面试爱问 | 网络编程

• 阻塞、非阻塞、同步、异步的区别？
• IO的五种模型？
• epoll/poll/select 的区别？
• epoll中ET，LT的区别？
• Reactor/Proactor模式是什么？
• 大规模连接上来后，并发模型怎么设计？
• select返回可读，但是使用read一直只能读到0字节，什么情况？
• connect函数长时间阻塞该怎么办？
• socket什么情况下可读？
• UDP通信中调用connect有什么作用？和TCP连接中的connect有什么区别？
• keepalive是什么？如何使用？
• Socket编程中，如果client断开，服务器如何快速知道？
• Socket通信流程是怎样的？
  

阻塞、非阻塞、同步、异步的区别？

阻塞/非阻塞 关注的点是 进程/线程 是否需要等待数据；阻塞代表需要等待数据，非阻塞代表不需要等待数据。

同步/异步 关注的点是 主动/被动 读取数据；同步代表需要主动读取数据，异步代表被动读取数据。

同步有阻塞和非阻塞之分，异步一定是非阻塞的。

举例说明： 假设老实人小王去书店买书，然而书店没有小王想买的书。。。。。。

• 小王一直在书店等着，直到书店有书，这是 同步阻塞。

• 小王隔一段时间就去书店看看有没有书，这是 同步非阻塞。

• 老板在书店有书的时候给小王打电话，让小王过来拿书，这是 信号驱动IO同步非阻塞

• 老板在书店有书的时候直接把书寄到小王家里，这是 异步非阻塞。

此处的小王对应用户进程，书对应数据，买书对应系统调用，书店老板对应内核。

IO的五种模型？

IO的五种模型：

• 阻塞IO
• 非阻塞IO
• IO多路复用
• 信号驱动IO
• 异步IO

讲解五种IO模型的区别，仍然用上一个问题中小王去书店买书的例子说明。

1. 阻塞IO

小王一直在书店等着，直到书店有书，这是 同步阻塞IO。

2. 非阻塞IO

小王隔一段时间就去书店看看有没有书，这是 同步非阻塞IO。

3. 多路复用IO

多路复用IO比较特别，在实际进行read/recv时并不会阻塞，但在select/poll/epoll时会阻塞。 小王来书店买书，但有一排书架，并不知道哪个书架上面有书，老板直接告诉小王哪个书架上面有书，这是多路复用IO。多路IO复用也属于同步非阻塞的一种。

4. 信号驱动IO

老板在书店有书的时候给小王打电话，让小王过来拿书，这是 信号驱动IO，也是同步非阻塞的一种。

5. 异步IO

老板在书店有书的时候直接把书寄到小王家里，这是 异步非阻塞。

以上1~4都属于同步，5属于异步。

epoll/poll/select 的区别？

select，poll，epoll都属于 IO多路复用，在本质上都属于 同步非阻塞IO。 IO多路复用的 特点在于可以同时监听多个描述符，一旦有描述符就绪，就可以进行相应的读写操作。

• select

select虽然可以同时监听多个描述符，但是select有三个比较大的缺点：

1. 每一次调用select，都需要将fd集合从用户态拷贝到内核态，若fd数量很大，将会造成很大的开销；

2. 每一次调用select，都需要在内核轮询遍历所有传递进来的fd集合，若fd数量很大，将会造成很大的开销；

3. select最多只能同时监听1024个描述符，显然不够用。

• poll

poll的内部实现原理和select类似，不过poll没有最大连接数的限制，因为它是基于链表存储的。

• epoll

epoll在select和poll上面进行了改进，解决了上面的三个问题。

1. 针对第一个缺点：epoll先通过epoll_create创建句柄，再使用epoll_ctl将fd集合拷贝进入内核，保证了fd集合只会拷贝一次。

2. 针对第二个缺点：epoll在epoll_ctl的时候将所有的fd集合拷贝进入内核之后，将其放入等待队列，并为每个fd设置一个回调函数，当有fd描述符就绪时，会调用回调函数，将其加入就绪队列链表。epoll_wait 的工作实质上就是主动在就绪链表中查看是否有就绪的fd描述符。这样直接从轮询遍历fd集合的O(N)时间复杂度变为了直接读取就绪队列链表的O(1)时间复杂度。

3. 针对第三个缺点：epoll没有监听描述符数量的上限，具体数目可以通过 cat /proc/sys/fs/file-max 命令查看

总结

• select和poll在每一次调用时都需要将所有的fd集合拷贝进入内核态，并以轮询遍历该fd集合，这两点会造成很大的开销；并且能够同时监听的最大数量为1024。

• epoll在epoll_craete时创建句柄；并在epoll_ctl时将文件描述符拷贝到内核态，再将其加入等待队列，设置相应的回调函数，当fd描述符就绪时，调用回调函数，将该描述符加入就绪链表；epoll_wait的作用就是主动在就绪链表中查看是否有就绪的fd描述符；epoll没有最大监听描述符的限制。

epoll中ET，LT的区别？

• LT(Level Triggered)

LT水平触发是缺省的工作方式，只要缓冲区有数据就会，支持 和 。