面试题：C语言中Linux C语言prefork模型资源分配优化

优化思路

减少进程创建开销：prefork模型预先创建一定数量子进程，避免每次请求都创建新进程带来的昂贵开销。但要合理设置预创建子进程数量，过多会浪费资源，过少则无法充分应对并发请求。
负载均衡：确保每个子进程均匀处理请求，避免部分子进程负载过重，部分空闲。可以采用多种负载均衡算法，如轮询（Round - Robin）、加权轮询（Weighted Round - Robin，考虑每个子进程处理能力不同给予不同权重）、最少连接数优先等。
资源复用：对于一些常用资源，如数据库连接、文件描述符等，在子进程间复用，减少资源重复创建和销毁的开销。例如，建立连接池，子进程从连接池中获取和归还连接。
内存管理优化：避免子进程内存泄漏，合理分配和释放内存。对于频繁使用的小块内存，可以使用内存池技术，减少内存碎片，提高内存分配效率。
异步I/O：使用异步I/O操作，如aio_read、aio_write等，让子进程在进行I/O操作时不必阻塞等待，提高系统并发处理能力。同时结合事件驱动机制，如使用epoll（Linux下高效的I/O多路复用技术）来监控I/O事件，及时处理就绪的I/O请求。

C语言编程要点

进程管理

使用fork函数创建子进程。在父进程中管理子进程状态，例如通过waitpid函数等待子进程结束，处理子进程的退出状态，防止产生僵尸进程。

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
    // 子进程逻辑
    exit(EXIT_SUCCESS);
} else if (pid > 0) {
    // 父进程逻辑
    int status;
    pid_t wpid = waitpid(pid, &status, 0);
    if (wpid == -1) {
        perror("waitpid error");
    }
} else {
    perror("fork error");
}

负载均衡实现

轮询算法：父进程维护一个子进程索引，每次有新请求，将请求分配给索引对应的子进程，然后索引自增并取模（子进程数量）。

int child_index = 0;
// 分配请求给子进程
pid_t child_pid = child_pids[child_index];
// 传递请求相关信息给子进程（例如通过管道等方式）
child_index = (child_index + 1) % num_children;

资源复用（以数据库连接池为例）

使用结构体表示连接池，包含连接数组、连接数量、已用连接数量等信息。

typedef struct {
    void* connections[MAX_CONNECTIONS];
    int count;
    int in_use;
} ConnectionPool;
// 初始化连接池
ConnectionPool* create_connection_pool() {
    ConnectionPool* pool = (ConnectionPool*)malloc(sizeof(ConnectionPool));
    pool->count = MAX_CONNECTIONS;
    pool->in_use = 0;
    for (int i = 0; i < MAX_CONNECTIONS; i++) {
        pool->connections[i] = create_database_connection();
    }
    return pool;
}
// 获取连接
void* get_connection(ConnectionPool* pool) {
    if (pool->in_use >= pool->count) {
        return NULL;
    }
    pool->in_use++;
    return pool->connections[pool->in_use - 1];
}
// 归还连接
void return_connection(ConnectionPool* pool, void* conn) {
    for (int i = 0; i < pool->count; i++) {
        if (pool->connections[i] == conn) {
            pool->in_use--;
            break;
        }
    }
}

内存管理
- 使用malloc分配内存，使用free释放内存，确保内存正确释放，避免内存泄漏。对于内存池的实现，需要更复杂的内存分配和释放逻辑，例如维护空闲内存块链表等。
```
int* data = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
if (data == NULL) {
    perror("malloc error");
    return;
}
// 使用data
free(data);
```

异步I/O与事件驱动

异步I/O：以aio_read为例，首先构造aiocb结构体，设置相关参数，然后调用aio_read发起异步读操作。通过aio_suspend或aio_error等函数检查操作状态。

#include <aio.h>
struct aiocb my_aiocb;
memset(&my_aiocb, 0, sizeof(struct aiocb));
my_aiocb.aio_fildes = fd;
my_aiocb.aio_buf = buffer;
my_aiocb.aio_nbytes = buffer_size;
my_aiocb.aio_offset = 0;
if (aio_read(&my_aiocb) == -1) {
    perror("aio_read error");
}
// 检查操作状态
int error = aio_error(&my_aiocb);
if (error == 0) {
    ssize_t bytes_read = aio_return(&my_aiocb);
}

事件驱动（epoll）：创建epoll实例，使用epoll_ctl添加或删除监控的文件描述符，通过epoll_wait等待事件发生。

int epoll_fd = epoll_create1(0);
if (epoll_fd == -1) {
    perror("epoll_create1 error");
    return;
}
struct epoll_event event;
event.data.fd = socket_fd;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发模式
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, socket_fd, &event) == -1) {
    perror("epoll_ctl error");
    close(epoll_fd);
    return;
}
struct epoll_event events[MAX_EVENTS];
int num_events = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
for (int i = 0; i < num_events; i++) {
    int fd = events[i].data.fd;
    if (events[i].events & EPOLLIN) {
        // 处理读事件
    }
}
close(epoll_fd);

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