muduo网络库预备知识点

前面都在分析muduo/base中的源码，这些是辅助网络库的。在分析网络库前，先总结一下相关知识点。

TCP网络编程要关注哪些问题？muduo网络库总结为三个半事件。

TCP网络编程的三个半事件：

1、建立连接：服务端的accept和客户端的connect。一旦建立了连接，收发双方都是平等的了。

2、断开连接：包括主动断开（close、shutdown）和被动断开（read返回0）。

3、消息到达：即文件描述符可读。这个是最终要的事件，对这个事件的处理方式决定了编程的风格。例如阻塞/非阻塞，如何分包，应用层缓冲如何设计等。

3.5、消息发送完毕，这算半个事件。“发送完毕”是指将数据写入到操作系统的系统缓冲区，之后由TCP协议栈负责数据的发送与重传，并不表示接收方已经收到数据。对于低流量的服务，可以不用关心这个事件。

非阻塞网络编程中，应用层要使用缓冲区

发送方应用层为什么使用缓冲区？

假如应用程序要发送40kb数据，但是TCP的缓冲区只有25kb的剩余空间，那么剩下的15kb数据怎么办？如果等待OS的缓冲区可用，因为不知道什么时候缓冲区可用，会阻塞当前线程。这时应用层需要做的是把这15kb数据缓存起来，放到发送缓冲区，等待socket变为可写时立即发送数据，这样的“发送”操作才不会阻塞。如果应用程序又要发送50kb数据，这时如果应用层发送缓冲区还有数据，则应该把数据追加到发送缓冲区末尾;而不是调用write来写socket，这样会打乱发送数据的顺序。
对于应用层来说，它只需要关心生成数据，不需要关心数据是一次性发送还是分几次发送，这些应该由网络库来操心。应用层只需要调用TcpConnection::send()即可，网络库会将发送负责到底。网络库要做的是将15kb数据放到TcpConnection的output buffer里，然后注册POLLOUT事件，在事件的回调函数中发送剩余数据。如果剩余数据不能一次性发送，那么继续注册POLLOUT事件;如果发送完毕就停止关注POLLOUT事件避免造成busy loop。

接收方应用层方为什么使用缓冲？

假如一次读到的数据不够一个完整数据包，那么读到的数据应该先暂存到某个地方，等待剩余数据到达后在一并处理。加入数据是一个一个字节地间隔10ms到达，每个字节到达都会触发一次文件描述符可读事件，程序是否还能正常工作？

如何设计使用缓冲区？

应用层缓冲区用来存放已经到达/即将发送的数据。一方面我们希望缓冲区尽量大，这样在发送和接收时就可以一次性处理更多数据，减少了系统调用。另一方面，我们又希望缓冲区尽量小，因为每个连接都会占用缓冲区，如果过大，将会使用很大的内存，且大多时候，缓冲区的使用效率很低。具体见muduo::buffer分析。

什么是Reactor模式？

Reactor模式中文翻译过来叫做反应堆模式。这种模式是基于同步I/O的，我们把I/O事件注册到Reactor中，并设置好回调函数，当相应的事件到来时，会调用我们设置的毁掉函数。这一点区别于以往的让线程/进程等待某一事件。

上图为一个Reactor模式。在Reactor模式中注册了一些事件，当事件到达后会通过分发器（dispatch）调用对应回调函数来处理事件。
这只是一个基本的Reactor模式，回调函数的和Reactor在同一个线程中，除此之外还有几个变形。例如Reactor+ThreadPool、Multiple Reactors等。

non-blocking IO + IO multiplexing

翻译过来就是非阻塞IO加上IO复用。muduo网络库的实现还有一个限制：one loop per thread。即程序的每个线程有一个 event loop（即Reactor），用来处理读写事件和定时事件。

EventLoop代表了线程的主循环，想要那个线程干活，就把timer或IO Channel注册到对应线程的EventLoop里面即可。对实时性要求比较高的IO事件，可以单独用一个线程。

muduo推荐的模式

muduo推荐的模式为one (event)loop per thread+ thread pool。

event loop用作IO multiplexing，配合non-blocking IO和定时器。
thread pool用来处理计算任务，具体可以是生产者消费者队列。

线程池大小的阻抗匹配原则

线程池执行任务时，如果密集计算任务的比重为P（0< p <=1)，系统有C个CPU，那么为了让C个CPU跑满，而又不过载，那么线程池大小的经验公式为T=C/P。

Eventloop采用level trigger的原因？

1、与传统的poll兼容。
2、level trigger编程更容易，不容易出现漏掉事件的bug。
3、读写的时候不用等到出现EAGAIN，减少了系统调用的次数。