面试题：C语言网络编程多进程高并发优化

性能瓶颈因素分析

进程创建与销毁开销：每来一个新连接就创建一个进程，进程创建涉及内存分配、资源初始化等操作，开销大；连接结束时进程销毁也有开销。
文件描述符管理：每个进程都有自己的文件描述符表，随着并发连接数增加，文件描述符管理成本上升，且可能达到系统限制。
上下文切换开销：系统调度多个进程时，频繁的上下文切换会占用大量CPU时间，降低实际处理业务的时间。
内存消耗：每个进程都有自己独立的地址空间，随着进程数增多，内存消耗快速增长，可能导致系统内存不足，引发磁盘交换，严重降低性能。

运用epoll优化思路

使用epoll进行事件驱动：epoll是Linux下高效的多路复用技术，通过epoll_create创建epoll实例，使用epoll_ctl添加、修改或删除要监听的文件描述符及其感兴趣的事件。这样可以在一个进程中监听多个连接的事件，减少进程数量，降低上下文切换开销。
共享文件描述符：父进程在创建子进程前，先将监听套接字添加到epoll实例中，子进程通过继承可以共享这个监听套接字，减少文件描述符管理的复杂性。
减少进程创建：采用预先创建一定数量的进程池，当有新连接时，从进程池中分配进程处理，避免频繁创建和销毁进程的开销。

关键代码框架

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/wait.h>

#define MAX_EVENTS 10
#define PORT 8888
#define BACKLOG 10

void handle_connection(int client_fd) {
    char buffer[1024];
    ssize_t bytes_read = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytes_read > 0) {
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Received: %s\n", buffer);
        send(client_fd, "Hello from server", 17, 0);
    }
    close(client_fd);
}

int main() {
    int listen_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_fd == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(listen_fd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
        perror("bind");
        close(listen_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (listen(listen_fd, BACKLOG) == -1) {
        perror("listen");
        close(listen_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = listen_fd;
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl: listen_fd");
        close(listen_fd);
        close(epoll_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds == -1) {
            perror("epoll_wait");
            break;
        }

        for (int i = 0; i < nfds; ++i) {
            if (events[i].data.fd == listen_fd) {
                socklen_t len = sizeof(cliaddr);
                client_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
                if (client_fd == -1) {
                    perror("accept");
                    continue;
                }

                ev.events = EPOLLIN;
                ev.data.fd = client_fd;
                if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &ev) == -1) {
                    perror("epoll_ctl: client_fd");
                    close(client_fd);
                }
            } else {
                client_fd = events[i].data.fd;
                pid_t pid = fork();
                if (pid == 0) {
                    close(epoll_fd);
                    close(listen_fd);
                    handle_connection(client_fd);
                    exit(EXIT_SUCCESS);
                } else if (pid > 0) {
                    close(client_fd);
                } else {
                    perror("fork");
                }
            }
        }
    }

    close(listen_fd);
    close(epoll_fd);
    while (wait(NULL) > 0);
    return 0;
}

上述代码框架展示了如何结合epoll和多进程实现一个简单的高并发服务器。通过epoll监听连接事件，当有新连接时创建子进程处理，减少了不必要的进程创建和上下文切换开销，提升性能。

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运用epoll优化思路

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