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Linux作為一款優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，在體驗(yàn)上往往比其他操作系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠，因此備受青睞。但是，恰恰因?yàn)槠浞€(wěn)定性能，很多人容易忽視對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化。而利用linux事件等侍，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)效率，讓系統(tǒng)運(yùn)行更加流暢。
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一、什么是事件等侍
在介紹Linux事件等侍之前，我們需要了解一下什么是事件。事件指的是正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的事情，如用戶發(fā)送請(qǐng)求、硬件中斷等。等侍則是從字面上解釋為等待，即等待某些事件的發(fā)生。而事件等侍則是一種機(jī)制，它可以對(duì)這些事件進(jìn)行等待，并在事件發(fā)生后采取相應(yīng)的措施。
二、如何使用事件等侍
在Linux系統(tǒng)中，常常使用的事件等侍機(jī)制有以下幾種：
1. select
select是Linux系統(tǒng)中常用的一種等侍機(jī)制，其可同時(shí)等待多個(gè)文件描述符，直到有數(shù)據(jù)可讀或者可寫時(shí)才會(huì)返回相應(yīng)的結(jié)果。select提供了三個(gè)描述符集，分別是讀集、寫集和異常集，通過(guò)這三個(gè)可以完成對(duì)多個(gè)且不同類型的文件描述符的等待操作。
2. poll
poll是select的改良版，其與select的更大區(qū)別在于它不需要建立描述符集，而是通過(guò)一個(gè)指針指向一個(gè)pollfd結(jié)構(gòu)體數(shù)組，將需要等待的文件描述符直接記錄在數(shù)組中。同時(shí)，poll還提供了更為復(fù)雜的事件描述，包括讀寫異常、讀和寫等。poll返回時(shí)，會(huì)將發(fā)生事件的文件描述符從數(shù)組中過(guò)濾掉，從而減少了對(duì)文件描述符的復(fù)制。
3. epoll
epoll是Linux2.6內(nèi)核中提出的一種新的I/O事件等待機(jī)制，它可以更加高效地處理大量的文件描述符。與select、poll不同的是，epoll沒(méi)有文件描述符的限制，它每次只需要復(fù)制感興趣的文件描述符即可。同時(shí)，對(duì)于有大量的文件描述符而只有少量活躍的情況，epoll能夠更快的響應(yīng)。
三、實(shí)例分析：如何優(yōu)化系統(tǒng)效率
通過(guò)事件等侍的機(jī)制，我們可以更好地優(yōu)化Linux操作系統(tǒng)的效率，例如：
1. 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)速度
在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，經(jīng)常需要等待socket的讀寫事件，如果使用傳統(tǒng)的select和poll等機(jī)制，會(huì)導(dǎo)致讀寫事件的輪詢，浪費(fèi)大量CPU和帶寬資源，所以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)速度是通過(guò)使用事件等侍的關(guān)鍵方法之一。而epoll機(jī)制可以通過(guò)較低的CPU占用和內(nèi)存占用來(lái)處理大量的Socket連接，從而提高網(wǎng)絡(luò)讀寫性能，加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取?/p>
2. 提高服務(wù)器并發(fā)訪問(wèn)量
對(duì)于多并發(fā)連接的應(yīng)用場(chǎng)景，如Web服務(wù)器，epoll可以有效提高并發(fā)訪問(wèn)量，減少對(duì)系統(tǒng)性能的影響。如在Nginx服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)中，利用epoll機(jī)制可以快速處理大量的http請(qǐng)求，從而有效減輕服務(wù)器的負(fù)載壓力，提高服務(wù)器的響應(yīng)速度和并發(fā)訪問(wèn)量。
3. 提高硬件響應(yīng)速度
在嵌入式應(yīng)用場(chǎng)景中，硬件操作往往需要等待硬件響應(yīng)后才能進(jìn)行其他操作。而使用事件等侍機(jī)制可以讓CPU輪詢硬件變化的狀態(tài)，從而更好的控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。
四、結(jié)論
綜上所述，通過(guò)事件等侍機(jī)制可以充分利用系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，是必不可少的優(yōu)化技巧。Linux系統(tǒng)具有眾多的事件等侍機(jī)制，如select、poll、epoll等，運(yùn)用這些等侍機(jī)制不僅可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)速度、提高服務(wù)器并發(fā)訪問(wèn)量，還可以提高硬件響應(yīng)速度等，充分發(fā)揮了Linux系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選用不同事件等侍機(jī)制，并結(jié)合具體場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)優(yōu)。
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1、守護(hù)進(jìn)程，也就是通常說(shuō)的Daemon進(jìn)程，是Linux中的后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程。它是一個(gè)生存期較長(zhǎng)的進(jìn)程，通常獨(dú)立于控制終端并且周期性地執(zhí)行某種任務(wù)或等待處理某些發(fā)生的事件。如果想讓某個(gè)進(jìn)程不因?yàn)橛脩艋蚪K端或其他地變化而受到影響，那么就必須把這個(gè)進(jìn)程變成一個(gè)守護(hù)進(jìn)程。
2、創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程步驟
1）創(chuàng)建子進(jìn)程，父進(jìn)程舉液退出
之后的所有工作都在子進(jìn)程中完成，而用戶在Shell終端里則可以執(zhí)行其他命令，從而在形式上做到了與控制終端的脫離。
在Linux中父進(jìn)程先于子進(jìn)程退出會(huì)造成子進(jìn)程成為孤兒進(jìn)程，而每當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)孤兒進(jìn)程時(shí)，就會(huì)自動(dòng)由1號(hào)進(jìn)程（init）收養(yǎng)它，這樣，原先的子進(jìn)程就會(huì)變成init進(jìn)程的子進(jìn)程。
2）在子進(jìn)程中創(chuàng)建新會(huì)話
進(jìn)程組：是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程的。進(jìn)程組有進(jìn)程組ID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)。除了進(jìn)程號(hào)（PID）之外，進(jìn)程組ID也是一個(gè)進(jìn)程的必備屬性。每個(gè)進(jìn)程組都有一個(gè)組長(zhǎng)進(jìn)程，其組長(zhǎng)進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)等于進(jìn)程組ID。且該進(jìn)程組ID不會(huì)因組長(zhǎng)進(jìn)程的退出而受到影響。
會(huì)話周期：會(huì)話期是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組的。通常，一個(gè)會(huì)話開始于用戶登錄，終止于用戶退出，在此期間該用戶運(yùn)行的所有進(jìn)程都屬于這個(gè)會(huì)話期。
（1）pid_t setsid(void);
setsid() creates a new session if the calling process is not a process group leader. The calling process will be the only process in this new process group and in this new session.
setsid函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話，并擔(dān)任該會(huì)話組的組長(zhǎng)。調(diào)用setsid有下面的3個(gè)作用：
① 讓進(jìn)程擺脫原會(huì)話的控制
② 讓進(jìn)程擺脫叢答猜原進(jìn)程組的控制
③ 讓進(jìn)程擺脫原控制終端的控制
有以下三個(gè)結(jié)果：
（a)成為新會(huì)話的首進(jìn)程
（b）成為一個(gè)新進(jìn)程組的組長(zhǎng)進(jìn)程
（c）沒(méi)有控制終端。
有些人建議在此時(shí)再次調(diào)用fork，并使父進(jìn)程終止。第二個(gè)子進(jìn)程作為守護(hù)進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行。這樣就保證了該守護(hù)進(jìn)程不是會(huì)話首進(jìn)程。
setsid函數(shù)能夠使進(jìn)程完全獨(dú)立出來(lái)，從而擺脫其他進(jìn)程的控制。
setsid()調(diào)用成功后，進(jìn)程成為新的會(huì)話組長(zhǎng)和新的進(jìn)程組長(zhǎng)，并與原來(lái)的登錄會(huì)話和進(jìn)程組脫離。由于會(huì)話過(guò)程對(duì)控制終端的獨(dú)占性，進(jìn)程同時(shí)與控制終端脫離。 子進(jìn)程可以自己組成一個(gè)新的進(jìn)程組,即調(diào)用setpgrp()與原進(jìn)程組脫離關(guān)系,產(chǎn)生一個(gè)新的進(jìn)程組,進(jìn)程組號(hào)與它的進(jìn)程號(hào)相同.這樣,父進(jìn)程退出運(yùn)行后就不會(huì)影響子進(jìn)程的當(dāng)前運(yùn)行.
3）改變當(dāng)前目錄為根目錄
使用fork創(chuàng)建的子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的當(dāng)滲型前工作目錄；進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，其工作目錄所在的文件系統(tǒng)不能卸下。通常的做法是讓”/”作為守護(hù)進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄，也可以是其他目錄，如/tmp，使用chdir。
4）重設(shè)文件權(quán)限掩碼
文件權(quán)限掩碼是指屏蔽掉文件權(quán)限中的對(duì)應(yīng)位。比如，有個(gè)文件權(quán)限掩碼是050，它就屏蔽了文件組擁有者的可讀與可執(zhí)行權(quán)限。mask = mask & ~050
通常，把文件權(quán)限掩碼設(shè)置為0，umask(0)。
5）關(guān)閉文件描述符
用fork函數(shù)新建的子進(jìn)程會(huì)從父進(jìn)程那里繼承已經(jīng)打開了的文件描述符。這些被打開的文件可能永遠(yuǎn)不會(huì)被守護(hù)進(jìn)程讀寫，但它們一樣消耗系統(tǒng)資源，而且可能導(dǎo)致所在的文件系統(tǒng)無(wú)法卸下。
在上面的第二步之后，守護(hù)進(jìn)程已經(jīng)與所屬的控制終端失去了聯(lián)系。因此從終端輸入的字符不可能達(dá)到守護(hù)進(jìn)程，守護(hù)進(jìn)程中用常規(guī)方法（如printf）輸出的字符也不可能在終端上顯示出來(lái)。所以，文件描述符為0、1和2 的3個(gè)文件（常說(shuō)的輸入、輸出和報(bào)錯(cuò)）已經(jīng)失去了存在的價(jià)值，也應(yīng)被關(guān)閉。
for(i=0;i
close(i);
6）守護(hù)進(jìn)程退出處理
當(dāng)用戶需要外部停止守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)使用 kill命令停止該守護(hù)進(jìn)程。所以，守護(hù)進(jìn)程中需要編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)kill發(fā)出的signal信號(hào)處理，達(dá)到進(jìn)程的正常退出。
signal(SIGTERM, sigterm_handler);
void sigterm_handler(int arg)
{
_running = 0;
}
7）處理SIGCHLD信號(hào)
處理SIGCHLD信號(hào)并不是必須的。但對(duì)于某些進(jìn)程，特別是服務(wù)器進(jìn)程往往在請(qǐng)求到來(lái)時(shí)生成子進(jìn)程處理請(qǐng)求。如果父進(jìn)程不等待子進(jìn)程結(jié)束，子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程（zombie）從而占用系統(tǒng)資源。如果父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束，將增加父進(jìn)程的負(fù)擔(dān)，影響服務(wù)器進(jìn)程的并發(fā)性能。在Linux下可以簡(jiǎn)單地將 SIGCHLD信號(hào)的操作設(shè)為SIG_IGN。
signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
這樣，內(nèi)核在子進(jìn)程結(jié)束時(shí)不會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程。
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本文題目：Linux事件等侍：優(yōu)化系統(tǒng)效率的必備技巧(linux事件等侍)
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