3.多线程 （1）多线程共享虚拟地址空间，其中栈空间和.text（代码段）被每个线程瓜分（不共享），其他都是共享的资源。线程id、error变量、线程特有数据等也不共享。 （2） //创建一个子线程int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);//终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程void pthread_exit(void *retval);//获取当前的线程的线程IDpthread_t pthread_self(void);//比较两个线程ID是否相等int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);//和一个已经终止的线程进行连接（回收线程）int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);//分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统int pthread_detach(pthread_t thread);//取消线程（让线程终止）int pthread_cancel(pthread_t thread); （3）线程同步/线程安全：原因：相较于进程需要通过各种IPC来共享信息进行通信，线程可以很方便的使用全局变量来共享信息。【注】临界区是指访问某一共享资源的代码片段，并且这段代码的执行应为原子操作，不会被打断。一次仅允许一个线程使用的共享资源。 概念：当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作，而其他线程则处于等待状态。 线程同步的实现一般有下面5种：互斥量，读写锁，条件变量，自旋锁，屏障。 //初始化互斥量int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);//释放互斥量的资源int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);    //加锁，阻塞的，如果有一个线程加锁了，那么其他的线程只能阻塞等待int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);    //尝试加锁，如果加锁失败，不会阻塞，会直接返回。int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);//解锁       - int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); （4）死锁：忘记释放锁；多次加锁；多线程多锁，抢占锁资源。 产生死锁的四个必要条件：互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。不剥夺条件： 进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。存在一个进程等待序列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2所占有的某一资源，P2等待P3所占有的某一资源，……，而Pn等待P1所占有的的某一资源，形成一个进程循环等待环。 解决死锁的四个方式：鸵鸟算法(直接忽略该问题)。检测死锁并且恢复（检测与解除策略）。仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁（避免策略）。通过破除死锁四个必要条件之一，来防止死锁产生（预防策略） （5）生产者与消费者模型：条件变量： //初始化一个条件变量int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);//释放一个条件变量int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);//等待，调用了该函数，线程会阻塞。int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);//等待多长时间，调用了这个函数，线程会阻塞，直到指定的时间结束。int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);//唤醒一个或者多个等待的线程int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//唤醒所有的等待的线程int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); 信号量：互斥锁+条件变量 //初始化信号量int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);//释放资源int sem_destroy(sem_t *sem);//对信号量加锁，调用一次对信号量的值-1，如果值为0，就阻塞int sem_wait(sem_t *sem);//对信号量解锁，调用一次对信号量的值+1int sem_post(sem_t *sem); （6）读写锁：读多写少时使用读写锁，提高效率。 有线程在读，其他线程也可读，不能写；有线程在写，其他线程不能读，不能写；写是独占的，优先级高。 4.网络编程 （1）网卡功能：数据的封装与解封装；链路管理；数据编码与译码。 （2）MAC地址：48位（6个字节）。IP地址：32位（4个字节）。 （3）特殊地址： 当前主机：0.0.0.0当前子网的广播地址：255.255.255.255回路测试：127.0.0.1~127.255.255.255 （4）子网掩码：将IP地址分为网络地址和主机地址两部分。【注】网络号：IP与子网掩码&主机号：子网掩码取反与IP& 子网数：首先根据第一个字节判断是哪个类：<=127:A——255.0.0.0<=191:B——255.255.0.0<223:C——255.255.255.0看子网掩码比默认的多几个1，就是2的几次方个子网数；主机数：后面的0有几个，就是2的几次方主机数。 （5）端口：网络通信中应用程序对外的一个接口，2个字节。 周知端口：0~1023注册端口：1024~49151动态端口：49152~65535 （6）网络模型；TCP/IP协议族；UDP、TCP、IP、以太网帧、ARP的报文头部结构。 （7）上层使用下层提供的服务，通过封装实现。从下往上进行解析：分用。 （8）socket套接字：一套通信的接口。socket地址——结构体。 （9）字节序：大端（网络字节序）：整数的高位字节在内存的低地址处。小端：整数的高位字节在内存的高地址处。 （10）TCP：可靠、面向连接、字节流、传输层。三次握手目的：为了让双方都知道可以互相通信。TCP的状态转换。 （11）服务端的端口复用：防止服务器重启时之前绑定的端口还未释放；程序突然退出而系统没有释放端口。 （12）通信并发：多进程/多线程解决。 一个父进程，多个子进程；父进程负责等待，并接收客户端连接；子进程完成通信，每接收一个客户端连接，就创建一个子进程用于通信。 缺点：耗费资源。 （13）I/O多路复用技术：使程序能同时监听多个文件描述符，提高程序性能。分为阻塞（BIO）和非阻塞（NIO）。select、poll、epoll。 具体参考这篇答应我，这次搞懂 I/O 多路复用！ epoll的工作模式：LT水平触发、ET边缘触发（减少了epoll事件被重复触发的次数）。 5.补充(阻塞/非阻塞、同步/异步、HTTP、服务器编程、有限状态机、正则、压力测试等) （1）阻塞/非阻塞、同步/异步（网络I/O）：【注】磁盘IO（I：从磁盘读入内存；O：从内存写入磁盘）。网络IO。 在处理 IO 的时候，阻塞和非阻塞都是同步 IO，只有使用了特殊的 API 才是异步 IO。 一个典型的网络IO接口调用，分为两个阶段，分别是 “数据就绪” 和 “数据读写”，数据就绪阶段分为阻塞和非阻塞，表现得结果就是，阻塞当前线程或是直接返回。数据读写阶段分为同步和异步。 同步表示A向B请求调用一个网络IO接口时（或者调用某个业务逻辑API接口时），数据的读写都是 由请求方A自己来完成的（不管是阻塞还是非阻塞）——效率低，编程简单，消耗用户时间。异步表示A向B请求调用一个网络IO接口时 （或者调用某个业务逻辑API接口时），向B传入请求的事件(fd)以及事件发生时通知的方式(sigio)，A就可以处理其它逻辑了，当B监听到事件处理完成后，会用事先约定好的通知方式，通知A处理结果——效率高，编程复杂，不消耗用户时间。（2）Unix/Linux的五种IO模型： 1、阻塞 blocking：等待数据（中间不能做其他事）；拷贝到用户区。2、非阻塞 non-blocking（NIO）：等待数据（中间能做其他事）；拷贝到用户区；返回-1带上EAGAIN；线程不会挂起，系统调用次数多，影响性能。3、IO复用（IO multiplexing）：一个进程检测多个IO操作；select、poll、epoll。4、信号驱动（signal-driven）：内核在第一个阶段是异步，在第二个阶段是同步。5、异步： ===========================================================================（3）HTTP协议： 1.客户端连接到Web服务器；2.发送HTTP请求；3.服务器接受请求并返回HTTP响应；4.释放TCP连接；5.客户端浏览器解析HTML内容。 （4）HTTP请求报文和响应报文格式。 （5）HTTP请求方法： GET：显示请求。POST：提交数据。HEAD：请求资源。PUT：上传资源。 （6）HTTP状态码： 1xx：请求已被接收，正在处理2xx：请求接收成功3xx：重定向4xx：请求错误5xx：服务器错误 【注】200 OK； 404 Not Found；403 Forbidden； 500 Internal Server Error。 =========================================================================== （7）服务器编程的基本框架：| 模块 | 功能 ||--|--|| I/O 处理单元 |处理客户连接，读写网络数据/接收发送数据||逻辑单元  | 业务进程或线程/解析数据|| 网络存储单元 | 数据库、文件或缓存 || 请求队列 | 各单元之间的通信方式 | （8）两种高效的事件处理模式：Reactor 和 Proactor ，同步 I/O 模型通常用于实现 Reactor 模式，异步 I/O 模型通常用于实现 Proactor 模式。 Reactor和Proactor模式的主要区别就是 真正的读取和写入操作是由谁来完成的。Reactor来了事件操作系统通知应用进程，让应用进程来处理；Proactor来了事件操作系统来处理，处理完再通知应用进程。 Reactor：（实现简单）主线程（I/O处理单元）只负责监听fd是否有事件发生，有就通知工作线程（逻辑单元），将socket事件（可读可写）放入请求队列，交给工作线程处理。除此之外主线程不做其他工作。Proactor：（性能更高）将所有I/O操作都交给主线程和内核来处理（进行读写），工作线程仅仅负责业务逻辑（解析HTTP请求，在封装成响应数据发回去）。 工作流程：1、Reactor：（同步I/O）主线程往 epoll 内核事件表中注册（epoll_ctl） socket 上的读就绪事件；主线程调用 epoll_wait 等待 socket 上有数据可读；当 socket 上有数据可读时， epoll_wait 通知主线程。主线程则将 socket 可读事件放入请求队列；睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒，它从 socket 读取数据，并处理客户请求，然后往epoll内核事件表中注册（epoll_ctl）该 socket 上的写就绪事件；当主线程调用 epoll_wait 等待 socket 可写；当 socket 可写时，epoll_wait 通知主线程。主线程将 socket 可写事件放入请求队列；睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒，它往 socket 上写入服务器处理客户请求的结果。 2、Proactor：（异步I/O 模型）（同步I/O模型）见Linux高并发服务器开发 【注】服务器处理三类事件：I/O事件、信号事件、定时事件。 （9）线程池：由服务器预先创建的一组子线程；线程池中的线程数量应该和 CPU 数量差不多；线程池中的所有子线程都运行着相同的代码。 实质：1、空间换时间，浪费服务器的硬件资源，换取运行效率。2、池是一组资源的集合，这组资源在服务器启动之初就被完全创建好并初始化，这称为静态资源。3、当服务器进入正式运行阶段，开始处理客户请求的时候，如果它需要相关的资源，可以直接从池中 获取，无需动态分配。4、当服务器处理完一个客户连接后，可以把相关的资源放回池中，无需执行系统调用释放资源。 实现线程池的步骤：（队列）1.设置一个生产者消费者队列，作为临界资源；2.初始化几个线程，并让其运行起来，加锁去队列里取任务运行；3.当任务队列为空时，所有线程阻塞；4.当生产者队列来了一个任务后，先对队列加锁，把任务挂到队列上，然后使用条件变量去通知阻塞中的一个线程来处理。 =========================================================================== （10）有限状态机：有的应用层协议头部包含数据包类型字段，每种类型可以映射为逻辑单元的一种执行状态，服务器可以根据它来编写相应的处理逻辑。是逻辑单元内部的一种高效编程方法。可使用枚举+switch语句==>解析头还是解析体。 （11）正则： （12）异步日志：开启一个子线程，从队列里读，开始写日志。同步日志：在主线程里写日志。（要等待，效率慢，浪费性能） （13）EPOLLONESHOT事件：即使可以使用 ET 模式，一个 socket 上的某个事件还是可能被触发多次。这在并发程序中就会引起一个问题。比如一个线程在读取完某个 socket 上的数据后开始处理这些数据，而在数据的处理过程中该socket 上又有新数据可读（ EPOLLIN 再次被触发），此时另外一个线程被唤醒来读取这些新的数据。于是就出现了两个线程同时操作一个 socket 的局面。一个 socket 连接在任一时刻都只被一个线程处理，可以使用 epoll 的 EPOLLONESHOT 事件实现。 对于注册了 EPOLLONESHOT 事件的文件描述符，操作系统最多触发其上注册的一个可读、可写或者异常事件，且只触发一次，除非我们使用 epoll_ctl 函数重置该文件描述符上注册的 EPOLLONESHOT 事件。这样，当一个线程在处理某个 socket 时，其他线程是不可能有机会操作该 socket 的。但反过来思考，注册了 EPOLLONESHOT 事件的 socket 一旦被某个线程处理完毕， 该线程就应该立即重置这个socket 上的 EPOLLONESHOT 事件，以确保这个 socket 下一次可读时，其 EPOLLIN 事件能被触发，进而让其他工作线程有机会继续处理这个 socket 。 （14）服务器的压力测试：展示服务器的两项内容： 每秒钟响应请求数和每秒钟传输数据量。基本原理：Webbench 首先 fork 出多个子进程，每个子进程都循环做 web 访问测试。子进程把访问的结果通过pipe 告诉父进程，父进程做最终的结果统计。 webbench -c 1000 -t 30 http://192.168.160.128:10000/index.html     参数：        -c 表示客户端数         -t 表示时间 源码地址（学习更新中） webserver 参考： 【操作系统】进程的切换与控制·到底有啥关系？[项目] Linux高并发服务器答应我，这次搞懂 I/O 多路复用！Linux高并发服务器开发