Różnice

Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.

--- sk2:sockets_concurrency [2024/11/04 22:09]
jkonczak [epoll]
+++ sk2:sockets_concurrency [2024/11/12 11:52] (aktualna)
jkonczak
@@ Linia 6: / Linia 6: @@
 Do obsługi wielu źródeł zdarzeń stworzono dedykowane metody, można też używać typowych metod pisania aplikacji współbieżnych. Zwolennicy SE nazwą to "wzorcami projektowymi". Przegląd typowych metod tworzenia aplikacji sieciowych:
   * Iteracyjnie – kiedy współbieżność jest zbędna.
-  * Pętla zdarzeń (event loop, [[https://en.wikipedia.org/wiki/Event_loop|[1]]], [[https://web.archive.org/web/20190730174916/https://pl.wikipedia.org/wiki/Programowanie_sterowane_zdarzeniami|[2]]]) – programista wpierw przygotowuje kod (funkcje) obsługi możliwych zdarzeń, następnie w pętli czeka na zdarzenie i wywołuje kod powiązany ze zdarzeniem. Aplikacja może być jedno- lub wielowątkowa, muszą być dostępne funkcje czekające na zdarzenie – dla I/O pod Linuksem to ''select'', ''poll'' i ''epoll''. Praktycznie wszystkie programy z GUI wykorzystują pętlę zdarzeń przynajmniej do obsługi GUI.
+  * Pętla zdarzeń (event loop, [[https://en.wikipedia.org/wiki/Event_loop|[1]]], [[https://web.archive.org/web/20190730174916/https://pl.wikipedia.org/wiki/Programowanie_sterowane_zdarzeniami|[2]]]) – programista wpierw przygotowuje kod (funkcje) obsługi możliwych zdarzeń, następnie w pętli czeka na zdarzenie i wywołuje kod powiązany ze zdarzeniem. Aplikacja może być jedno- lub wielowątkowa, muszą być dostępne funkcje czekające na zdarzenie – dla I/O pod Linuksem to ''select'', ''poll'' i ''epoll''. \\ Praktycznie wszystkie programy z GUI wykorzystują pętlę zdarzeń przynajmniej do obsługi GUI.
   * Aplikacja wielowątkowa – każde źródło zdarzeń – np. gniazdo – jest obsługiwane w osobnym wątku.
 ====== Wiele wątków ======
 [[sk2:cpp11_threads|Wątki w C++]]
-//Zadanie 1.// Napisz własną wersję programu ''netcat'' wspierającą tylko klienta TCP – program, który nawiąże połączenie TCP pod wskazany adres, następnie dane przychodzące na standardowe wejście będzie wysyłać przez to połączenie, a dane które przyszły z sieci wypisze na standardowe wyjście.\\ (Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_client_template.cpp|przykładowego kodu}})
+~~Zadanie.#~~ Napisz własną wersję programu ''netcat'' wspierającą tylko klienta
+TCP – program, który nawiąże połączenie TCP pod wskazany adres, następnie dane
+przychodzące na standardowe wejście będzie wysyłać przez to połączenie, a
+równocześnie dane przychodzące z sieci będzie wypisywać na standardowe wyjście.
+\\
+(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_client_template.cpp|przykładowego kodu klienta}})
-//Zadanie 2.// Czat – napisz serwer, który każdą otrzymaną wiadomość przekaże wszystkim połączonym klientom. \\
+~~Zadanie.#~~ Czat – napisz serwer, który każdą otrzymaną wiadomość przekaże
-(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_server_template.cpp|przykładowego kodu}})
+wszystkim połączonym klientom.
+\\
+(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_server_template.cpp|przykładowego kodu serwera}})
 ====== Zdarzenia ======
@@ Linia 22: / Linia 30: @@
 System Linux zawiera 3 podstawowe funkcje pozwalające na czekanie na przychodzące zdarzenia na deskryptorach plików:
   * ''select'' – "klasyczna" funkcja, ma kilka dziwnych ograniczeń. Dostaje zbiór deskryptorów, oczekuje na zdarzenie, modyfikuje przekazany zbiór deskryptorów zostawiając tylko te na których można wykonać read/write/lub na których wystąpił wyjątek. (POSIX)
-  * ''poll'' – zbudowana podobnie jak ''select'', ale m.inn. nie ma ograniczenia na numery monitorowanych deskryptorów((Patrz [[https://man7.org/linux/man-pages/man2/select.2.html|man 2 select]].)), można użyć ponownie struktury opisującej deskryptory etc. (POSIX)
+  * ''poll'' – zbudowana podobnie jak ''select'', ale m. inn. nie ma ograniczenia na numery monitorowanych deskryptorów((Patrz [[https://man7.org/linux/man-pages/man2/select.2.html|man 2 select]].)), można użyć ponownie struktury opisującej deskryptory etc. (POSIX)
-  * ''epoll'' – specyficzna dla Linuksa funkcja. Inny pomysł: program informuje jądro systemu na które deskryptory chce czekać, potem wywołuje funkcję czekającą na zdarzenie i dostaje deskryptory które są gotowe do pracy.
+  * ''epoll'' – specyficzna dla Linuksa funkcja. Inny pomysł: program informuje jądro systemu na które deskryptory chce czekać, potem wywołuje funkcję czekającą na zdarzenie i dostaje informacje które zarzenia wystąpiły.
 Dłuższe porównanie: http://www.ulduzsoft.com/2014/01/select-poll-epoll-practical-difference-for-system-architects/
@@ Linia 31: / Linia 39: @@
 Aby stworzyć program korzystający z funkcji ''poll'', należy:<html><div style="margin-top:-1.4em"></div></html>
-  - dodać plik nagłówkowy ''poll.h''
   - przygotować tablicę struktur ''pollfd'' i wypełnić:
     * ''.fd'' – deskryptor pliku do monitorowania,
@@ Linia 41: / Linia 48: @@
   - w pętli wywoływać funkcję ''poll(…)''. \\ <small>ostatni argument funkcji ''poll'' to maksymalny czas oczekiwania; aby funkcja czekała bez limitu, należy podać tam dowolną ujemną wartość</small>
   - sprawdzać który deskryptor jest gotowy przeglądając pola ''.revents''
+Funkcja ''poll'', struktura ''pollfd'' i stałe ''POLL…''  są w pliku nagłówkowym ''#include <poll.h>''
 <html>
@@ Linia 46: / Linia 55: @@
 <span title="Tablica struktur 'pollfd' opisująca na których plikach i na co czekać" style="background-color:#fb02">pollfd pfds<span class="br0">[</span>COUNT<span class="br0">]</span><span class="br0">{</span><span class="br0">}</span><span class="sy4">;</span></span>                                          <span style="color:grey">─┐</span>
 <span title="poll() może monitorować dowolne pliki, np. standardowe wejście" style="background-color:#f002">pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">fd</span> <span class="sy1">=</span> STDIN_FILENO<span class="sy4">;</span></span>   pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">2</span><span class="br0">]</span><span title="'fd' wskazuje na którm pliku czekać na zdarzena, a 'events' określa na które zdarzenia na wskazanym pliku" style="background-color:#0f02">.<span class="me1">fd</span> <span class="sy1">=</span></span> cliSock1<span class="sy4">;</span>             <span style="color:grey">│</span>
-<span title="poll() może monitorować dowolne pliki, np. standardowe wejście" style="background-color:#f002">pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span> POLLIN<span class="sy4">;</span></span>     pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">2</span><span class="br0">]</span><span title="'fd' wskazuje na którm pliku czekać na zdarzena, a 'events' określa na które zdarzenia na wskazanym pliku" style="background-color:#0f02">.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span></span> POLLIN<span class="sy4">;</span>           <span style="color:grey">├─ (2)</span>
+<span title="poll() może monitorować dowolne pliki, np. standardowe wejście" style="background-color:#f002">pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span> POLLIN<span class="sy4">;</span></span>     pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">2</span><span class="br0">]</span><span title="'fd' wskazuje na którm pliku czekać na zdarzena, a 'events' określa na które zdarzenia na wskazanym pliku" style="background-color:#0f02">.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span></span> POLLIN<span class="sy4">;</span>           <span style="color:grey">├─ (1)</span>
 <span title="Na gnieździe nasłuchującym POLLIN oznacza możliwość wykonania accept() bez czekania" style="background-color:#00f2">pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">1</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">fd</span> <span class="sy1">=</span> serverSock<span class="sy4">;</span></span>     pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">3</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">fd</span> <span class="sy1">=</span> cliSock2<span class="sy4">;</span>             <span style="color:grey">│</span>
 <span title="Na gnieździe nasłuchującym POLLIN oznacza możliwość wykonania accept() bez czekania" style="background-color:#00f2">pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">1</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span> POLLIN<span class="sy4">;</span></span>     pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">3</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">events</span> <span class="sy1">=</span> <span title="Jeśli zostanie podane POLLIN, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'read' (w buforze są dane lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#0ff4">POLLIN</span><span class="sy3">|</span><span title="Jeśli zostanie podane POLLOUT, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'write' (tzn. da się wysłać przynajmniej jeden bajt lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#ff04">POLLOUT</span><span class="sy4">;</span>  <span style="color:grey">─┘</span>
@@ Linia 54: / Linia 63: @@
     <span class="kw4">int</span> ile_gotowych <span class="sy1">=</span> poll<span class="br0">(</span><span title="Tablica struktur 'pollfd' opisująca na których plikach i na co czekać" style="background-color:#fb02">pfds</span>, <span title="Wskazuje ile struktur pod wskaźnikiem 'pfds' ma odczytać funkcja 'poll'" style="background-color:#f082">liczbaStruktur</span>, <span title="Limit czasu oczekiwania na pierwsze zdarzenie:
 nieujemna wartość: maksymalny czas czekania w milisekundach,
-ujemna wartość: czekanie bez limitu czasowego" style="background-color:#0002"><span class="sy2">-</span><span class="nu0">1</span></span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>         <span style="color:grey">═╾─ (3)</span>
+ujemna wartość: czekanie bez limitu czasowego" style="background-color:#0002"><span class="sy2">-</span><span class="nu0">1</span></span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>         <span style="color:grey">═╾─ (2)</span>
     <span title="poll() może monitorować dowolne pliki, np. standardowe wejście" style="background-color:#f002"><span class="kw1">if</span><span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">revents</span> <span class="sy3">&amp;</span> POLLIN<span class="br0">)</span> readingFromStdin<span class="br0">(</span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span></span>           <span style="color:grey">─┐</span>
     <span class="kw1">if</span><span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span><span class="nu0">1</span><span class="br0">]</span><span title="poll() wypełnia pole .revents, wpisując tam identyfikatory wszystkich zdarzeń które wystąpiły na pliku" style="background-color:#0f42">.<span class="me1">revents</span> <span class="sy3">&amp;</span></span> POLLIN<span class="br0">)</span> acceptingNewClient<span class="br0">(</span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>          <span style="color:grey">│</span>
     <span class="kw1">for</span><span class="br0">(</span><span class="kw4">int</span> i <span class="sy1">=</span> <span class="nu0">2</span><span class="sy4">;</span> i <span class="sy1">&lt;</span> liczbaStruktur<span class="sy4">;</span> <span class="sy2">++</span>i<span class="br0">)</span><span class="br0">{</span>                    <span style="color:grey">│</span>
-        <span title="Jeśli zostanie podane POLLIN, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'read' (w buforze są dane lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#0ff4"><span class="kw1">if</span><span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span>i<span class="br0">]</span>.<span class="me1">revents</span> <span class="sy3">&amp;</span> POLLIN<span class="br0">)</span></span>                            <span style="color:grey">├─ (4)</span>
+        <span title="Jeśli zostanie podane POLLIN, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'read' (w buforze są dane lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#0ff4"><span class="kw1">if</span><span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span>i<span class="br0">]</span>.<span class="me1">revents</span> <span class="sy3">&amp;</span> POLLIN<span class="br0">)</span></span>                            <span style="color:grey">├─ (3)</span>
             <span title="Jeśli zostanie podane POLLIN, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'read' (w buforze są dane lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#0ff4">readFromClient<span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span>i<span class="br0">]</span>.<span class="me1">fd</span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span></span>                         <span style="color:grey">│</span>
         <span title="Jeśli zostanie podane POLLOUT, to 'poll()' zakończy się kiedy tylko będzie dało się bez czekania wykonać 'write' (tzn. da się wysłać przynajmniej jeden bajt lub wystąpił błąd na gnieździe)" style="background-color:#ff04"><span class="kw1">if</span><span class="br0">(</span>pfds<span class="br0">[</span>i<span class="br0">]</span>.<span class="me1">revents</span> <span class="sy3">&amp;</span> POLLOUT<span class="br0">)</span></span>                           <span style="color:grey">│</span>
@@ Linia 68: / Linia 77: @@
 </html>
-//Zadanie 3.// Powtórz Zadanie 1, ale tym razem jako jednowątkowy program wykorzystujący ''poll''.
+~~Zadanie.#~~ Powtórz Zadanie 1, ale tym razem jako jednowątkowy program wykorzystujący ''poll''.
+\\
+(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_client_template.cpp|przykładowego kodu klienta}})
 ===== epoll =====
@@ Linia 76: / Linia 88: @@
   - Funkcja czekająca na zdarzenia – ''epoll_wait'' – przyjmuje jako argumenty tylko deskryptor utworzony przez ''epoll_create'', tablicę zdarzeń do wypełnienia i czas oczekiwania (-1 = nieskończoność). \\
   - ''epoll_wait'' nie przekazuje numerów gotowych deskryptorów – przekazuje tylko rodzaj zdarzenia i powiązane z nim wcześniej dane.
-Plik nagłówkowy: ''#include <sys/epoll.h>''
+Funkcje ''epoll_…'', struktura ''epoll_event'' i stałe ''EPOLL…'' są w pliku nagłówkowym ''#include <sys/epoll.h>''
 <html>
@@ Linia 99: / Linia 111: @@
   <span title="'epoll_ctl' zarządza listą zdarzeń które monitoruje wskazany plik epoll:
 z flagą EPOLL_CTL_ADD dodaje nowy plik,
-z flagą EPOLL_CTL_DEL przestaje monitorować wskzany plik,
+z flagą EPOLL_CTL_DEL przestaje monitorować wskazany plik,
 z flagą EPOLL_CTL_MOD zmienia listę zdarzeń i powiązane dane dla już monitorowanego pliku" style="background-color:#f0f2">epoll_ctl</span><span class="br0">(</span>epollDescr, <span title="'epoll_ctl' zarządza listą zdarzeń które monitoruje wskazany plik epoll:
 z flagą EPOLL_CTL_ADD dodaje nowy plik,
-z flagą EPOLL_CTL_DEL przestaje monitorować wskzany plik,
+z flagą EPOLL_CTL_DEL przestaje monitorować wskazany plik,
 z flagą EPOLL_CTL_MOD zmienia listę zdarzeń i powiązane dane dla już monitorowanego pliku" style="background-color:#f0f2">EPOLL_CTL_ADD</span>, STDIN_FILENO, <span class="sy3">&amp;</span>ee<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>           │
   ee<span class="br0">[</span><span class="nu0">0</span><span class="br0">]</span>.<span class="me1">data</span>.<span class="me1">u32</span> <span class="sy1">=</span> <span class="sy2">-</span><span class="nu0">2</span><span class="sy4">;</span>                                                  │
@@ Linia 108: / Linia 120: @@
   <span class="kw1">while</span> <span class="br0">(</span><span class="nu0">1</span><span class="br0">)</span> <span class="br0">{</span>
-      <span title="'epoll_wait' zwraca ile pierwszych struktur z podanej listy wypełnił" style="background-color:#f402"><span class="kw4">int</span> ile_gotowych</span> <span class="sy1">=</span> <span title="'epoll_wait' wpisuje do podanej listy struktur epoll_event listę zdarzeń które wystąpiły na wcześniej zgłoszonych do monitorowania plikach (jeśli trzeba, czekając na pierwsze zdarzenie)" style="background-color:#0ff2">epoll_wait</span><span class="br0">(</span><span title="Wybiera na którym z plików epoll będzie pracować ta funkcja" style="background-color:#0fa2">epollDescr</span>, <span title="wskazuje że wyniki mają trafić do tablicy 'ee' w której są 2 elementy" style="background-color:#8f03">ee, <span class="nu0">2</span></span>, <span title="limit czasu oczekiwania (jak w poll)" style="background-color:#0001"><span class="sy2">-</span><span class="nu0">1</span></span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>            ═╾─ (3)
+      <span title="'epoll_wait' zwraca ile pierwszych struktur z podanej listy wypełnił" style="background-color:#f402"><span class="kw4">int</span> ile_gotowych</span> <span class="sy1">=</span> <span title="'epoll_wait' wpisuje do podanej listy struktur epoll_event listę zdarzeń które wystąpiły na wcześniej zgłoszonych do monitorowania plikach (jeśli trzeba, czekając na pierwsze zdarzenie)" style="background-color:#0ff2">epoll_wait</span><span class="br0">(</span><span title="Wybiera na którym z plików epoll będzie pracować ta funkcja" style="background-color:#0fa2">epollDescr</span>, <span title="wskazuje że wyniki mają trafić do tablicy 'ee' w której jest miejsce na co najwyżej 2 elementy" style="background-color:#8f03">ee, <span class="nu0">2</span></span>, <span title="limit czasu oczekiwania (jak w poll)" style="background-color:#0001"><span class="sy2">-</span><span class="nu0">1</span></span><span class="br0">)</span><span class="sy4">;</span>            ═╾─ (3)
       <span class="kw1">for</span> <span class="br0">(</span><span class="kw4">int</span> i <span class="sy1">=</span> <span class="nu0">0</span><span class="sy4">;</span> i <span class="sy1">&lt;</span> ile_gotowych<span class="sy4">;</span> <span class="sy2">++</span>i<span class="br0">)</span> <span class="br0">{</span>                         ─┐
@@ Linia 192: / Linia 204: @@
 ++++
-//Zadanie 4.// Powtórz Zadanie 1, ale tym razem jako jednowątkowy program wykorzystujący mechanizm epoll.
+~~Zadanie.#~~ Powtórz Zadanie 1, ale tym razem jako jednowątkowy program wykorzystujący mechanizm epoll.
+\\
+(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_client_template.cpp|przykładowego kodu klienta}})
-//Zadanie 5.// Napisz jednowątkowy serwer czatu używając ''poll'' lub ''epoll_wait''.
+~~Zadanie.#~~ Napisz jednowątkowy serwer czatu używając ''poll'' lub ''epoll_wait''.
+\\
+(Możesz skorzystać z {{:sk2:tcp_server_template.cpp|przykładowego kodu serwera}})

Jan Kończak

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Różnice

Narzędzia strony