺，直到有描述符就緒（有數(shù)據(jù)可讀钾挟、可寫、或者有except）饱岸，或者超時（timeout指定等待時間掺出，如果立即返回設(shè)為null即可）徽千，函數(shù)返回。當(dāng)select函數(shù)返回后汤锨，可以通過遍歷fdset双抽，來找到就緒的描述符。
缺點：
1闲礼、 單個進程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制牍汹，即能監(jiān)聽端口的大小有限。 一般來說這個數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大柬泽，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看慎菲。32位機默認是1024個
2、 對socket進行掃描時是線性掃描锨并，即采用輪詢的方法露该，效率較低
當(dāng)套接字比較多的時候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成調(diào)度,不管哪個Socket是活躍的,都遍歷一遍第煮。這會浪費很多CPU時間解幼。如果能給套接字注冊某個回調(diào)函數(shù)，當(dāng)他們活躍時空盼，自動完成相關(guān)操作书幕，那就避免了輪詢新荤，這正是epoll與kqueue做的
3揽趾、需要維護一個用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時復(fù)制開銷大
poll：
poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別苛骨，將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間篱瞎，然后查詢每個fd對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備就緒則在設(shè)備等待隊列中加入一項并繼續(xù)遍歷痒芝，如果遍歷完所有fd后沒有發(fā)現(xiàn)就緒設(shè)備俐筋，則掛起當(dāng)前進程，直到設(shè)備就緒或者主動超時严衬，被喚醒后它又要再次遍歷fd澄者。這個過程經(jīng)歷了多次無謂的遍歷。
它沒有最大連接數(shù)的限制请琳，原因是它是基于鏈表來存儲的粱挡，但是同樣有一個缺點：
1、大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間俄精，而不管這樣的復(fù)制是不是有意義询筏。
2、poll還有一個特點是“水平觸發(fā)”竖慧，如果報告了fd后嫌套，沒有被處理逆屡，那么下次poll時會再次報告該fd。
epoll:
epoll支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)踱讨，最大的特點在于邊緣觸發(fā)魏蔗，它只告訴進程哪些fd剛剛變?yōu)榫途w態(tài)，并且只會通知一次痹筛。還有一個特點是沫勿，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊fd味混，一旦該fd就緒产雹，內(nèi)核就會采用類似callback的回調(diào)機制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知
epoll的優(yōu)點：
1翁锡、沒有最大并發(fā)連接的限制蔓挖，能打開的FD的上限遠大于1024（1G的內(nèi)存上能監(jiān)聽約10萬個端口）；
2馆衔、效率提升瘟判，不是輪詢的方式，不會隨著FD數(shù)目的增加效率下降角溃。只有活躍可用的FD才會調(diào)用callback函數(shù)拷获；
即Epoll最大的優(yōu)點就在于它只管你“活躍”的連接，而跟連接總數(shù)無關(guān)减细，因此在實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中匆瓜，Epoll的效率就會遠遠高于select和poll。
3未蝌、 內(nèi)存拷貝驮吱，利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞；即epoll使用mmap減少復(fù)制開銷萧吠。
4左冬，libevent
libevent就是一個基于事件通知機制的庫，支持/dev/poll纸型、kqueue拇砰、event ports、select狰腌、poll和epoll事件機制除破，也因此它是一個跨操作系統(tǒng)的庫
為了實際處理每個請求，libevent 庫提供一種事件機制癌别，它作為底層網(wǎng)絡(luò)后端的包裝器皂岔。事件系統(tǒng)讓為連接添加處理函數(shù)變得非常簡便，同時降低了底層 I/O 復(fù)雜性展姐。這是 libevent 系統(tǒng)的核心躁垛。
默認情況下是單線程的剖毯，每個線程有且只有一個event_base，對應(yīng)一個struct event_base結(jié)構(gòu)體（以及附于其上的事件管理器）教馆，用來schedule托管給它的一系列event逊谋，可以和操作系統(tǒng)的進程管理類比，當(dāng)然土铺，要更簡單一點胶滋。當(dāng)一個事件發(fā)生后，event_base會在合適的時間（不一定是立即）去調(diào)用綁定在這個事件上的函數(shù)（傳入一些預(yù)定義的參數(shù)悲敷，以及在綁定時指定的一個參數(shù)）究恤，直到這個函數(shù)執(zhí)行完，再返回schedule其他事件后德。
struct event_base *base = event_base_new();
event_base內(nèi)部有一個循環(huán)部宿，循環(huán)阻塞在epoll/kqueue等系統(tǒng)調(diào)用上，直到有一個/一些事件發(fā)生瓢湃，然后去處理這些事件理张。當(dāng)然，這些事件要被綁定在這個event_base上绵患。
每個事件對應(yīng)一個struct event雾叭，可以是監(jiān)聽一個fd或者POSIX信號量之類。struct event使用event_new來創(chuàng)建和綁定落蝙，使用event_add來啟用：
struct event listen_event;
listen_event = event_new(base, listener, EV_READ|EV_PERSIST, callback_func, (void)base);
event_add(listen_event, NULL);
然后需要啟動event_base的循環(huán)织狐，這樣才能開始處理發(fā)生的事件。循環(huán)的啟動使用event_base_dispatch掘殴，循環(huán)將一直持續(xù)赚瘦，直到不再有需要關(guān)注的事件，或者是遇到event_loopbreak()/event_loopexit()函數(shù)
event_base_dispatch(base);
typedef void(* event_callback_fn)(evutil_socket_t sockfd, short event_type, void *arg)
對于一個服務(wù)器而言奏寨，上面的流程大概是這樣組合的：
1. listener = socket()，bind()鹰服，listen()病瞳，設(shè)置nonblocking
2. 創(chuàng)建一個event_base
3. 創(chuàng)建一個event，將該socket托管給event_base悲酷，指定要監(jiān)聽的事件類型套菜，并綁定上相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。對于listener socket來說设易，只需要監(jiān)聽EV_READ|EV_PERSIST
4. 啟用該事件
5. 進入事件循環(huán)
6. (異步) 當(dāng)有client發(fā)起請求的時候逗柴，調(diào)用該回調(diào)函數(shù)，進行處理顿肺。
